JP2002243987A - 光結合装置 - Google Patents

光結合装置

Info

Publication number
JP2002243987A
JP2002243987A JP2001035827A JP2001035827A JP2002243987A JP 2002243987 A JP2002243987 A JP 2002243987A JP 2001035827 A JP2001035827 A JP 2001035827A JP 2001035827 A JP2001035827 A JP 2001035827A JP 2002243987 A JP2002243987 A JP 2002243987A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
coupling device
light emitting
light
optical lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001035827A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichiro Kijima
公一朗 木島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2001035827A priority Critical patent/JP2002243987A/ja
Priority to US10/067,347 priority patent/US7027687B2/en
Publication of JP2002243987A publication Critical patent/JP2002243987A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
    • G02B6/425Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246Bidirectionally operating package structures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】コストの抑制が可能で、光の利用効率を高める
ことが可能である光結合装置を提供する。 【解決手段】配列された複数の光出射部から光を出射す
る光出射部材と、複数の光入射部を有し、光出射部に対
応するように配列された光入射部材と、複数の光学レン
ズ部が光学材料よりなるレンズ基板10に光出射部に対
応するように配列して形成された光学レンズアレイ1と
を有し、光学レンズアレイ1により、光出射部材の各光
出射部から出射された光を対応する光入射部材の各光入
射部に結合させる構成とし、例えば、光出射部材を発光
素子アレイ2とし、光入射部材を光ファイバー4a〜4
dとする。または、光出射部材を光ファイバーとし、光
入射部材を受光素子アレイとする。または、光出射部材
および光入射部材の一部を光ファイバーとし、その残材
を発光受光素子アレイとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光結合装置に関
し、特に光出射部材から出射された光を光学レンズによ
り光入射部材に結合させる光結合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の情報化社会の進展にともない、光
通信の分野は急速に進展している。光通信分野において
は、高転送レート化、データの多重化などをはじめとし
て、高機能化のために急速な進展が実現された。一般家
庭などへの光通信の普及、すなわち、ブロードバンドネ
ットワーク化を目的とし、光通信の分野においても低コ
スト化が望まれている。
【0003】光ファイバーには大きく分けて、信号の劣
化が少なく高転送レートで長距離の信号電送を可能であ
り高コストのガラス製の光ファイバーと、近距離しか信
号を伝送できないが低価格のプラスティック製光ファイ
バー(POF)の2つに分類することが可能である。現
時点における光ファイバーのコストが高いのは、高性能
のガラス製光ファイバーのコストが高いことの要因の他
に、光ファイバーの実装コストが高いことによる要因も
ある。
【0004】図17は、従来の光ファイバーを実装する
ための光結合装置の構成を示す斜視図である。光ファイ
バー実装基板100に、レンズ用凹部101および光フ
ァイバー用溝102が設けられ、それぞれの場所にボー
ル形状のレンズ103および光ファイバー4が配設さ
れ、光学素子基板104に設けられた発光素子あるいは
受光素子などの光学素子面105と光ファイバー4との
光学的結合がなされている。
【0005】上記の光結合装置において、光学レンズと
してボール形状のレンズ103が用いられており、個々
の光ファイバー4と個々の光学素子面105は、簡単に
位置決めして配列することが可能であるが、ボール形状
のレンズ103は、その形状がボール状であるために取
り扱いが容易でないことから、その形状に対応したレン
ズ用凹部101などを予め形成した光ファイバー実装基
板100に対して配設される。ここで用いられる凹部や
溝が形成された光ファイバー実装基板は、異方性エッチ
ングなどが可能であるシリコン基板などが用いられてお
り、これが高コストであるため、光ファイバーの実装コ
ストが高いことの要因の1つとなっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の光ファイバーの
実装コストを抑制するために、上記のボール形状のレン
ズを用いない下記に説明するような光結合装置も知られ
ているが、これらは別の問題を有することになる。図1
8は、拡散現象などにより形成された光学レンズを用い
て、光ファイバーと、半導体レーザ、発光ダイオードお
よび面発光型の半導体レーザなどの発光素子を光学的に
結合する光結合装置の概略構成を示す模式図である。発
光素子基板20に発光ダイオード部22あるいは半導体
レーザや面発光型の半導体レーザなどの発光部が設けら
れた発光素子2a、レンズ基板10に拡散現象により形
成された光学レンズとなる凸部11を有する光学レンズ
1a、および、コア部40の外周部にクラッド部41が
設けられた光ファイバー4が所定の位置に配置されてい
る。光学レンズ部11により、発光素子2aの発光ダイ
オード部22から出射された光Lを光ファイバー4の端
面である光入射部に結合させる。
【0007】上記で用いた光学レンズの凸部11のよう
に、光学レンズを拡散現象により形成する場合には、一
般に屈折率上昇率がすくないので、高い開口数(NA)
を有する光学レンズを得ることが困難である。例えば、
ニオブ酸リチウム基板にTiを拡散させた場合において
は、屈折率の上昇量は4%程度であるために、NAは
0.1程度の光学レンズしか形成することができない。
【0008】従って、図18に示すように、発光素子2
aの発光ダイオード部22から出射された光を光ファイ
バーの端面の光入射部に投影するためには、発光ダイオ
ード部22と光学レンズとの距離を空けなくてはならな
いので、発光ダイオード部22から出射した光の一部し
か集光できないこととなってしまう。即ち、破線で示す
全光LW の内の実線で示す一部の光Lしか利用されてい
ない。そして、光学レンズにより集光できなかった光が
隣の光ファイバーなどに入射してしまう信号のクロスト
ークを抑える必要があるので、その光学経路中にアパー
チャーが形成されている光吸収マスクAMなどを形成し
て吸収させる必要がある。従って、上記の低いNAの光
学レンズを用いた場合においては、光ファイバーの光を
有効に利用することができないという欠点が存在する。
【0009】また、図19は、光学レンズを用いずに、
光ファイバーと、半導体レーザ、発光ダイオードおよび
面発光型の半導体レーザなどの発光素子を光学的に結合
する光結合装置の概略構成を示す模式図である。発光素
子基板20に、複数個の発光ダイオード部(22a,2
2b)、あるいは半導体レーザや面発光型の半導体レー
ザなどの発光部が設けられた発光素子アレイ2およびコ
ア部40の外周部にクラッド部41が設けられた複数本
の光ファイバー(4a,4b)が所定の位置に配置され
ており、発光素子アレイ2の各発光ダイオード部(22
a,22b)から出射された光Lを光ファイバー(4
a,4b)の端面である光入射部に結合させる。
【0010】しかしながら、各発光ダイオード部(22
a,22b)から出射した光は広がり角を有しているの
で、光ファイバー(4a,4b)端面での反射光LR
隣あるいはさらにその隣の光ファイバーに入射する可能
性が高く、信号のクロストークの原因となってしまうと
ともに、光の利用効率を高くすることが容易ではない。
【0011】一方、光ファイバーを光の出射側に用いた
場合も同様の問題が生じている。図20は、拡散現象な
どにより形成された光学レンズを用いて、光ファイバー
と、フォトダイオードなどの受光素子を光学的に結合す
る光結合装置の概略構成を示す模式図である。受光素子
基板50にフォトダイオード部51などの受光部が設け
られた受光素子5a、レンズ基板10に拡散現象により
形成された光学レンズとなる凸部11を有する光学レン
ズ1a、および、コア部40の外周部にクラッド部41
が設けられた光ファイバー4が所定の位置に配置されて
いる。光学レンズとなる凸部11により、光ファイバー
4の端面である光出射部から出射された光Lを受光素子
5aのフォトダイオード部51に結合させる。
【0012】上記のように、拡散現象により形成した光
学レンズはNAが小さいため、図20に示すように、光
ファイバー4から出射された光を受光素子5aのフォト
ダイオード部51に投影するためには、光ファイバー4
と光学レンズとの距離を空けなくてはならないので、光
ファイバー4から出射した光の一部しか集光できないこ
ととなってしまう。即ち、破線で示す全光LW の内の実
線で示す一部の光Lしか利用されておらず、光学レンズ
により集光できなかった光が隣の受光部などに入射して
しまう信号のクロストークを抑える必要があるので、そ
