JP2001520761A

JP2001520761A - 端部表面に３次元パターンを有する光学ロッドを形成する方法

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Publication number: JP2001520761A
Application number: JP54400398A
Authority: JP
Inventors: ジョンソン，エリック・ジー; フェルドマン，マイケル・アール
Original assignee: Tessera North America Inc
Current assignee: Tessera North America Inc
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 2001-10-30
Also published as: ATE205308T1; CA2286246A1; DE69801570T2; AU7103798A; US5996376A; EP0974077A2; WO1998047045A2; EP0974077B1; WO1998047045A3; DE69801570D1

Abstract

(57)【要約】複数の光学ロッドをパターン形成する方法であって、複数の光学ロッドをアレイにして接着固定する工程を有し、各光学ロッドを配列して各光学ロッドの露出端面を同一方向に揃える。光学ロッドの露出端面をパターン形成して、その上に３次元パターン形成する。そしてこれらパターン形成された光学ロッドを分離して、光学的システムの製造に利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】端面に３次元パターンを有する光学ロッドを形成する方法アメリカ合衆国政府は、海軍海上戦争センターが発行する政府協定第N00178-9 7-C3058号に基づき本発明に関する権利を有する。関連出願本発明は、「端部に光学部品を設けるための複合ガラスロッドのウエハ処理方法」と題する、１９９７年４月１１日付で出願された暫定出願第６０／０４３，２８５号の優先権を主張する。この開示内容の全部が、ここに一体のものとして統合される。本発明はさらに、「３次元パターンを有する光学ロッドを含む光伝送システムおよびその関連構造」と題する、本願と同日付で出願された米国特許出願第号（弁護士整理番号９０２０−４）とも関連している。この開示内容の全部も、ここに一体のものとして統合される。発明の分野本発明は、光学分野、とりわけ光学構造を形成する方法に関する。発明の背景単一モードの光ファイバデータリンクは、複合モードのファイバデータリンクに対する代替物として開発されてきた。単一空間モードが単一モードファイバの中を伝送するので、単一モードのノイズ効果は少ない。しかし、単一モード光学系は、整合誤差（alignment error）に対しては極めて影響を受けやすい場合がある。データリンクが振動または衝撃に曝される劣悪な環境にあるとき、整合誤差の影響を受けやすいと、特に重大な問題となる。したがって、衝撃および振動に対して影響を受けにくい単一モード光ファイバ接続を提供する必要性がある。公知技術で知られた単一モードファイバ接続においては、塵や埃もまた問題となる場合がある。公知技術による単一モード光ファイバ接続を図１および２に示す。図のように、２つの単一モード光ファイバ１１は、ばね付勢されたステンレス金属ジャケット１５で接合されたフェルール１３に挿入される。このばねが、これらフェルールを常に接触させるようにフェルールに圧力を加える。フェルールおよびファイバを伝送方向に整合し続けるように、セラミック製スリーブ１７をフェルールの周囲に配置する。このスリーブは精密加工処理されていて、その内部直径の交差は１μｍ以下である。つまり、第１の光ファイバからの光が、接合部を経て第２の光ファイバに伝送するが、残留損失が生じる場合がある。またこのフェルールは、強い衝撃および／または振動の結果、スリーブの内外でピストン運動することにより、両者のファイバ１１間で間隔が生じることがある。この間隔により、許容レベルを超える光損失が生じることがある。また、たった１つの埃の粒子が、２本の光ファイバの互いのコア部にあると、両者間で伝送される光の大部分が遮蔽されることにもなる。分布屈折率（ＧＲＩＮ：Gradient Index）レンズが、システムをスイッチングし、接続するファイバ内の光をコリメート（collimate：光線を平行にする）し、フォーカス（focus：光線を焦点に集める）するために用いられてきた。分布屈折率レンズは、光ファイバと比較すると非常に嵩張り、全体の外形寸法を大きくし、スイッチング密度を小さくする場合がある。分布屈折率レンズは、フォーカスしたり、コリメートするといった単純な機能に限定されるが、一方最近の広帯域ネットワークでは、波長多重伝送（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiple xing）に対する複合的な機能が求められている。したがって、当該技術分野において、単一伝送モードの２本の光ファイバ間での光損失を低減しながら、これらを接続する改善された方法および構造が望まれている。発明の要約したがって、本発明の第１の目的は、改善された光学的構造を形成する方法を提供することにある。本発明の別の目的は、光ビームを調整する構造を形成する改善された方法を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、改善された光学ロッドを形成する方法を提供することにある。本発明に係る上記および上記以外の目的は、複数の光学ロッドをアレイに接着固定する工程を有する。このとき各光ロッドは、好適には平行に整合されるので、各光学ロッドの露出端面が同じ方向を向いている。光学ロッドの露出端面はパターン形成されるので、各間端面はその上に３次元パターンを有する。こうして、フォトリソグラフとエッチングを用いて、数多くの光学ロッドを同時にパターン形成する。さらに、パターン形成された光学ロッドをアレイから分離して、個別のパターン形成された複数の光学ロッドを設ける。さまざまな光ファイバシステムおよびマイクロ光学システムを形成する際に、これら個別の光学ロッドを用いることができる。とりわけ、各光学ロッドはガラスロッドであってもよく、３次元パターンは、回折光学パターン、屈折光学パターン、および／またはパターン形成層であってもよい。