の光学経路中にアパーチャーが形成されている光吸収マ
スクAMなどを形成して吸収させる必要がある。従っ
て、上記と同様に、上記の低いNAの光学レンズを用い
た場合においては、光ファイバーの光を有効に利用する
ことができない。
【0013】また、図21は、光学レンズを用いずに、
光ファイバーと、フォトダイオードなどの受光素子を光
学的に結合する光結合装置の概略構成を示す模式図であ
る。受光素子基板50に複数個のフォトダイオード部
(51a,51b)などの受光部が設けられた受光素子
アレイ5、およびコア部40の外周部にクラッド部41
が設けられた複数本の光ファイバー(4a,4b)が所
定の位置に配置されており、光ファイバー(4a,4
b)の端面である光出射部から出射された光Lを受光素
子アレイ5の各フォトダイオード部(51a,51b)
に結合させる。
【0014】しかしながら、光ファイバー(4a,4
b)端面から出射した光は広がり角を有しているので、
各フォトダイオード部(51a,51b)での反射光L
R は隣あるいはさらにその隣の光ファイバーや受光部に
入射する可能性が高く、信号のクロストークの原因とな
ってしまうとともに、光の利用効率を高くすることが容
易ではない。
【0015】本発明は上述の状況に鑑みてなされたもの
であり、従って本発明は、コストの抑制が可能で、光の
利用効率を高めることが可能である光結合装置を提供す
ることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の光結合装置は、配列された複数の光出射部
から光を出射する光出射部材と、複数の光入射部を有
し、上記光出射部に対応するように配列された光入射部
材と、複数の光学レンズ部が光学材料よりなるレンズ基
板に上記光出射部に対応するように配列して形成された
光学レンズアレイとを有し、上記光学レンズアレイによ
り、上記光出射部材の各光出射部から出射された光を対
応する上記光入射部材の各光入射部に結合させる。
【0017】上記の本発明の光結合装置は、好適には、
上記光入射部材は、配列された複数本の光ファイバーで
あり、さらに好適には、上記光出射部材は、配列された
複数個の発光部を有する発光素子である。
【0018】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記発光素子は、発光素子基板上に上記各発光部
が配列して形成されている。また、さらに好適には、上
記発光部、上記光ファイバーおよび上記光学レンズ部の
配列は、それぞれ直線状の配列である。また、さらに好
適には、上記発光部、上記光ファイバーおよび上記光学
レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の配列であ
る。また、さらに好適には、上記光ファイバーの配列
は、その外径が互いに接するような配列である。また、
さらに好適には、上記発光素子は、半導体レーザであ
る。
【0019】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記発光部、上記光ファイバーおよび上記光学レ
ンズ部の配列は、それぞれ2次元の配列である。また、
さらに好適には、上記発光素子は、発光ダイオードであ
る。また、さらに好適には、上記発光素子は、面発光型
の半導体レーザである。
【0020】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記光学レンズアレイの上記各光学レンズ部は、
上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸レンズで
ある。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイの
上記レンズ基板にアパーチャーが形成されている光吸収
体が形成されている。また、さたに好適には、上記光学
レンズアレイは、上記レンズ基板の平坦な面上に上記各
光学レンズ部が配列して形成されている。また、さらに
好適には、上記光学レンズアレイは、上記凸形状の上記
各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面との境
界部に溝が形成されている。
【0021】上記の本発明の光結合装置は、好適には、
上記光出射部材は、配列された複数本の光ファイバーで
あり、さらに好適には、上記光入射部材は、配列された
複数個の受光部を有する受光素子である。
【0022】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記受光素子は、受光素子基板上に上記各受光部
が配列して形成されている。また、さらに好適には、上
記光ファイバー、上記受光部および上記光学レンズ部の
配列は、それぞれ直線状の配列である。また、さらに好
適には、上記光ファイバー、上記受光部および上記光学
レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の配列であ
る。また、さらに好適には、上記光ファイバーの配列
は、その外径が互いに接するような配列である。また、
さらに好適には、上記光ファイバー、上記受光部および
上記光学レンズ部の配列は、それぞれ2次元の配列であ
る。また、さらに好適には、上記受光素子は、フォトダ
イオードである。
【0023】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記光学レンズアレイの上記各光学レンズ部は、
上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸レンズで
ある。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイの
上記レンズ基板にアパーチャーが形成されている光吸収
体が形成されている。また、さらに好適には、上記光学
レンズアレイは、上記レンズ基板の平坦な面上に上記各
光学レンズ部が配列して形成されている。また、さらに
好適には、上記光学レンズアレイは、上記凸形状の上記
各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面との境
界部に溝が形成されている。
【0024】上記の本発明の光結合装置は、好適には、
上記光入射部材および上記光出射部材の一部は、配列さ
れた複数本の光ファイバーであり、さらに好適には、上
記光出射部材の残部は、配列された複数個の発光部を有
する発光素子であり、上記光入射部材の残部は、配列さ
れた複数個の受光部を有する受光素子である。
【0025】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記発光素子および受光素子として、同一の素子
基板上に上記各発光部および各受光部が配列して形成さ
れている。また、さらに好適には、上記発光部および受
光部、上記光ファイバーおよび上記光学レンズ部の配列
は、それぞれ直線状の配列である。また、さらに好適に
は、上記発光部および受光部、上記光ファイバーおよび
上記光学レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の
配列である。また、さらに好適には、上記光ファイバー
の配列は、その外径が互いに接するような配列である。
また、さらに好適には、上記発光部および受光部、上記
光ファイバーおよび上記光学レンズ部の配列は、それぞ
れ2次元の配列である。また、さらに好適には、上記発
光素子は、発光ダイオードである。また、さらに好適に
は、上記発光素子は、面発光型の半導体レーザである。
また、さらに好適には、上記受光素子は、フォトダイオ
ードである。
【0026】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記光学レンズアレイの上記各光学レンズ部は、
上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸レンズで
ある。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイの
上記レンズ基板にアパーチャーが形成されている光吸収
体が形成されている。また、さらに好適には、上記光学
レンズアレイは、上記レンズ基板の平坦な面上に上記各
光学レンズ部が配列して形成されている。また、さらに
好適には、上記光学レンズアレイは、上記凸形状の上記
各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面との境
界部に溝が形成されている。
【0027】上記の本発明の光結合装置は、好適には、
上記光学レンズアレイは、光学材料よりなるレンズ基板
上に、所定の光学レンズ部のパターンを有する複数個の
光学レンズ部の形状に対応する複数個のマスク層を形成
し、上記各マスク層と上記レンズ基板をエッチングによ
り同時に除去することで、上記各マスク層の形状を上記
レンズ基板に転写し、複数個の光学レンズ部の形状とし
た光学レンズアレイである。
【0028】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記光学レンズアレイは、上記複数個のマスク層
を形成した後、上記各マスク層の形状を表面積が小さく
なるように変形させて形成した光学レンズアレイであ
る。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイは、
熱処理を行うことにより上記各マスク層の形状を表面積
が小さくなるように変形させて形成した光学レンズアレ
イである。また、さらに好適には、上記光学レンズアレ
イは、上記マスク層材料として感熱性材料を露光および
現像することで上記所定の光学レンズ部のパターンを有
する複数個の光学レンズ部の形状に対応するように形成
して得た光学レンズアレイである。また、さらに好適に
は、上記光学レンズアレイは、上記マスク層の材料のガ
ラス転移温度よりも高い温度の熱処理により上記各マス
ク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて得た