これらさまざまな光学的パターンは、ビーム形成機能、パターン形成機能、拡散機能、コリメート機能、フォーカス機能、および／または波長分割多重化機能を提供するために用いることもできる。エポキシ樹脂を用いて、複数の光学ロッドを緻密に束にしたアレイとして接着結合することができる。択一的には、第１基板の表面上に複数の平行溝を形成し、光学ロッドを溝内に配置し、この光学ロッドが第１および第２基板の間の平行溝内に配置されるように、第２基板を第１基板表面上に接合してもよい。さらにこの溝は、シリコン基板をエッチングして形成するＶ溝であってもよい。別の選択肢によれば、複数の光学ロッドを外側シリンダ内にあるアレイに接着結合する。いずれの場合であっても、複数の光学ロッドの各々を同時にパターン形成することができる。複数の光学ロッドを接着結合する工程は、複数の光学ロッドをアレイとして接着する工程と、各光ファイバの軸と垂直な方向に沿って光ファイバアレイを切断して、光学ロッドの端面を露出させる工程と、を有する。したがって、光学ロッドアレイは、光ファイバの１つのアレイから切断することができる。光ファイバアレイのほぼ同じ部分から切断された光学ロッドアレイは、光学ロッド表面に関して実質的に同じ方向に向く。本発明の方法は、幅（または直径）が１ｍｍ以下、長さが６ｍｍ以下のパターン形成された光学ロッドを複数形成するために用いることができる。したがって本発明は、例えば、従来式の光ファイバと寸法的に置換可能で、幅（または直径）が５００μｍまたは２５０μｍの分布屈折率レンズを形成するために用いることができる。精密にパターン形成された、これらマイクロ光学ロッドを、光ファイバおよびマイクロ光学システムで用いることができる。特に、回折パターン、屈折パターン、反射パターンを、本発明のマイクロ光学ロッドの端面に設けることができる。図面の詳細な説明図１は、公知技術による光ファイバコネクタの断面図である。図２は、図１のスリーブ、フェルール、および光ファイバの拡大断面図である。図３ａは、本発明により形成されたガラスロッドを含む拡張ビームのファイバコネクタの断面図である。図３ｂは、図３ａのガラスロッドの拡大断面図である。図４は、本発明により形成されたガラスロッドのパターン形成された端面図である。図５は、公知技術による突合せ接合の光ファイバコネクタ、および拡張ビームファイバコネクタに関し、長手方向の間隔の関数としてのコネクタ損失を示すグラフである。図６は、本発明により形成された、接着結合ファイバアレイの端面図である。図７は、本発明のガラスロッド上の回折パターンを形成するために用いられるマスクパターンである。図８ａないし８ｆは、本発明のガラスロッド上の回折パターンを形成するために用いられる工程を示す断面図である。図９ａは、本発明の接着結合された光学ロッドのウエハのためのフォトリソグラフマスクを形成するために用いられるブロック図である。図９ｂは、図９ａのシステムを用いて形成されたフォトリソグラフマスクである。図１０ａは、本発明により形成された回折パターンを含む光学ロッドの断面図である。図１０ｂは、本発明により形成された屈折パターンを含む光学ロッドの断面図である。図１０ｃは、本発明により形成されたパターンを含む光学ロッドの断面図である。図１１は、本発明により形成された、Ｖ溝に配置された光ファイバーアレイを示す断面図である。図１２ａおよび１２ｂは、図１１の基板にＶ溝を形成する際に用いられる工程を示す断面図である。図１３は、本発明により形成されたＶ溝および光ファイバを含む基板の積層アレイを示す断面図である。詳細な説明本発明の好適な実施例を示す添付図面を参照しながら、本発明を以下詳細に説明する。ただし本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、本発明をここで説明する実施例に限定して解釈すべきではない。むしろ、以下の開示内容は一貫して完全であり、当業者に本発明の概念をもたらすためのものである。図面においては、分かりやすくするために、構成要素の寸法を誇張してある。類似する符号には、一貫して類似する構成要素を参照してある。ある構成要素が別の構成要素の「上に」あるとした場合、他の構成要素の上にあってもよいし、介在する構成要素があってもよい。本発明により形成された光学ロッドを含む光ファイバコネクタを、図３ａおよび３ｂに示す。図のように、２つの光ファイバ２１ａおよび２１ｂが、前もってスリーブ内に配列させておいたフェルール２３ａおよび２３ｂの各々に挿入される。さらに、ガラスロッド２７ａ、２７ｂがフェルール内の各光ファイバの端部に設けられる。図３ｂで示すように、ガラスロッド２７ａを光ファイバの端部２１ａに接着するためにエポキシ樹脂２９を用いることができ、３次元パターン３１ａを光ファイバ２１ａと反対側のガラスロッド端部の上に設けることができる。とりわけ、３次元パターン３１ａを用いて、ガラスロッドの端部に回折レンズまたは屈折レンズを設けることができる。同様に、光ファイバ端部２１ｂおよびガラスロッド２７ｂを接着するためにエポキシ樹脂２９を用いることができ、３次元パターン３１ｂを光ファイバ２１ｂと反対側のガラスロッド端部の上に設けることができる。上述のように、ガラスロッド２７ａおよび２７ｂの各々に回折レンズを設けて、２つの光ファイバ２１ａおよび２１ｂの間で伝送される光の損失を低減することができる。ここで図３ａを参照しながら、第１の光ファイバ２１ａから第２の光ファイバ２１ｂに光が伝送される際のガラスロッドの動作について説明する。光は一般に、光ファイバの中央コア領域を通って伝播する。したがって、第１の光ファイバ２１ａを通って伝送される光は、直径に亙って均一な屈折率を有するガラスロッド２７ａを通過する間に広がる（拡張する）。そして回折レンズ３１ａを用いて、拡張した光をコリメートすることができる。次に、第２のガラスロッド２７ｂ上の回折レンズ３１ｂを用いて、拡張しコリメートされた光を第２光ファイバ２１ｂのコア部にフォーカスする焦点を合わせることができる。パターン形成された回折レンズを有するガラスロッドの端面を図４で示す。特に、図４の回折レンズは、直径１２５μｍのガラスロット上にエッチングされた８位相階調の回折パターンである。このマイクロ光学ロッドは、標準フェルールにぴったりと接合することができ、損失が１ｄＢよりも小さい接合効率と、高い集光度を有する拡張型光ファイバ接続を形成することができる。こうして振動および衝撃に対して影響を受けにくくすることができ、拡張され集光された光は、ガラスロッド間の距離が変化しても光損失を少なくして、伝播することができる。図５で示すように、ガラスロッド間の距離に対する光損失は、拡張型光コネクタに関しては比較的に一定している。図５で示すように、従来式のコネクタでは、距離変位量の増加に伴い、光損失が急激に増える。換言すると、従来式のコネクタの特性は、分離距離の関数として極端に悪くなる。さらに、２つの光学ロッド間にたった１つの埃の粒子があったとしても、両者間を伝播する光の拡張したビームの一部分だけが遮蔽されるので、埃による損失を抑制することができる。屈折型ボールレンズの代わりに、公知技術の回折型ボールレンズを用いることができる。回折レンズは、ロッド上にパターン形成された場合、ほぼ完璧なレンズ特性を有するので、複屈折および収差の効果を抑制することができる。ここで図６ないし９を参照しながら、本発明に係るパターン形成された端面を含む光学ロッドを大量生産する方法について説明する。一例として、各々が直径１２５μｍのガラスファイバのような光ファイバ複数本を緻密に束にしてアレイを構成し、ＵＶ硬化または熱硬化するエポキシ樹脂を用いて接合する。このファイバアレイを、約１ｍｍの厚さを有する複数のウエハにダイス（切断）する。すると各ウエハは、並行に配列された複数のガラスロッドを有し、エポキシ樹脂で一体として接合され、各ガラスロッドは約１２５μｍの直径を有し、１ｍｍの長さを有することになる。こうして各ウエハは、２つの対向する面を有し、各ガラスロッドの一端面は、各ウエハ端面において露出しているので、同時に、各ガラスロッドの一端面を３次元パターン形成することができる。エポキシ樹脂を化学的に溶解して、パターン形成されたガラスロッドを分離し、これを光ファイバコネクタまたはその他の光学的用途に組み込むことができる。図６で示すように、１９本の光ファイバを緻密に束にしたものをガラススリーブで取り囲み、エポキシ樹脂で接合する。より数多くのファイバアレイ、略１，０００ないし２０，０００本のファイバを有するアレイを形成してもよい。したがって、１つのアレイから切断されたウエハは、親ファイバアレイの中にある光ファイバの数に相当する数のファイバロッドを有する。図６で示す１９本のファイバアレイは、反復的に生産することができるが、５ないし１０μｍの結束誤差が生じる可能性がある。本出願人は、結束する配列は、ファイバを挿入する境界により決まることを理論付けた。数多くの光学ロッドを１つのウエハ内に設けることにより、マイクロエレクトロニクス産業の分野で開発されたフォトリソグラフ技術を用いて、同時に数多くの光学ロッドをパターン形成することができる。一例として、数千におよぶ１２５μｍの低ＯＨガラスファイバのアレイを、ＵＶ硬化エポキシ樹脂を用いて一体のものとして接着結合する。このファイバアレイをダイス（切断）して、ウエハあたり数千もの１ｍｍ厚の光学ロッドを形成することができる。これらウエハの各々の少なくとも一方の端面を光学的に研磨し、フォトリソグラフによりパターン形成しやすくする。この研磨工程が実施されると、好適にも、光学ロッド内の微小な割れを抑制する。とりわけ、二重精密研磨器を用いてもよい。こうして、研磨ウエハ表面に仕上げた光学ロッドの端面の各々は共通平面にあり、研磨端面の各々は、フォトリソグラフにより同時にパターン形成することができる。特に、１つまたはそれ以上のフォトリソグラフマスクおよびエッチング工程を用いて、１つまたはそれ以上の段差を有する（２つまたはそれ以上の階調を有する）回折パターンを形成することができる。回折パターンの形成については、例えば、「高効率、多重階調の回折光学部品」と題するスワンソンらの米国特許第５,２１８,４７１号で議論されており、その開示内容の全体が一体のものとしてここに統合される。図７および図８Ａないし８Ｈを参照しながら、多重階調の回折パターンの形成につき簡単に説明する。特に図７は、光学ロッドの端面表面上に回折パターンを形成する際に用いられる典型的なマスクパターンを示す。多重マスクは、ｎをマスク数としたときに２ⁿ階調までの回折パターンを形成することができる。４階調の回折パターンを形成するために２つのマスクを用いることを、図８Ａないし８Ｆで示す。第１マスク３１は、図８Ａおよび８Ｂで示すような光学ロッドの端面３５の上の第１フォトレジスト層３３をパターン形成するのに用いられる。パターン形成されたフォトレジスト層３３は、反応性イオンエッチング処理中、エッチングマスクとして用いられ、表面３５に段差を形成する。第１のパタ一ン形成されたフォトレジスト層は、図８Ｃで示すように取り除かれる。そして図８Ｄおよび８Ｅに示すように、第２フォトレジスト層３９をパターン形成するために、第２のマスク３７が用いられる。第２のパターン形成されたフォトレジスト層３９は、２回目の反応性イオンエッチング処理中、エッチングマスクとして用いられ、表面３５に２つの追加的な段差を形成する。第２のパターン形成されたフォトレジスト層は、図８Ｆで示すように取り除かれる。したがって、用いられるマスクおよびエッチング工程の回数で決まる解像度を有する段差のある回折パターンが形成される。各々の反応性イオンエッチングの時間を制御することにより、エッチング段差の高さを制御することができる。ウエハ内にある光学ロッドの露出端面の各々を同時にパターン形成するためには、各フォトマスクは、光学ロッド端面の各々に対応する別個のマスクパターンを有することが必要であり、これら個別のマスクパターンは、ウエハ内の端面の配置に対応して精密に配置する必要がある。光学ロッドの配置がウエハ毎に異なるので、異なるウエハに対しては別のフォトマスクのセットが必要となる。換言すると、光学ロッドの特定のウエハに対して特注のマスクが必要となる。ファイバアレイの隣接する部分から切断されるウエハは、実質的に同一の光学ロッド配列を有しているので、特注のマスクのセットは、１つの光ファイバアレイからダイスされる１０ないし２０ウエハ程度に対して使用することができる。したがって、１０，０００ないし２０，０００個の光学ロッドを含む１０ないし２０枚のウエハをパターン形成するのに用いられる特注のマスクセットにより、１５０，０００あるいはそれ以上のパターン形成された光学ロッドを生産できる。つまり特注のマスクセットを生産することは、経済的に見合ったものとなる。特注マスクセットは、電子線書き込み技術を用いて形成される。具体的には、パターン形成される光学ロッド端面の配置に対応するように、各マスク上の個別のパターン配置を決める必要がある。光学ロッドのウエハ上の光学ロッド端面の各位置を決定する自動システムを図９ａで示す。