光学レンズアレイである。また、さらに好適には、上記
光学レンズアレイは、上記マスク層の材料の炭化温度よ
りも低い温度の熱処理により上記各マスク層の形状を表
面積が小さくなるように変形させて得た光学レンズアレ
イである。また、さらに好適には、上記光学レンズアレ
イは、上記マスク層の材料の室温よりも高い温度の熱処
理により上記各マスク層の形状を表面積が小さくなるよ
うに変形させて得た光学レンズアレイである。また、さ
らに好適には、上記光学レンズアレイは、上記各マスク
層と上記レンズ基板をドライエッチングにより同時に除
去して得た光学レンズアレイである。
【0029】上記の本発明の光結合装置は、複数の光学
レンズ部が光学材料よりなるレンズ基板に上記光出射部
に対応するように配列して形成された光学レンズアレイ
により、光出射部材の配列された複数の光出射部から出
射された光を対応する光入射部材の複数の光入射部に結
合させる。光学レンズアレイを用いることで、光結合装
置の部品数を減らしてコストの抑制が可能であり、特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高NAの光学レ
ンズアレイなどの光学レンズアレイを用いているので、
光の利用効率を高めることが可能である。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光結合装置の
実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0031】第1実施形態 図1は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。同一の発光素子基板20に複数個(図面
上4個)のファブリペロー型の半導体レーザ(21a,
21b,21c,21d)が設けられた発光素子アレイ
2、複数個(図面上4個)の光学レンズを構成する凸部
(11a,11b,11c,11d)が光学材料よりな
るレンズ基板10の一方の面10aに各半導体レーザ部
(21a,21b,21c,21d)に対応するように
配列して形成された光学レンズアレイ1、および、コア
部40の外周部にクラッド部41が設けられ、各半導体
レーザ部(21a,21b,21c,21d)に対応す
るように配列された複数本(図面上4本)の光ファイバ
ー(4a,4b,4c,4d)が、それぞれ所定の位置
に配置されている。
【0032】光学レンズアレイ1の各凸部(11a,1
1b,11c,11d)は光学レンズとして機能し、発
光素子アレイ2の対応する各半導体レーザ部(21a,
21b,21c,21d)から出射された各光Lが対応
する光ファイバー(4a,4b,4c,4d)の端面で
ある光入射部に結合される。
【0033】図2(a)は、上記の光結合装置における
光学レンズアレイ1の平面図であり、図2(b)は図2
(a)中のA−A’における断面図であり、図2(c)
は図2(b)中のB部の拡大断面図である。溶融石英や
等方性の酸化シリコンなどの光学材料からなり、平坦な
表面を有するレンズ基板10の一方の面10aに、複数
個の光学レンズとして機能する凸部(11a,11b,
11c,11d)がレンズ基板10と一体にそれぞれ設
けられ、光学レンズアレイ1を構成している。
【0034】上記の光学レンズアレイ1において、各光
学レンズとして機能する凸部(11a,11b,11
c,11d)は、例えば曲率が100μm程度、高さが
例えば20〜25μm程度であり、各凸部(11a,1
1b,11c,11d)とレンズ基板10の境界は略円
形状であって、その直径は例えば100μm程度であ
り、各凸部(11a,11b,11c,11d)のピッ
チは例えば125μm程度である。
【0035】上記の光学レンズアレイ1において、図2
(c)に示すように、レンズ基板10と光学レンズとな
る各凸部(11a,11b,11c,11d)の略円形
状の境界に沿って溝Tが形成されている。上記の光学レ
ンズアレイ1は、上記の溝Tが形成されているので、各
光学レンズとなる凸部の位置確認が非常に容易となって
いる。平坦な表面を有するレンズ基板10上に各光学レ
ンズとなる凸部(11a,11b,11c,11d)が
設けられていることも、光結合装置などの組み立て時に
おける位置合わせを容易にしている。
【0036】上記の光結合装置において用いられる光学
レンズアレイの製造方法について説明する。まず、図3
(a)に示すように、溶融石英や等方性の酸化シリコン
などの光学材料からなるレンズ基板10の平坦な表面上
に、例えばスピン塗布などにより、感光性材料であるフ
ォトレジスト膜からなるマスク層MSを、例えば20μ
mなどの所定の膜厚で成膜する。
【0037】次に、図3(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程により、露光および現像を行って、1
か所のレンズ形成領域あたり、例えば直径が100μm
程度の円形状の範囲のレジスト膜を125μm程度のピ
ッチで残すようにパターン化して、図面上4つのマスク
層(MSa,MSb,MSc,MSd)とする。
【0038】次に、図4(c)に示すように、例えば1
20℃で30分の熱処理を施し、マスク層の形状を表面
積が小さくなるように変形させ、表面が曲面となってい
るマスク層(MSa’,MSb’,MSc’,MS
d’)とする。
【0039】次に、図4(d)に示すように、例えばレ
ンズ基板10とマスク層(MSa’,MSb’,MS
c’,MSd’)に対する選択比が略同等となる条件
の、例えば、NLD(Magnetic Neutral Loop Discharge
Plasma)装置(参考文献:H.Tsuboi, M.Itoh, M.Tanab
e, T.Hayashi and T.Uchida: Jpn. J. Appl. Phys.34(1
995),2476)という高密度プラズマ源を用いたプラズマ
エッチング処理を用いたリアクティブエッチング(RI
E)などのドライエッチング処理などにより、マスク層
(MSa’,MSb’,MSc’,MSd’)とレンズ
基板10を同時にエッチング除去して、マスク層(MS
a’,MSb’,MSc’,MSd’)の形状をレンズ
基板10に転写し、4個の光学レンズとなる凸部(11
a,11b,11c,11d)とする。
【0040】上記のようにして形成された4個の光学レ
ンズとなる凸部(11a,11b,11c,11d)
は、曲率が100μm程度、高さが例えば20〜25μ
m程度であり、各凸部(11a,11b,11c,11
d)とレンズ基板10の境界は略円形状であって、その
直径は例えば100μm程度とすることができる。ま
た、各凸部(11a,11b,11c,11d)のピッ
チを例えば125μm程度とすることができる。
【0041】また、上記の光学レンズアレイの製造方法
によれば、金型が不要であり、光学レンズを一度に大量
に作製することができる。上述した図4(d)の加工工
程においては、高密度プラズマ源を用いたプラズマエッ
チング装置としてNLD装置を用いた例を示したが、本
発明においては、NLD装置のほかICP(Inductively
Coupled Plasma)装置(参考文献:J.Hopwood, Plasma
Source Sci. & Technol.1(1992)109. およびT.Fukasaw
a, A.Nakamura, H.Shindo and Y.Horiike: Jpn. J. App
l. Phys.33(1994)2139 )を用いた高密度プラズマ源を
用いたプラズマエッチング装置などを用いることも可能
である。
【0042】上記の熱処理温度とマスク層材料(レジス
ト膜)のガラス転移点との関係について、以下に説明す
る。上記の工程において、フォトレジスト膜などからな
るマスク層の表面を、熱処理により光学的になめらかな
面となる程度に丸くさせるには、熱処理温度をマスク層
材料のガラス転移点よりも高くすることが好ましい。例
えば、熱処理温度をガラス転移温度よりも40℃以上高
く設定することで、1時間以内にマスク材料を丸く変形
させることができるので、高効率の製造を行うことがで
きる。
【0043】さらには、ドライエッチングなどの製法に
よりマスクの形状を光学レンズに形成しようとする場合
には、上述したように熱処理後のマスク層材料が変質し
ていないことが必要であることから、熱処理温度をマス
ク層材料の炭化温度よりも低くするなど、熱処理温度が
マスク層材料が変質しない温度であるという条件が必要
となる。変質が生じると、マスク材料のエッチングレー
トが不均一になってしまうので、マスク材料の形状に対
応する形状を基板に転写させるときに、形状が乱れてし
まうことになる。例えば、200℃以上の熱処理を行う
とマスク材料が変質してしまう(いわゆる焼けつき)を
起こしてしまうが、例えば110〜150℃の範囲の熱
処理を行うことにより上記の変質を回避することができ
る。
【0044】また、マスク層が形成された状態で基板を
保持している間にマスク層が変形してしまうと、プロセ
スの再現性が容易でなくなるので、マスク層材料のガラ
ス転移点は、保存温度(室温)よりも高いことが好まし
い。さらに、ドライエッチング工程中にマスク層が変形
してしまうとプロセスの再現性が容易でなくなるので、
マスク層材料のガラス転移点は、加工プロセス温度(室
温付近)よりも高いことが好ましい。
【0045】ここで、上記の熱処理において、図3
(b)および図4(c)に示すように、熱処理前後での
レンズ基板10とマスク層(MSa〜MSd,MSa’
〜MSd’)の境界Mの位置は変動しておらず、従っ
て、境界Mの位置は感光性材料であるマスク層を露光す
る際に用いるフォトマスクにより規定される。露光用フ
ォトマスクは光学レンズのサイズに対して非常に高精細
に制御されて形成されており、従って光学レンズの位置
をきわめて高精度な位置に形成することができる。
【0046】また、上記のようにして形成される本実施
形態に用いられる光学レンズアレイの光学レンズとなる
凸部の高さは、マスク層材料(レジスト膜)の膜厚によ
り規定することができ、光学レンズの曲率はマスク層材
料(レジスト膜)の径や膜厚などから規定することがで
きる。従って、従来の配列が可能な光学レンズに比較し
て、集光性能が高く、NAの高いレンズとすることがで
きる。
【0047】また、光学レンズアレイとしては、個々の
光学レンズとなる凸部の間隔(ピッチ)が設計上重要と
なるが、本実施形態においては、図3(b)に示すマス
ク層(MSa〜MSd)のパターン形成におけるマスク
層の間隔(ピッチ)が、そのまま、図4(c)における
熱処理後の表面が曲面となったマスク層(MSa’〜M
Sd’)の間隔(ピッチ)として、さらに図4(d)に
おけるエッチング処理後に得られる光学レンズとなる凸
部(11a,11b,11c,11d)の間隔(ピッ
チ)として保存される。即ち、個々の光学レンズの間隔
(ピッチ)を露光用フォトマスクにより規定することが
でき、光学レンズ同士の相互の位置を高精度に制御して
形成することができる。
【0048】上記のドライエッチング処理において、レ
ンズ基板10と光学レンズとなる凸部(11a,11
b,11c,11d)の境界に沿って溝Tが形成される
ことになる。以下に、溝Tが形成される原理を簡単に説
明する。熱処理工程において基板とマスク層との境界が
移動せず、マスク層材料はその表面積が少なくなるよう
に変形することから、図4(c)に示すように、その断
面が略半円形状となる。即ち、マスク層(MSa’,M
Sb’,MSc’,MSd’)とレンズ基板10の接触
位置においては、加工される材質が異なることに加え
て、マスク層(MSa’,MSb’,MSc’,MS
d’)表面の傾斜角度が最大となる。このため、ドライ
エッチング工程において、加工に寄与するプラズマ密度
の不連続が生じ、境界M近傍におけるレンズ基板10に
対して上記の溝Tが形成されることになる。上記の本実
施形態により作製した光学レンズは、上記の溝Tが形成
されているので、光学レンズの位置確認が非常に容易と
なっている。
【0049】上記の本実施形態に係る光結合装置は、レ
ンズ基板上に光学レンズとなる凸部が配列した光学レン
ズアレイ用いて、発光素子から出射される光を光ファイ
バーと結合させることができる。これにより、ボールレ
ンズを用いる場合において使用していた凹部および溝が
形成された光ファイバー実装基板を用いる必要がなくな
って部品点数を減らせることができる。高価な部品であ
る光ファイバー実装基板自体を使用しないことと、部品
数を減らすことにより、光結合装置の低コスト化が可能
となる。
【0050】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、高NAの光学レンズがレンズ基板上に配
列されたものとすることができる。この場合、高NAの
光学レンズであり、ボールレンズのように高い集光特性
にて発光素子から出射される光を光ファイバーと結合さ
せて、光の利用効率を高めることが可能である。また、
この高NAの光学レンズが集積されているので、クロス
トークの問題を発生させることなく、狭いピッチにて配
列を行うことができる。
【0051】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、レジスト膜であるマスク層の露光現像工
程がレンズ基板上における光学レンズの位置を決定する
工程となり、光学レンズの配列を高精度に位置決めする
ことが可能である。従って、光学レンズと発光素子の配
列ピッチを一致させることが容易であり、複数の発光素
子や複数の光ファイバーなどに対して、複数の光学レン
ズを同時に容易かつ高精度に位置合わせすることができ
る。また、複数の発光素子や複数の光ファイバーなどを
光学的に結合させるにもかかわらず、工程数を増加させ
ないで組立を行うことができることとなる。
【0052】また、従来のボールレンズを基板上に形成
された孔に配列し、光ファイバーを基板上に形成された
溝に配列する方法においては、接着剤の塗布などを行う
ための作業空間や、ボールレンズなどをクランプするた
めの作業空間が必要であったが、上記の本実施形態の光
結合装置においては、レンズ基板上に配列された光学レ
ンズは、レジスト膜のマスク層を用いた露光現像工程を
用いて配列されているので、従来必要であった作業空間
をもうける必要がなく、より狭いピッチでの配列が可能
となる。
【0053】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高NAの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。
【0054】第2実施形態 図5は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第1実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なってい
る。同一の発光素子基板20に複数個(図面上4個)の
ファブリペロー型の半導体レーザ(21a,21b,2
1c,21d)が設けられた発光素子アレイ2、光学材
料よりなるレンズ基板10の一方の面10aに形成され
た凸部(11a,11b,11c,11d)と他方の面
10bに形成された凸部(12a,12b,12c,1
2d)から構成される複数個(図面上4個)の光学レン
ズが、各半導体レーザ部(21a,21b,21c,2
1d)に対応するように配列して形成された光学レンズ
アレイ1、および、コア部40の外周部にクラッド部4
1が設けられ、各半導体レーザ部(21a,21b,2
1c,21d)に対応するように配列された複数本(図
面上4本)の光ファイバー(4a,4b,4c,4d)
が、それぞれ所定の位置に配置されている。
【0055】レンズ基板10の一方の面10aに形成さ
れた凸部(11a,11b,11c,11d)と他方の
面10bに形成された凸部(12a,12b,12c,
12d)から構成される光学レンズアレイ1の各光学レ
ンズにより、発光素子アレイ2の対応する各半導体レー
ザ部(21a,21b,21c,21d)から出射され
た各光Lが対応する光ファイバー(4a,4b,4c,
4d)の端面である光入射部に結合される。
【0056】上記の光学レンズアレイ1は、図2に示す
光学レンズアレイにおいて、レンズ基板10の一方の面
10aに形成された凸部(11a,11b,11c,1
1d)の他に、これに位置合わせをして他方の面10b
にさらなる凸部(12a,12b,12c,12d)が
形成されている形状である。第1実施形態に係る光結合
装置に用いている光学レンズアレイの光学レンズと同様
に高精度に形成されており、かつ、第1実施形態に係る
光結合装置に用いている光学レンズアレイの光学レンズ
よりもさらに集光特性が高められて、高NAとなってい
る。
【0057】本実施形態に係る光学レンズアレイは、上
述した第1実施形態に係る光学レンズアレイの形成方法
におけるレンズ基板の片面に光学レンズを構成する凸部
を形成する工程をレンズ基板に両面に対して2回繰り返
すことにより形成することができる。
【0058】上記の光学レンズアレイを用いると、光学
レンズの焦点距離を第1実施形態に係る光学レンズアレ
イより近い距離とすることができる。即ち、光学レンズ
が形成されたレンズ基板と発光素子が形成された発光素
子基板との距離、さらには光ファイバーの端面から発光
素子基板までの距離を短くすることができる。これによ
り、光結合装置の厚さ方向を薄くすることができるとい
う利点を有する。
【0059】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高NAの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。
【0060】第3実施形態 図6は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第1実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、発光素子アレイが発光ダイオード(L
ED)を複数個配列したものであり、光学レンズアレイ
にアパーチャーが形成されている光吸収マスクが設けら
れていることが異なっている。同一の発光素子基板20
に複数個(図面上4個)の発光ダイオード部(22a,
22b,22c,22d)が設けられた発光素子アレイ
2、複数個(図面上4個)の光学レンズを構成する凸部
(11a,11b,11c,11d)が光学材料よりな
るレンズ基板10の一方の面10aに各発光ダイオード
部(22a,22b,22c,22d)に対応するよう
に配列して形成された光学レンズアレイ1、および、コ
ア部40の外周部にクラッド部41が設けられ、各発光
ダイオード部(22a,22b,22c,22d)に対
応するように配列された複数本(図面上4本)の光ファ
イバー(4a,4b,4c,4d)が、それぞれ所定の
位置に配置されている。
【0061】光学レンズアレイ1の各凸部(11a,1
1b,11c,11d)は光学レンズとして機能し、発
光素子アレイ2の対応する各発光ダイオード部(22
a,22b,22c,22d)から出射された各光Lが
対応する光ファイバー(4a,4b,4c,4d)の端
面である光入射部に結合される。ここで、光学レンズア
レイ1のレンズ基板10には、光通過部分にアパーチャ
ーが形成されている光吸収マスクAMが形成されてお
り、このことを除いて、光学レンズアレイ1は図2に示
す光学レンズアレイと同様の形状を有し、高NAかつ高
精度な光学レンズアレイであり、第1実施形態において
説明した方法により形成可能である。
【0062】発光ダイオードを発光素子として用いた場
合、発光素子自体がそれら発光素子を形成している発光
素子基板の主面の法線方向に光が出射される特性を有し
ていることから、フォトマスクを用いた露光現像工程を
用いて形成されているので、それらの配列ピッチを一致
させることが容易であり、組立工程は素子の個数が多く
ても工数を増加させないで組立を行うことができるとい
う上記第1実施形態の効果に加えて、発光素子アレイが
板状の部品であり、複数の光学レンズはフォトマスクを
用いた露光現像工程を用いて形成されているので、光学