このシステムは、コンピュータ４１、カメラ４３、光学ロッドのウエハ４７を分析するためのステージ４５を備えている。カメラ４３を用いてウエハ４７をスキャニングし、コンピュータ４１に情報を伝達することにより、光学器械とともに、パターン認識技術およびデータ処理技術を用いて、微小な寸法公差内で、各光学ロッド端面の中心点のｘ−ｙ座標４９を決定することができる。換言すると、マイクロステージの上にあるウエハ全体をカメラがスキャンしている間に、パターン認識技術を用いて、個々の光学ロッド端面の中心位置を特定する。ｘ−ｙ座標は、特注マスクセットを形成するために用いられる。具体的には、光学ロッド端面の中心位置を特定するｘ−ｙ座標を含むデータファイルは、電子線書き込みマスクを形成するためにマスク形成装置に送られる。マスク形成装置は、このｘ−ｙ座標を用いてマスクセットの各マスクのレイアウトを構成し、このとき各マスクは、光学ロッド端面の位置に対応する特定のｘ−ｙ座標に中心をおく、複数の同一マスクパターンを有する。この工程は、データフラクチュアリングとして知られている。マスクブランクの上にフォトレジスト層に直接書き込むために電子線照射を用い、パターン形成されたフォトレジスト層を、マスクブランクをパターン形成するためにエッチングマスクとして用いる。この処理をマスクセットの各マスクについて繰り返す。こうして形成されたマスクの一例を図９ｂに示す。図９ｂのマスクには、３７個のマスクパターンがあるが、ウエハ内の何万もの光学ロッド端面に相当する何万ものマスクパターンを含む特注マスクを形成する際も、これらの原則が適用されることが理解されよう。こうしてウエハ内の個々の光学ロッド端面は、上述の特注マスクセットを用いてパターン形成される。具体的には、光学ロッド端面をカバーするように、フォトレジスト層をウエハ上に張り巡らせる。特注マスクセットからの第１のマスクを用いて、このフォトレジスト層を露光して現像する。このとき第１マスクから得た個々のマスクパターンは、個々のロッド端面に対して整合している。パターン形成されたフォトレジスト層により露出するロッド端面の一部分を、時間反応性イオンエッチングを用いてエッチングして、２階調段差構造を形成する。さらにマスキング、およびエッチング処理を追加することにより、段差および／または階調を追加することができ、より高階調解像度を有する回折レンズを形成することができる。こうして回折パターンは、好適にも、狭帯域通信ネットワークで用いることができる。図１０ａで示すように、長さｌ、直径ｄを有する光学ロッド４１は、その端部に３次元回折（段差）パターン４３を有するように形成されている。光学ロッドは円筒形状を有し、長さｌは約６ｍｍ以下で、直径ｄは約１ｍｍ以下であって、公知技術を用いて形成するのは困難であった。特に光学ロッドは、例えば２５０または５００μｍの直径を有する分布屈折率レンズであってもよいし、あるいは従来式の光ファイバと寸法上置換可能な、１２５μｍの直径を有するガラスロッドであってもよい。択一的には、各ロッド端面を円形のフォトレジストパターンでカバーするようにフォトレジスト層をパターン形成し、各ロッド端面の先端が先細りするように円形フォトレジストパターンをリフローすることにより、ロッド端面の上に屈折レンズを設けてもよい。反応性イオンエッチングは、傾斜のあるフォトレジストパターンを通じてエッチングするため、ロッド端面のフォトレジストの薄い部分は、フォトレジストの厚い部分に比べて長い間エッチングされることになる。こうして、丸いロッド端面が各ロッド上に設けられ、屈折レンズが形成される。個々の円形マスクパターンは、図９で説明した工程を用いてマスク上にレイアウト配置することができる。屈折レンズは、好適にも、２つまたはそれ以上の多重波長帯で動作する広帯域ネットワーク上の広い領域にある光波長をフォーカスするために用いることができる。図１０ｂで示すように、光学ロッド４５は、その端面に屈折型の（丸みを帯びた）パターン４６を有していてもよい。あるいは、丸みを帯びたレジストにより、エッチングすることなく、レンズを形成してもよい。屈折レンズを形成するその他の方法が、「グレイマスクの接触印刷により形成されたフォトレジストを用いて光学部品を製造するための、吸収材料からなるグレイマスク」と題した、フェルドマンらに対する１９９７年３月２１日付で出願された暫定出願第６０／０４１，０４２号で議論されており、この暫定出願の開示内容全体がここに一体のものとして統合される。別の選択肢によれば、高反射性の誘電体材料または金属のような別の材料からなる層を用いて、ウエハ端面をカバーしてもよい。そして各ロッド端面の上に多重階調構造が形成されるように、この反射層をパターン形成してもよい。例えば、ロッド端面上のパターン形成された誘電体層は、部分的反射板を形成するために用いてもよい。図１０ｃで示すように、光学ロッド４８は、端部の一部をカバーし、一部を露出させるようにパターン形成された反射層４９を有する。ロッド端面をパターン形成すると、光学ロッドを接合していたエポキシ樹脂を溶解して、個別にパターン形成された複数のガラスロッドを得ることができる。回折パターンが形成された光学ロッド端面を図４に示す。上述の方法を用いると、数万もの光学ロッドが同時にパターン形成されるので、個々の構造物をコストの面からみて効率よく製造することができる。この光学ロッドを光ファイバコネクタで用いられることは上述の通りであるが、他の用途にも数多く利用することができる。これら光学ロッドの別の用途としては、例えば、「３次元パターンを含む光学ロッドを有する光伝送システムおよびその関連構造物」と題する同時に出願された特許出願番号号（弁護士整理番号９０２０−４）に開示されている。この出願の開示内容の全体は、ここに一体のものとして統合される。上述の通り、ファイバアレイは、個々のファイバをスリーブ内に束にして接合することにより形成される。また、以下の図１１ないし１３を参照して説明するように、ファイバアレイを形成することもできる。図１１で示すように、個々の光ファイバ６１を、Ｖ溝６５を表面に有するシリコン基板６３を用いて、平行に並ぶ光ファイバアレイとして配置してもよい。Ｖ溝を用いると、公差の小さい範囲内にファイバを所定通りに配置して配列することができるので好ましい。＜１００＞方向のシリコン基板の選択エッチング特性を用いてＶ溝を形成する。実際、＜１００＞および＜１１１＞平面の間のエッチング異方性は、大体４００：１であるので、ＫＯＨのような溶液を用いて基板の一部をエッチングすると、Ｖ溝が形成される。基板表面上のＶ溝の周期Ｐは、公知のフォトリソグラフ技術を用いて１μｍ以内で制御できる。エッチング深度ｒは±１μｍの範囲で制御できる。したがって、パターン形成の公差は、位置精度１μｍの範囲で制御できる。そして、ＵＶ硬化型または熱硬化型のエポキシ樹脂を用いて、ガラスファイバをＶ溝内に固定できる。こうして得られた構造物をガラスファイバに対して垂直方向に沿ってダイス（切断）して、Ｖ溝内に接着固定されたガラスロッドを形成する。ガラスロッドの露出した端面を、上述のように、パターン形成してシリコンから取り外す。ガラスファイバ（つまりガラスロッド）の位置合わせを極めて精密に制御することができるので、特注マスクの必要がなくなる。換言すると、特注マスクセットを形成するまでもなく、ガラスロッドアレイを形成することができ、装置コストを削減することができる。Ｖ溝の形成工程を図１２ａおよび１２ｂで示す。図１２ａで示すように、＜１００＞方向のシリコン基板６３の上に窒化シリコンマスク層７１を形成する。シリコン基板の露出部分をエッチングしてＶ溝を形成し、図１２ｂで示すように、窒化シリコンマスク層を除去する。具体的には、６５℃の４５％ＫＯＨ水溶液でエッチングしてもよい。さらに、図１３で示すように、Ｖ溝６３’内に接着固定された光ファイバ６１ ’を含む基板６３’を積み重ねて、ＵＶ硬化型または熱硬化型のエポキシ樹脂で固定してもよい。具体的には、Ｖ溝を基板の対向する表面にエッチングし、隣接する基板のＶ溝同士により、光ファイバが中を通って伸長するチャンネルを形成してもよい。この積層構造物をファイバの垂直方向に沿ってダイス（切断）して、露出端面を含む光学ロッドアレイを有する複数のウエハを形成することができる。上述の通り、これら端面を同時に研磨し、パターン形成することができる。そして接着剤を化学的に溶解して、個別のパターン形成された光学ロッドに分離することができる。光学ロッドの位置合わせ公差を小さくして、光学ロッドを配置することができるので、特注マスクを形成する必要がない。したがって歩留まりは上がり、コストは下がる。本発明により形成された光学ロッドを、断面方向に対して均一な屈折率を有するグラスファイバから形成することができる。すると、こうして得られたロッドは、均一な屈折率を有する。択一的に、断面方向に亙って分布屈折率を有するようにロッドを形成して、分布屈折率レンズ（ＧＲＩＮ）を形成することもできる。分布屈折率レンズの端部に回折パターンを形成することにより、温度変化に起因する、分布屈折率レンズの焦点距離のずれを抑制することができる。換言すると、非温度依存性の分布屈折率レンズが得られる。先にもあったように、複数の分布屈折率レンズをウエハ内に固定し、同時にパターン形成し、そして分離することができる。上述の通り、約１２５μｍの幅（直径）を有する光ファイバをアレイとして接合し、ウエハに切断することができる。ウエハ内のロッド端部を同時にパターン形成して、パターン形成された複数の光学ロッドを形成することができる。図３ａおよび３ｂで説明した単一モード光ファイバと寸法的に置換可能なロッドが得られるので、１２５μｍ光ファイバを用いることが望ましい。しかし、公知技術の手法を用いてパターン形成することが困難または非効率であるような、より大きい直径を有するロッド端部をパターン形成するためにも、本発明の方法を用いることができる。例えば、各ロッドの幅（または直径）が１ｍｍ、長さが約６ｍｍであるとき、本発明の方法によりロッドのウエハを構成して、パターン形成することができる。このようにロッドは、公知技術では効率的にパターン形成するのが困難であった。さらに、分布屈折率レンズのウエハをパターン形成するために本発明の方法を用いることができ、このときの分布屈折率レンズの幅（または直径）は、例えば、２５０または５００μｍである。さらに、ファイバおよびロッドは、円形断面を有する円筒状であるとして議論してきた。択一的に、ファイバおよびロッドは、四角形、六角形、または楕円形のいずれかの断面形状を有していてもよい。さらに、本発明の方法によれば、光学ロッドの両面をパターン形成することができる。例えば、光学ロッドのウエハの第１面をパターン形成した後、第２面をパターン形成し、ウエハ内の各ロッドの両面をパターン形成することができる。両面パターン形成された光学ロッドは、例えば、図３ａおよび３ｂの光ファイバコネクタで用いることができ、各光学ロッドのいずれの断部でも、隣接する各光ファイバに整合させることができる。ファイバコアの大きさが、ファイバに隣接するパターン形成された端部の大きさに比べて小さいので、ファイバに隣接する第２パターンが、第１ファイバから第１ロッドに入射する光、および第２ロッドにあって第２ファイバに入射する光に対して実質的な影響を与えることはない。したがって、一方向またはその他の方向にあるロッドを組み立てる必要がなくなる。択一的に、二重にパターン形成されたロッドを各端部で光学的処理するように用いることができる。この図面および明細書において、本発明の典型的な好適実施例を説明した。特別の言い回しを用いたが、これらは一般的で、説明するための意味しかもたず、限定的なものではなく、本発明の範疇は次のクレームにより定義される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年６月１４日（１９９９．６．１４）【補正内容】明細書端部表面に３次元パターンを有する光学ロッドを形成する方法アメリカ合衆国政府は、海軍海上戦争センターが発行する政府協定第N00178-9 7-C3058号に基づき本発明に関する権利を有する。関連出願本発明は、「端部に光学部品を設けるための複合ガラスロッドのウエハ処理方法」と題する、１９９７年４月１１日付で出願された暫定出願第６０／０４３，２８５号の優先権を主張する。この開示内容の全部が、ここに一体のものとして統合される。本発明はさらに、「３次元パターンを有する光学ロッドを含む光伝送システムおよびその関連構造」と題する、本願と同日付で出願された米国特許出願第０８／９９１，８０３号とも関連している。この開示内容の全部も、ここに一体のものとして統合される。発明の分野本発明は、光学分野、とりわけ光学構造を形成する方法に関する。発明の背景単一モードの光ファイバデータリンクは、複合モードのファイバデータリンクに対する代替物として開発されてきた。単一空間モードが単一モードファイバの中を伝送するので、単一モードのノイズ効果は少ない。しかし、単一モード光学系は、整合誤差（alignment error）に対しては極めて影響を受けやすい場合がある。