レンズが形成されたレンズ基板と発光素子が形成されて
いる発光素子基板との位置合わせはそれぞれの基板を平
行に配置することで、ほぼ光学的な平行度をあわせるこ
とができるという効果を得ることができる。
【0063】また、発光ダイオードは、発光素子基板内
において2次元の配列を行うことが可能であるので、上
記第1の実施形態の場合に比較して、小型化、ファイバ
ー数の増加(転送データの向上)などが容易に行えるこ
ととなる。
【0064】また、従来の光学レンズが複数配置された
光学レンズアレイを用いた方法において、発光ダイオー
ドを光源とする場合には、発光ダイオードは出射される
光の広がり角が広かったために、集光特性がよくないこ
とによる効率の低下、クロストークの増加が危惧される
ことからマルチ配列が困難であったが、本実施形態の光
結合装置においては、光学レンズの集光特性が高い(N
Aが高い)ために、光の利用効率を高めた上で、比較的
狭いピッチでの配列を可能にすることが可能となった。
【0065】また、第1実施形態の光結合装置において
は、発光素子としてファブリペロー型の半導体レーザを
複数個配列した発光素子アレイが用いられているが、こ
の場合と比較して、本実施形態の発光ダイオードを複数
個配列した発光素子アレイを用いる場合は、発光素子ア
レイの作製コストが低く、また、製造時の歩留まりも高
いので、一般家庭用の光結合装置に適している。
【0066】本実施形態の光結合装置においては、光学
レンズアレイを構成するレンズ基板にアパーチャーが形
成されている光吸収マスクが形成されており、部品点数
の低減および実装工数の低減を達成しつつ、発光ダイオ
ードから出射した光が光ファイバーに入射するまでの間
の光路中にアパーチャーが形成されている光吸収マスク
を配置することにより、近接する光ファイバーの信号の
クロストークをより低減させることができる。
【0067】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高NAの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。
【0068】第4実施形態 図7は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第3実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、発光素子アレイが面発光の半導体レー
ザを複数個配列したものであることが異なっている。同
一の発光素子基板20に複数個(図面上4個)の面発光
の半導体レーザ部(23a,23b,23c,23d)
が設けられた発光素子アレイ2、複数個(図面上4個)
の光学レンズを構成する凸部(11a,11b,11
c,11d)が光学材料よりなるレンズ基板10の一方
の面10aに各面発光の半導体レーザ部(23a,23
b,23c,23d)に対応するように配列して形成さ
れた光学レンズアレイ1、および、コア部40の外周部
にクラッド部41が設けられ、各面発光の半導体レーザ
部(23a,23b,23c,23d)に対応するよう
に配列された複数本(図面上4本)の光ファイバー(4
a,4b,4c,4d)が、それぞれ所定の位置に配置
されている。
【0069】光学レンズアレイ1の各凸部(11a,1
1b,11c,11d)は光学レンズとして機能し、発
光素子アレイ2の対応する各面発光の半導体レーザ部
(23a,23b,23c,23d)から出射された各
光Lが対応する光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)の端面である光入射部に結合される。ここで、光学
レンズアレイ1のレンズ基板10には、第3実施形態に
係る光学レンズアレイと同様に、アパーチャーが形成さ
れている光吸収マスクAMが形成されている。
【0070】本実施形態に係る光結合装置によれば、第
3実施形態の光結合装置と同様の効果を得ることが可能
であり、光学レンズアレイを用いることで、光結合装置
の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特に、
光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パターン
のマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さくなる
ように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチングに
より同時に除去する方法で形成した高NAの光学レンズ
アレイを用いているので、光の利用効率を高めることが
可能である。
【0071】第5実施形態 図8は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第1実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、光出射側は光ファイバーとなり、光入
射側がフォトダイオードを複数個配列した受光素子アレ
イとなっていることが異なっている。コア部40の外周
部にクラッド部41が設けられて配列された複数本(図
面上4本)の光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)、複数個(図面上4個)の光学レンズを構成する凸
部(11a,11b,11c,11d)が光学材料より
なるレンズ基板10の一方の面10aに各光ファイバー
(4a,4b,4c,4d)に対応するように配列して
形成された光学レンズアレイ1、および、同一の受光素
子基板50に複数個(図面上4個)のフォトダイオード
部(51a,51b,51c,51d)が各光ファイバ
ー(4a,4b,4c,4d)に対応するように配列し
て設けられた受光素子アレイ5が、それぞれ所定の位置
に配置されている。
【0072】光学レンズアレイ1の各凸部(11a,1
1b,11c,11d)は光学レンズとして機能し、対
応する光ファイバー(4a,4b,4c,4d)から出
射された各光Lが受光素子アレイ5の対応する各フォト
ダイオード部(51a,51b,51c,51d)であ
る光入射部に結合され、各光ファイバーを導波してきた
光量の時間的変化(信号)は、対応する各フォトダイオ
ード部(51a,51b,51c,51d)により電気
信号に変換される。ここで、光学レンズアレイ1は図2
に示す光学レンズアレイと同様の形状を有し、高NAか
つ高精度な光学レンズアレイであり、第1実施形態にお
いて説明した方法により形成可能である。
【0073】上記の本実施形態に係る光結合装置は、レ
ンズ基板上に光学レンズとなる凸部が配列した光学レン
ズアレイ用いて、光ファイバーから出射される光を受光
素子と結合させることができる。これにより、ボールレ
ンズを用いる場合において使用していた凹部および溝が
形成された光ファイバー実装基板を用いる必要がなくな
って部品点数を減らせることができる。高価な部品であ
る光ファイバー実装基板自体を使用しないことと、部品
数を減らすことにより、光結合装置の低コスト化が可能
となる。
【0074】また、本実施形態に係る光学レンズアレイ
は、高NAの光学レンズがレンズ基板上に配列されたも
のとすることができる。この場合、高NAの光学レンズ
であり、ボールレンズのように高い集光特性にて光ファ
イバーから出射される光を受光素子と結合させて、光の
利用効率を高めることが可能である。また、この高NA
の光学レンズが集積されているので、クロストークの問
題を発生させることなく、狭いピッチにて配列を行うこ
とができる。
【0075】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、レジスト膜であるマスク層の露光現像工
程がレンズ基板上における光学レンズの位置を決定する
工程となり、光学レンズの配列を高精度に位置決めする
ことが可能である。従って、光学レンズと受光素子の配
列ピッチを一致させることが容易であり、複数の受光素
子や複数の光ファイバーなどに対して、複数の光学レン
ズを同時に容易かつ高精度に位置合わせすることができ
る。また、複数の受光素子や複数の光ファイバーなどを
光学的に結合させるにもかかわらず、工程数を増加させ
ないで組立を行うことができることとなる。
【0076】また、受光素子アレイが板状の部品であ
り、複数の光学レンズはフォトマスクを用いた露光現像
工程を用いて形成されているので、光学レンズが形成さ
れたレンズ基板と受光素子が形成されている受光素子基
板との位置合わせはそれぞれの基板を平行に配置するこ
とで、ほぼ光学的な平行度をあわせることができるとい
う効果を得ることができる。
【0077】また、従来のボールレンズを基板上に形成
された孔に配列し、光ファイバーを基板上に形成された
溝に配列する方法においては、接着剤の塗布などを行う
ための作業空間や、ボールレンズなどをクランプするた
めの作業空間が必要であったが、上記の本実施形態の光
結合装置においては、レンズ基板上に配列された光学レ
ンズは、レジスト膜のマスク層を用いた露光現像工程を
用いて配列されているので、従来必要であった作業空間
をもうける必要がなく、より狭いピッチでの配列が可能
となる。
【0078】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高NAの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。
【0079】第6実施形態 図9は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第5実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なってい
る。コア部40の外周部にクラッド部41が設けられて
配列された複数本(図面上4本)の光ファイバー(4
a,4b,4c,4d)、光学材料よりなるレンズ基板
10の一方の面10aに形成された凸部(11a,11
b,11c,11d)と他方の面10bに形成された凸
部(12a,12b,12c,12d)から構成される