データリンクが振動または衝撃に曝される劣悪な環境にあるとき、整合誤差の影響を受けやすいと、特に重大な問題となる。したがって、衝撃および振動に対して影響を受けにくい単一モード光ファイバ接続を提供する必要性がある。公知技術で知られた単一モードファイバ接続においては、塵や埃もまた問題となる場合がある。公知技術による単一モード光ファイバ接続を図１および２に示す。図のように、２つの単一モード光ファイバ１１は、ばね付勢されたステンレス金属ジャケット１５で接合されたフェルール１３に挿入される。このばねが、これらフェルールを常に接触させるようにフェルールに圧力を加える。フェルールおよびファイバを伝送方向に整合し続けるように、セラミック製スリーブ１７をフェルールの周囲に配置する。このスリーブは精密加工処理されていて、その内部直径の交差は１μｍ以下である。つまり、第１の光ファイバからの光が、接合部を経て第２の光ファイバに伝送するが、残留損失が生じる場合がある。またこのフェルールは、強い衝撃および／または振動の結果、スリーブの内外でピストン運動することにより、両者のファイバ１１間で間隔が生じることがある。この間隔により、許容レベルを超える光損失が生じることがある。また、たつた１つの埃の粒子が、２本の光ファイバの互いのコア部にあると、両者間で伝送される光の大部分が遮蔽されることにもなる。分布屈折率（ＧＲＩＮ：Gradient Index)レンズが、システムをスイッチングし、接続するファイバ内の光をコリメート（collimate：光線を平行にする）し、フォーカス（focus：光線を焦点に集める）するために用いられてきた。分布屈折率レンズは、光ファイバと比較すると非常に嵩張り、全体の外形寸法を大きくし、スイッチング密度を小さくする場合がある。分布屈折率レンズは、フォーカスしたり、コリメートするといった単純な機能に限定されるが、一方最近の広帯域ネットワークでは、波長多重伝送（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiple xing）に対する複合的な機能が求められている。欧州特許出願第０２５６８１０号は、位相プレートまたは領域プレートを形成するために、光学ロッドをパターン形成することを開示している。欧州特許出願第０６２７６４１号は、クラッドおよびコア材料のエッチング回数を異ならせることにより、レンズ状先端ロッドの配列形成を教示している。米国特許第４,７６１,０６２号は、ロッド全体に材料層を有するロッド配列を提供することを教示している。これらはいずれも、ウエハを形成するためにロッドを切断して、複数のロッドを同時に処理する工程と、処理後にウエハ内にあるロッドを分離する工程と、を有することを開示するものではない。したがって、当該技術分野において、単一伝送モードの２本の光ファイバ間での光損失を低減しながら、これらを接続する改善された方法および構造が望まれている。発明の要約したがって、本発明の第１の目的は、改善された光学的構造を形成する方法を提供することにある。本発明の別の目的は、光ビームを調整する構造を形成する改善された方法を提請求の範囲１．複数の光学ロッドをパターン形成する方法であって、複数の光学ロッドをアレイに配列する工程と、複数の光学ロッドを切断して複数のウエハを形成し、各ウエハの各光学ロッドをその露出端面が同一方向に向くように整合させる工程と、各露出端面に３次元パターンが形成されるように、光学ロッドの露出端面をフォトリソグラフプロセスを含む方法でパターン形成する工程と、複数の光学ロッドをウエハ内で分離する工程を備えたことを特徴とするパターン形成方法。２．請求項１に記載の方法であつて、各光学ロッドがガラスロッドを有する方法。３．請求項１に記載の方法であって、各３次元パターンが光回折パターンであって、各端部表面が段差形状を有する方法。４．請求項１に記載の方法であって、各３次元パターンが光屈折パターンである方法。５．請求項１に記載の方法であって、各３次元パターンがパターン形成された層であって、各端部表面の一部がパターン形成層によりカバーされ、各端面の一部が露出する方法。６．請求項５に記載の方法であって、パターン形成層は、金属および誘電体からなるグループの中から選択された材料である方法。７．請求項１に記載の方法であって、配列工程は、複数の光学ロッドを緻密に束ねたアレイに、エポキシ樹脂を用いて結合する工程を有する方法。８．請求項１に記載の方法であって、配列工程は、第１基板上に複数の平行溝を形成する工程と、上記平行溝に複数の光学ロッドを配置する工程と、上記複数の光学ロッドが第１基板および第２基板の間にある平行溝内に配置されるように、第１基板面上に第２基板を固定する工程、を有する方法。９．請求項８に記載の方法であって、溝がＶ溝である方法。１０．請求項１に記載の方法であって、配列工程は、複数の光学ロッドを外側シリンダ内にアレイに接合する工程を含む方法。１１．請求項１に記載の方法であって、アレイ内にある光学ロッドの複数の露出端面を研磨する工程が、パターン形成工程の前に実施されることを特徴とする方法。１２．請求項１に記載の方法であつて、配列工程は、複数の光ファイバをアレイに結合する工程からなり、切断工程は各光ファイバの軸に対して垂直な方向に沿って、光ファイバアレイを切断して、各光学ロッドの端部表面を露出させる工程からなる方法。１３．（削除）１４．請求項１に記載の方法であって、さらに、光源を１つの光学ロッドに対して光学的に接続する工程を有する方法。１５．請求項１に記載の方法であって、パターン形成工程は、各露出端面に対応する複数のパターンを含むフォトリソグラフマスクを形成する工程と、複数の露出端面の上にフォトレジスト層を形成する工程と、複数のパターンをフォトリソグラフマスクからフォトレジスト層に転写して、複数の露出端部表面の上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを介して露出する端面の一部をエッチングする工程と、を有する方法。１６．請求項１５に記載の方法であって、マスク形成工程は、各露出端面の位置を決定する工程と、決定された位置に基づいてフォトリソグラフマスクの上に複数のパターンのレイアウトを配置する工程と、を有する方法。１７．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドがその断面に亙って均一な屈折率を有する方法。１８．