複数個(図面上4個)の光学レンズが、各光ファイバー
(4a,4b,4c,4d)に対応するように配列して
形成された光学レンズアレイ1、および、同一の受光素
子基板50に複数個(図面上4個)のフォトダイオード
部(51a,51b,51c,51d)が各光ファイバ
ー(4a,4b,4c,4d)に対応するように配列し
て設けられた受光素子アレイ5が、それぞれ所定の位置
に配置されている。
【0080】レンズ基板10の一方の面10aに形成さ
れた凸部(11a,11b,11c,11d)と他方の
面10bに形成された凸部(12a,12b,12c,
12d)から構成される光学レンズアレイ1の各光学レ
ンズにより、光ファイバー(4a,4b,4c,4d)
から出射された各光Lが受光素子アレイ5の対応する各
フォトダイオード部(51a,51b,51c,51
d)である光入射部に結合される。
【0081】上記の光学レンズアレイ1は、第2実施形
態に係る光学レンズアレイと同様の形状であって、第5
実施形態に係る光学レンズアレイにおいて、レンズ基板
10の一方の面10aに形成された凸部(11a,11
b,11c,11d)の他に、これに位置合わせをして
他方の面10bにさらなる凸部(12a,12b,12
c,12d)が形成されている形状であり、第5実施形
態に係る光学レンズアレイと同様に高精度に形成されて
おり、かつ、第5実施形態に係る光学レンズアレイの光
学レンズよりもらに集光特性が高められて、高NAとな
っている。本実施形態に係る光学レンズアレイは、第2
実施形態に係る光学レンズアレイと同様に、レンズ基板
の片面に光学レンズを構成する凸部を形成する工程をレ
ンズ基板に両面に対して2回繰り返すことにより形成す
ることができる。
【0082】上記の光学レンズアレイを用いると、光学
レンズの焦点距離を第5実施形態に係る光学レンズアレ
イより近い距離とすることができる。即ち、光学レンズ
が形成されたレンズ基板と受光素子が形成された受光素
子基板との距離、さらには光ファイバーの端面から受光
素子基板までの距離を短くすることができる。これによ
り、光結合装置の厚さ方向を薄くすることができるとい
う利点を有する。
【0083】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高NAの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。
【0084】第7実施形態 図10は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示
す模式図である。実質的に第5実施形態に係る光結合装
置と同様であるが、光学レンズアレイにアパーチャーが
形成されている光吸収マスクが設けられていることが異
なっている。コア部40の外周部にクラッド部41が設
けられて配列された複数本(図面上4本)の光ファイバ
ー(4a,4b,4c,4d)、複数個(図面上4個)
の光学レンズを構成する凸部(11a,11b,11
c,11d)が光学材料よりなるレンズ基板10の一方
の面10aに各光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)に対応するように配列して形成された光学レンズア
レイ1、および、同一の受光素子基板50に複数個(図
面上4個)のフォトダイオード部(51a,51b,5
1c,51d)が各光ファイバー(4a,4b,4c,
4d)に対応するように配列して設けられた受光素子ア
レイ5が、それぞれ所定の位置に配置されている。
【0085】光学レンズアレイ1の各凸部(11a,1
1b,11c,11d)は光学レンズとして機能し、光
ファイバー(4a,4b,4c,4d)から出射された
各光Lが受光素子アレイ5の対応する各フォトダイオー
ド部(51a,51b,51c,51d)である光入射
部に結合され、各光ファイバーを導波してきた光量の時
間的変化(信号)は、対応する各フォトダイオード部
(51a,51b,51c,51d)により電気信号に
変換される。ここで、光学レンズアレイ1のレンズ基板
10には、光通過部分にアパーチャーが形成されている
光吸収マスクAMが形成されている。
【0086】本実施形態の光結合装置においては、光学
レンズアレイを構成するレンズ基板にアパーチャーが形
成されている光吸収マスクが形成されており、部品点数
の低減および実装工数の低減を達成しつつ、光ファイバ
ーから出射した光が受光素子に入射するまでの間の光路
中にアパーチャーが形成されている光吸収マスクを配置
することにより、近接する光ファイバーの信号のクロス
トークをより低減させることができる。
【0087】本実施形態に係る光結合装置によれば、光
学レンズアレイを用いることで、光結合装置の部品数を
減らしてコストの抑制が可能である。特に、光学レンズ
アレイとしてレンズ基板上に、所定パターンのマスク層
を形成し、熱処理により表面積が小さくなるように変形
させ、マスク層とレンズ基板をエッチングにより同時に
除去する方法で形成した高NAの光学レンズアレイを用
いているので、光の利用効率を高めることが可能であ
る。
【0088】第8実施形態 図11は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示
す模式図である。実質的に第1実施形態に係る光結合装
置と同様であるが、光ファイバーとして、光出射側とな
る光ファイバーと、光入射側となる光ファイバーとが配
列されており、光出射側となる光ファイバーに対しては
受光素子が、光入射側となる光ファイバーに対しては発
光素子が、同一の素子基板上に配列して形成されている
ことが異なる。コア部40の外周部にクラッド部41が
設けられて配列された複数本(図面上4本)の光ファイ
バー(4a,4b,4c,4d)、複数個(図面上4
個)の光学レンズを構成する凸部(11a,11b,1
1c,11d)が光学材料よりなるレンズ基板10の一
方の面10aに各光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)に対応するように配列して形成された光学レンズア
レイ1、および、同一の素子基板60に複数個(図面上
2個)の発光ダイオード部(61a,61c)と複数個
(図面上2個)のフォトダイオード部(62b,62
d)が各光ファイバー(4a,4b,4c,4d)に対
応するように配列して設けられた発光受光素子アレイ6
が、それぞれ所定の位置に配置されている。
【0089】光学レンズアレイ1の各凸部(11a,1
1b,11c,11d)は光学レンズとして機能し、発
光受光素子アレイ6の対応する各発光ダイオード部(6
1a,61c)から出射された各光Lが対応する光ファ
イバー(4a,4c)の端面である光入射部に結合され
るとともに、対応する光ファイバー(4b,4d)から
出射された各光Lが発光受光素子アレイ6の対応する各
フォトダイオード部(62b,62d)である光入射部
に結合され、各光ファイバーを導波してきた光量の時間
的変化(信号)は、対応する各フォトダイオード部(6
2b,62d)により電気信号に変換される。ここで、
光学レンズアレイ1は図2に示す光学レンズアレイと同
様の形状を有し、高NAかつ高精度な光学レンズアレイ
であり、第1実施形態において説明した方法により形成
可能である。
【0090】上記の本実施形態に係る光結合装置は、レ
ンズ基板上に光学レンズとなる凸部が配列した光学レン
ズアレイ用いて、発光ダイオードから出射される光を光
ファイバーと結合させ、かつ、光ファイバーから出射さ
れる光をフォトダイオードと結合させることができる。
これにより、ボールレンズを用いる場合において使用し
ていた凹部および溝が形成された光ファイバー実装基板
を用いる必要がなくなって部品点数を減らせることがで
きる。高価な部品である光ファイバー実装基板自体を使
用しないことと、部品数を減らすことにより、光結合装
置の低コスト化が可能となる。
【0091】また、本実施形態に係る光学レンズアレイ
は、高NAの光学レンズがレンズ基板上に配列されたも
のとすることができる。この場合、高NAの光学レンズ
であり、ボールレンズのように高い集光特性にて、発光
素子から出射される光を光ファイバーと結合させあるい
は、光ファイバーから出射される光を受光素子と結合さ
せて、光の利用効率を高めることが可能である。また、
この高NAの光学レンズが集積されているので、クロス
トークの問題を発生させることなく、狭いピッチにて配
列を行うことができる。
【0092】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、レジスト膜であるマスク層の露光現像工
程がレンズ基板上における光学レンズの位置を決定する
工程となり、光学レンズの配列を高精度に位置決めする
ことが可能である。従って、光学レンズと発光素子およ
び受光素子の配列ピッチを一致させることが容易であ
り、複数の発光素子および受光素子や複数の光ファイバ
ーなどに対して、複数の光学レンズを同時に容易かつ高
精度に位置合わせすることができる。また、複数の発光
素子および受光素子や複数の光ファイバーなどを光学的
に結合させるにもかかわらず、工程数を増加させないで
組立を行うことができることとなる。
【0093】また、発光素子として発光ダイオードを用
い、受光素子としてフォトダイオードを用いおり、発光
素子自体がそれら素子基板の主面の法線方向に光が出射
される特性を有しており、受光素子は基板の主面の法線
方向からの光に対して優れた感度の受光素子とすること
が容易であり、そしてさらには、フォトマスクを用いた
露光現像工程を用いて形成されていることからそれらの
配列ピッチを制御することが容易であるので、組立工程
は素子の個数が多くても工数を増加させないで組立を行
うことができることとなる効果に加えて、発光受光素子
アレイが板状の部品であり、複数の光学レンズはフォト
マスクを用いた露光現像工程を用いて形成されているの
で、光学レンズが形成されたレンズ基板と発光素子およ
び受光素子が形成されている素子基板との位置合わせは
それぞれの基板を平行に配置することで、ほぼ光学的な
平行度をあわせることができる。