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドがその断面に亙って分布屈折率を有する方法。１９．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドが略１ｍｍ以下の幅および略６ｍｍ以下の長さを有する方法。２０．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドが略５００μｍ以下の直径を有する方法。２１．請求項１に記載の方法であって、切断工程が各光ファイバの軸の垂直方向に沿って光ロッドのアレイを切断して、複数のウエハを形成する工程からなり、各光学ロッドは各ウエハの厚さが略６ｍｍ以下となるように、長さが略６ｍｍ以下である方法。２２．（削除）２３．（削除）２４．（削除）２５．（削除）２６．（削除）２７．（削除）２８．（削除）２９．（削除）３０．（削除）３１．（削除）３２．（削除）３３．（削除）３４．（削除）３５．（削除）３６．（削除）３７．（削除）３８．請求項２１に記載の方法であって、光学ロッドの各々が略１ｍｍ以下の幅を有する方法。３９．請求項２１に記載の方法であって、光学ロッドの各々が略５００μｍ以下の直径を有する方法。４０．（削除）４１．（削除）４２．請求項１に記載の方法であって、切断工程が各ウエハの光学ロッドの長さが略６ｍｍ以下となるように切断することからなる方法。４３．請求項４２に記載の方法であって、各光学ロッドが、略５００μｍ以下の直径を有する方法。４４．（削除）４５．（削除）４６．（削除）４７．（削除）４８．（削除）４９．（削除）５０．（削除）５１．（削除）５２．（削除）５３．（削除）５４．（削除）５５．（削除）５６．（削除）５７．（削除）５８．（削除）５９．（削除）６０．（削除）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者フェルドマン，マイケル・アールアメリカ合衆国28269ノースカロライナ州シャーロット、レイクウッド・エッジ 3117番【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】１．複数の光学ロッドをパターン形成する方法であって、各光学ロッドを配列して露出端面が同一方向に向くように、複数の光学ロッドをアレイに接着結合する工程と、各露出端面に３次元パターンが形成されるように、アレイ内にある光学ロッドの露出端面をパターン形成する工程と、を備えたパターン形成方法。２．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドがガラスロッドを有する方法。３．請求項１に記載の方法であって、各３次元パターンが光回折パターンであって、各端面が段差形状を有する方法。４．請求項１に記載の方法であって、各３次元パターンが光屈折パターンである方法。５．請求項１に記載の方法であって、各３次元パターンがパターン形成された層であって、各端面の一部がパターン形成層によりカバーされ、各端面の一部が露出する方法。６．請求項５に記載の方法であって、パターン形成層は、金属および誘電体からなるグループの中から選択された材料である方法。７．請求項１に記載の方法であって、接着結合工程は、複数の光学ロッドを緻密に束ねたアレイにして、エポキシ樹脂を用いて接着結合する工程を有する方法。８．請求項１に記載の方法であって、接着結合工程は、第１基板上に複数の平行溝を形成する工程と、平行溝に複数の光学ロッドを配置する工程と、複数の光学ロッドが第１基板および第２基板の間にある平行溝内に配置されるように、第１基板面上に第２基板を固定する工程と、を有する方法。９．請求項８に記載の方法であって、溝がＶ溝である方法。１０．請求項１に記載の方法であって、接着結合工程は、複数の光学ロッドを外側シリンダ内にアレイに接合する工程を含む方法。１１．請求項１に記載の方法であって、アレイ内にある光学ロッドの複数の露出端面を研磨する工程が、パターン形成工程の前に実施される方法。１２．請求項１に記載の方法であって、接着結合工程は、複数の光ファイバをアレイに接合する工程と、各光ファイバの軸に対して垂直な方向に沿って、光ファイバアレイを切断して、各光学ロッドの端面を露出させる工程と、を有する方法。１３．請求項１に記載の方法であって、複数の光学ロッドを分離する工程が、パターン形成工程の後に実施される方法。１４．請求項１３に記載の方法であって、さらに、光源を１つの光学ロッドに対して光学的に接続する工程を有する方法。１５．請求項１に記載の方法であって、パターン形成工程は、各露出端面に対応する複数のパターンを含むフォトリソグラフマスクを形成する工程と、複数の露出端面の上にフォトレジスト層を形成する工程と、複数のパターンをフォトリソグラフマスクからフォトレジスト層に転写して、複数の露出端面の上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを介して露出する端面の一部をエッチングする工程と、を有する方法。１６．請求項１５に記載の方法であって、マスク形成工程は、各露出端面の位置を決定する工程と、決定された位置に基づいてフォトリソグラフマスクの上に複数のパターンのレイアウトを配置する工程と、を有する方法。１７．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドがその断面に亙って均一な屈折率を有する方法。１８．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドがその断面に亙って分布屈折率を有する方法。１９．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドが略１ｍｍ以下の幅および略６ｍｍ以下の長さを有する方法。２０．請求項１に記載の方法であって、各光学ロッドが略５００μｍ以下の直径を有する方法。２１．複数の光学ロッドを形成する方法であって、複数の光ファイバをアレイに配置する工程と、各光ファイバの軸の垂直方向に沿って光ファイバを切断して、複数のウエハを形成する工程と、この各ウエハが光学ロッドのアレイを含み、ウエハ内にある各光学ロッドの露出端面が同一方向に向くように、各ウエハ内の各光学ロッドを配列し、各ウエハの厚さが略６ｍｍ以下となるように、各光学ロッドの長さを略６ｍｍ以下となる方法。２２．請求項２１に記載の方法であって、各光ファイバがグラスファイバを有し、各光学ロッドがグラスロッドを有する方法。２３．