【0094】また、従来のボールレンズを基板上に形成
された孔に配列し、光ファイバーを基板上に形成された
溝に配列する方法においては、接着剤の塗布などを行う
ための作業空間や、ボールレンズなどをクランプするた
めの作業空間が必要であったが、上記の本実施形態の光
結合装置においては、レンズ基板上に配列された光学レ
ンズは、レジスト膜のマスク層を用いた露光現像工程を
用いて配列されているので、従来必要であった作業空間
をもうける必要がなく、より狭いピッチでの配列が可能
となる。
【0095】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高NAの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。
【0096】第9実施形態 図12は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示
す模式図である。実質的に第8実施形態に係る光結合装
置と同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なって
いる。コア部40の外周部にクラッド部41が設けられ
て配列された複数本(図面上4本)の光ファイバー(4
a,4b,4c,4d)、光学材料よりなるレンズ基板
10の一方の面10aに形成された凸部(11a,11
b,11c,11d)と他方の面10bに形成された凸
部(12a,12b,12c,12d)から構成される
複数個(図面上4個)の光学レンズが、各光ファイバー
(4a,4b,4c,4d)に対応するように配列して
形成された光学レンズアレイ1、および、同一の素子基
板60に複数個(図面上2個)の発光ダイオード部(6
1a,61c)と複数個(図面上2個)のフォトダイオ
ード部(62b,62d)が各光ファイバー(4a,4
b,4c,4d)に対応するように配列して設けられた
発光受光素子アレイ6が、それぞれ所定の位置に配置さ
れている。
【0097】光学レンズアレイ1の各凸部(11a,1
1b,11c,11d)は光学レンズとして機能し、発
光受光素子アレイ6の対応する各発光ダイオード部(6
1a,61c)から出射された各光Lが対応する光ファ
イバー(4a,4c)の端面である光入射部に結合され
るとともに、対応する光ファイバー(4b,4d)から
出射された各光Lが発光受光素子アレイ6の対応する各
フォトダイオード部(62b,62d)である光入射部
に結合され、各光ファイバーを導波してきた光量の時間
的変化(信号)は、対応する各フォトダイオード部(6
2b,62d)により電気信号に変換される。
【0098】上記の光学レンズアレイ1は、第2実施形
態に係る光学レンズアレイと同様の形状であって、第8
実施形態に係る光学レンズアレイにおいて、レンズ基板
10の一方の面10aに形成された凸部(11a,11
b,11c,11d)の他に、これに位置合わせをして
他方の面10bにさらなる凸部(12a,12b,12
c,12d)が形成されている形状であり、第8実施形
態に係る光学レンズアレイと同様に高精度に形成されて
おり、かつ、第8実施形態に係る光学レンズアレイの光
学レンズよりもらに集光特性が高められて、高NAとな
っている。本実施形態に係る光学レンズアレイは、第2
実施形態に係る光学レンズアレイと同様に、レンズ基板
の片面に光学レンズを構成する凸部を形成する工程をレ
ンズ基板に両面に対して2回繰り返すことにより形成す
ることができる。
【0099】上記の光学レンズアレイを用いると、光学
レンズの焦点距離を第8実施形態に係る光学レンズアレ
イより近い距離とすることができる。即ち、光学レンズ
が形成されたレンズ基板と発光素子および受光素子が形
成された素子基板との距離、さらには光ファイバーの端
面から素子基板までの距離を短くすることができる。こ
れにより、光結合装置の厚さ方向を薄くすることができ
るという利点を有する。
【0100】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高NAの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。
【0101】第10実施形態 図13は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示
す模式図である。実質的に第8実施形態に係る光結合装
置と同様であるが、光学レンズアレイにアパーチャーが
形成されている光吸収マスクが設けられていることが異
なっている。コア部40の外周部にクラッド部41が設
けられて配列された複数本(図面上4本)の光ファイバ
ー(4a,4b,4c,4d)、光学材料よりなるレン
ズ基板10の一方の面10aに形成された凸部(11
a,11b,11c,11d)と他方の面10bに形成
された凸部(12a,12b,12c,12d)から構
成される複数個(図面上4個)の光学レンズが、各光フ
ァイバー(4a,4b,4c,4d)に対応するように
配列して形成された光学レンズアレイ1、および、同一
の素子基板60に複数個(図面上2個)の発光ダイオー
ド部(61a,61c)と複数個(図面上2個)のフォ
トダイオード部(62b,62d)が各光ファイバー
(4a,4b,4c,4d)に対応するように配列して
設けられた発光受光素子アレイ6が、それぞれ所定の位
置に配置されている。
【0102】光学レンズアレイ1の各凸部(11a,1
1b,11c,11d)は光学レンズとして機能し、発
光受光素子アレイ6の対応する各発光ダイオード部(6
1a,61c)から出射された各光Lが対応する光ファ
イバー(4a,4c)の端面である光入射部に結合され
るとともに、対応する光ファイバー(4b,4d)から
出射された各光Lが発光受光素子アレイ6の対応する各
フォトダイオード部(62b,62d)である光入射部
に結合され、各光ファイバーを導波してきた光量の時間
的変化(信号)は、対応する各フォトダイオード部(6
2b,62d)により電気信号に変換される。ここで、
光学レンズアレイ1のレンズ基板10には、アパーチャ
ーが形成されている光吸収マスクAMが形成されてい
る。
【0103】本実施形態の光結合装置においては、光学
レンズアレイを構成するレンズ基板にアパーチャーが形
成されている光吸収マスクが形成されており、部品点数
の低減および実装工数の低減を達成しつつ、光ファイバ
ーから出射した光が受光素子に入射するまでの間の光路
中にアパーチャーが形成されている光吸収マスクを配置
することにより、近接する光ファイバーの信号のクロス
トークをより低減させることができる。
【0104】本実施形態に係る光結合装置によれば、光
学レンズアレイを用いることで、光結合装置の部品数を
減らしてコストの抑制が可能である。特に、光学レンズ
アレイとしてレンズ基板上に、所定パターンのマスク層
を形成し、熱処理により表面積が小さくなるように変形
させ、マスク層とレンズ基板をエッチングにより同時に
除去する方法で形成した高NAの光学レンズアレイを用
いているので、光の利用効率を高めることが可能であ
る。
【0105】第11実施形態 図14、図15および図16は、本実施形態に係る光フ
ァイバーの配列を説明する模式図である。従来の光学レ
ンズの配列は、クロストークおよび光学レンズのNAな
どの制限により、その光学特性および組立のしやすさな
どの特性から、光ファイバーの配列ピッチが決定されて
きたが、上記の第1〜第10実施形態に係る光結合装置
においては、発光素子、受光素子、あるいは発光受光素
子はフォトマスクを用いた露光・現像工程により作製で
き、一方、光学レンズアレイもフォトマスクを用いた露
光・現像工程により作製できる。このことから、光ファ
イバーの配列のしやすさも光結合装置の組立てを簡単に
することができ、重要となる。光ファイバーの配列がし
やすければ、結果的に光結合装置の組立コストを低減す
ることができることになる。
【0106】図14は光結合装置において光ファイバー
を直線状に配列する構成を示す。配列される光ファイバ
ー4は、それぞれコア部40の外周部にクラッド部41
が設けられている。光ファイバーは、仕様が同じであれ
ば外径が等しいので、図14に示すように、直線上に配
置することにより、光ファイバーの光が出射する部分で
あるコア部40を規則的に配置することができ、光学レ
ンズの配置および発光素子、受光素子および発光受光素
子の配置を規則的にかつ容易に配置することができる。
【0107】また、光ファイバーの配置は直線上に配置
させることに加えて、その外径が互いに接するように配
置させることにより、光ファイバーの光が出射する部分
であるコア部40を規則的に配置することができ、光学
レンズの配置および発光受光素子の配置をさらに規則的
にかつ容易に配置することができる。
【0108】また、図15および図16は、光結合装置
において光ファイバーを2次元に配列する構成を示す。
第3および第4実施形態において発光素子が発光ダイオ
ードや面発光型の半導体レーザである場合、第5〜第7
実施形態においてフォトダイオードに光結合する場合
や、第8〜第10実施形態において発光ダイオードや面
発光型の半導体レーザとフォトダイオードを有する発光
受光素子アレイに光結合する場合など、素子を2次元の
配列にすることが容易である場合に、光ファイバーを2
次元に配列することが可能である。即ち、図14に示し
た光ファイバーの配置を2次元に展開したものであり、
このように複数の直線状の配列とすることにより、光フ
ァイバーの光が出射する部分であるコア部40を規則的
に配置することができ、光学レンズの配置および発光受
光素子の配置を規則的にかつ容易に配置することができ
ることに加えて、配列密度を高めることができる。
【0109】以上、本発明を11実施形態により説明し
たが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるもの
ではない。例えば、上記の光学レンズを構成する材料
や、マスク層の材料も上記に限定されない。特にマスク
層材料としては、熱処理により、基板との境界が動くこ
となく、表面が丸く加工される材料であれば、本発明に