請求項２１に記載の方法であって、配置工程が、複数の光ファイバを緻密に束にしたアレイに、エポキシ樹脂を用いて配置する工程を含む方法。２４．請求項２１に記載の方法であって、配置工程が、第１基板表面上に複数の平行溝を形成する工程と、平行溝に複数の光ファイバを配置する工程と、第２基板を第１基板の表面に固定して、複数の光ファイバが第１および第２基板の間の平行溝に配置される方法。２５．請求項２４に記載の方法であって、溝がＶ溝である方法。２６．請求項２１に記載の方法であって、配置工程が、複数の光ファイバを外側シリンダ内にあるアレイに配置する方法。２７．請求項２１に記載の方法であって、さらに、ウエハ内にある複数の光学ロッドを分離する工程を含む方法。２８．請求項２７に記載の方法であって、さらに、光源を１つの光学ロッドに光学的に接続する工程、を含む方法。２９．請求項２１に記載の方法であって、さらに、各露出端面が３次元パターンを有するように、１枚のウエハ内にある複数の光学ロッドの露出端面を同時にパターン形成する方法。３０．請求項２９に記載の方法であって、各３次元パターンが回折光パターンであって、各端面が段差形状を有する方法。３１．請求項２９に記載の方法であって、各３次元パターンが光屈折パターンである方法。３２．請求項２９に記載の方法であって、各３次元パターンがパターン形成された層であって、各端面の一部がパターン形成層によりカバーされ、各端面の一部が露出する方法。３３．請求項３２に記載の方法であって、パターン形成層は、金属および誘電体からなるグループの中から選択された材料である方法。３４．請求項２９に記載の方法であって、ウエハ内にある光学ロッドの複数の露出端面を研磨する工程が、パターン形成工程の前に実施される方法。３５．請求項１に記載の方法であって、パターン形成工程は、各露出端面に対応する複数のパターンを含むフォトリソグラフマスクを形成する工程と、複数の露出端面の上にフォトレジスト層を形成する工程と、複数のパターンをフォトリソグラフマスクからフォトレジスト層に転写して、複数の露出端面の上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを介して露出する端面の一部をエッチングする工程と、を有する方法。３６．請求項３５に記載の方法であって、さらに、ファイバアレイから切断された第２のウエハの第２の複数の露出端面の上に第２のフォトレジストを形成する工程と、複数のパターンをフォトリソグラフマスクから第２のフォトレジスト層に転写して、第２ウエハの複数の露出端面の上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを介して露出する第２ウエハの端面の一部をエッチングする工程と、を有する方法。３７．請求項３５に記載の方法であって、マスク形成工程は、各露出端面の位置を決定する工程と、決定された位置に基づいてフォトリソグラフマスクの上に複数のパターンのレイアウトを配置する工程と、を有する方法。３８．請求項２１に記載の方法であって、光ファイバおよび光学ロッドの各々が略１ｍｍ以下の幅を有する方法。３９．請求項２１に記載の方法であって、光ファイバおよび光学ロッドの各々が略５００μｍ以下の直径を有する方法。４０．請求項２１に記載の方法であって、各光学ロッドがその断面に亙って均一な屈折率を有する方法。４１．請求項２１に記載の方法であって、各光学ロッドがその断面に亙って分布屈折率を有する方法。４２．光学ロッドをパターン形成する工程であって、幅が略１ｍｍ以下で、長さが略６ｍｍ以下で、対向する端面を有する円筒形光学ロッドを形成する工程と、光学ロッドの端面の一方が３次元パターンを有するように、端面をパターン形成する工程と、を有する方法。４３．請求項４２に記載の方法であって、各光学ロッドが、略５００μｍ以下の直径を有する方法。４４．請求項４２に記載の方法であって、光学ロッドがグラスロッドを有する方法。４５．請求項４２に記載の方法であって、各３次元パターンが光回折パターンであって、パターン形成された端面が段差形状を有する方法。４６．請求項４２に記載の方法であって、各３次元パターンが光屈折パターンである方法。４７．請求項４２に記載の方法であって、各３次元パターンがパターン形成された層であって、各端面の一部がパターン形成層によりカバーされ、各端面の一部が露出する方法。４８．請求項４７に記載の方法であって、パターン形成層は、金属および誘電体からなるグループの中から選択された材料である方法。４９．請求項４２に記載の方法であって、さらに、第１基板表面上に溝を形成する工程と、溝に光学ロッドを配置する工程と、第２基板を第１基板の表面に固定して、光ファイバが第１および第２基板の問の溝にある方法。５０．請求項４９に記載の方法であって、溝がＶ溝であることを方法。５１．請求項４２に記載の方法であって、光学ロッドの露出端面を研磨する工程が、パターン形成工程の前に実施される方法。５２．請求項４２に記載の方法であって、形成工程は、各光ファイバの軸が平行に配列されるように、複数の光ファイバをアレイに接合する工程と、光ファイバの接合アレイを光ファイバの各軸に垂直方向に沿って切断して、光学ロッドの接合アレイを形成し、光学ロッドの端面を露出させる工程と、を有する方法。５３．請求項５２に記載の方法であって、接合アレイから光学ロッドを分離する工程が、パターン形成工程の後に実施される方法。５４．請求項５２に記載の方法であって、光ファイバがエポキシ樹脂により接合される方法。５５．請求項５２に記載の方法であって、光ファイバアレイが外側シリンダ内に接合される方法。５６．請求項４２に記載の方法であって、パターン形成工程は、各端面に対応するパターンを含むフォトリソグラフマスクを形成する工程と、端面の上にフォトレジスト層を形成する工程と、パターンをフォトリソグラフマスクからフォトレジスト層に転写して、端面の上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを介して露出する端面の一部をエッチングする工程と、を有する方法。５７．請求項４２に記載の方法であって、光学ロッドがその断面に亙って均一な屈折率を有する方法。５８．請求項４２に記載の方法であって、光学ロッドがその断面に亙って分布屈折率を有する方法。５９．請求項４２に記載の方法であって、光源を１つの円筒形光学ロッドに対して光学的に接続する工程を有する方法。６０．請求項４２に記載の方法であって、さらに、両方の端部が３次元パターンを有するように、第１端部に対向する第２端部をパターン形成する工程を有する方法。