おいて用いることが可能である。また、第8〜第10実
施形態においては、発光受光素子アレイの発光素子を発
光ダイオードとして説明しているが、面発光型の半導体
レーザなど、その他の発光素子に適用することも可能で
ある。さらに、光出射側と光入射側の部材をともに光フ
ァイバーとして適用することも可能である。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことが
可能である。
【0110】
【発明の効果】本発明の光結合装置は、以下の効果を有
する。 (1)少ない部品点数の構成により、複数の光ファイバ
ーに信号を送信する、あるいは複数の光ファイバーから
の信号を受信することができるので、コストを抑制する
ことができ、これはブロードバンドのデータ伝送に適し
ている。 (2)高NAであり、集光効率が高く、複数個の光学レ
ンズを配列することができる光学レンズアレイを用いて
いるので、光の利用効率が高い。これにより、光結合装
置を小型化でき、光ファイバーの本数を容易に増やすこ
とができるるので体積あたりのデータ量を増やすことが
できる。 (3)作製時のフォトマスクに応じた配列の光学レンズ
を用いているので、実装が容易であり、また、1つのレ
ンズ基板に光学レンズとして機能する複数個の凸部が設
けられた光学レンズアレイであるので、部品点数が少な
く、位置合わせなどの工程が容易となるなど、実装が容
易である。また、複数の発光・受光素子を配置させる方
法と同じように、露光現像工程により光学レンズを配置
させることができるので、発光・受光素子と光学レンズ
との配置を容易に位置合わせすることができる。 (4)光学特性のそろった光学レンズを複数作製するこ
とができる工程により光学レンズが作製されているの
で、光学レンズが形成されている基板と発光・受光素子
が形成・配列されている基板との角度位置合わせが容易
である。 (5)発光素子と光ファイバーを光結合する装置の場合
に、発光素子として発光ダイオードを用いることによ
り、光結合装置のコストを特に抑制することができる。 (6)発光素子と受光素子とが形成されている発光受光
素子基板と複数の光ファイバーとの結合が容易になされ
るので、光信号のバッファー機能あるいは、中継機能を
容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本実施形態に係る光結合装置の概略構
成を示す模式図である。
【図2】図2(a)は、図1の光結合装置における光学
レンズアレイの平面図であり、図2(b)は図2(a)
中のA−A’における断面図であり、図2(c)は図2
(b)中のB部の拡大断面図である。
【図3】図3は実施形態に係る光学レンズの製造方法の
製造工程を示す断面図であり、(a)はマスク層の形成
工程まで、(b)はマスク層のパターン加工工程までを
示す。
【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(c)は熱処
理工程まで、(d)は基板のレンズ形状の加工工程まで
を示す。
【図5】図5は、第2実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。
【図6】図6は、第3実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。
【図7】図7は、第4実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。
【図8】図8は、第5実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。
【図9】図9は、第6実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。
【図10】図10は、第7実施形態に係る光結合装置の
概略構成を示す模式図である。
【図11】図11は、第8実施形態に係る光結合装置の
概略構成を示す模式図である。
【図12】図12は、第9実施形態に係る光結合装置の
概略構成を示す模式図である。
【図13】図13は、第10実施形態に係る光結合装置
の概略構成を示す模式図である。
【図14】図14は、第11実施形態に係る光ファイバ
ーの配列を説明する模式図である。
【図15】図15は、第11実施形態に係る光ファイバ
ーの配列を説明する模式図である。
【図16】図16は、第11実施形態に係る光ファイバ
ーの配列を説明する模式図である。
【図17】図17は、第1従来例に係る光結合装置の構
成を示す斜視図である。
【図18】図18は、第2従来例に係る光結合装置の概
略構成を示す模式図である。
【図19】図19は、第3従来例に係る光結合装置の概
略構成を示す模式図である。
【図20】図20は、第4従来例に係る光結合装置の概
略構成を示す模式図である。
【図21】図21は、第5従来例に係る光結合装置の概
略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1…光学レンズアレイ、1a…光学レンズ、2…発光素
子アレイ、2a…発光素子、4a,4b,4c,4d,
4…光ファイバー、5…受光素子アレイ、5a…受光素
子、6…発光受光素子アレイ、10…レンズ基板、10
a…一方の面、10b…他方の面、11a,11b,1
1c,11d,12a,12b,12c,12d…凸
部、20…発光素子基板、21a,21b,21c,2
1d…半導体レーザ部、22a,22b,22c,22
d,22…発光ダイオード部、23a,23b,23
c,23d…面発光の半導体レーザ部、40…コア部、
41…クラッド部、50…受光素子基板、51a,51
b,51c,51d,51…フォトダイオード部、60
…発光受光素子基板、61a,61c…発光ダイオード
部、62b,62d…フォトダイオード部、AM…アパ
ーチャーが形成されている光吸収マスク、MS,MS
a,MSb,MSc,MSd,MSa’,MSb’,M
Sc’,MSd’…マスク層、T…溝、L…光、LW
全光、LR …反射光、M…境界、100…光ファイバー
実装基板、101…レンズ用凹部、102…光ファイバ
ー用溝、103…ボールレンズ、104…光学素子基
板、105…光学素子面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H037 BA03 BA05 BA12 BA14 CA06 CA12 CA16 DA03 DA04 DA05 5F041 CB22 EE04 EE11 EE24 FF14 5F073 AB04 AB16 AB21 AB27 AB28 BA01 EA29 FA06 FA30 5F088 AA01 BB01 EA03 EA04 JA11 JA12 JA14

Claims (49)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配列された複数の光出射部から光を出射す
    る光出射部材と、 複数の光入射部を有し、上記光出射部に対応するように
    配列された光入射部材と、 複数の光学レンズ部が光学材料よりなるレンズ基板に上
    記光出射部に対応するように配列して形成された光学レ
    ンズアレイとを有し、 上記光学レンズアレイにより、上記光出射部材の各光出
    射部から出射された光を対応する上記光入射部材の各光
    入射部に結合させる光結合装置。
  2. 【請求項2】上記光入射部材は、配列された複数本の光
    ファイバーである請求項1に記載の光結合装置。
  3. 【請求項3】上記光出射部材は、配列された複数個の発
    光部を有する発光素子である請求項2に記載の光結合装
    置。
  4. 【請求項4】上記発光素子は、発光素子基板上に上記各
    発光部が配列して形成されている請求項3に記載の光結
    合装置。
  5. 【請求項5】上記発光部、上記光ファイバーおよび上記
    光学レンズ部の配列は、それぞれ直線状の配列である請
    求項3に記載の光結合装置。
  6. 【請求項6】上記発光部、上記光ファイバーおよび上記
    光学レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の配列
    である請求項3に記載の光結合装置。
  7. 【請求項7】上記光ファイバーの配列は、その外径が互
    いに接するような配列である請求項3に記載の光結合装
    置。
  8. 【請求項8】上記発光素子は、半導体レーザである請求
    項3に記載の光結合装置。
  9. 【請求項9】上記発光部、上記光ファイバーおよび上記
    光学レンズ部の配列は、それぞれ2次元の配列である請
    求項3に記載の光結合装置。
  10. 【請求項10】上記発光素子は、発光ダイオードである
    請求項9に記載の光結合装置。
  11. 【請求項11】上記発光素子は、面発光型の半導体レー
    ザである請求項9に記載の光結合装置。
  12. 【請求項12】上記光学レンズアレイの上記各光学レン
    ズ部は、上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸
    レンズである請求項3に記載の光結合装置。
  13. 【請求項13】上記光学レンズアレイの上記レンズ基板
    にアパーチャーが形成されている光吸収体が形成されて
    いる請求項3に記載の光結合装置。
  14. 【請求項14】上記光学レンズアレイは、上記レンズ基
    板の平坦な面上に上記各光学レンズ部が配列して形成さ
    れている請求項12に記載の光結合装置。
  15. 【請求項15】上記光学レンズアレイは、上記凸形状の
    上記各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面と
    の境界部に溝が形成されている請求項14に記載の光結
    合装置。
  16. 【請求項16】上記光出射部材は、配列された複数本の
    光ファイバーである請求項1に記載の光結合装置。
  17. 【請求項17】上記光入射部材は、配列された複数個の
    受光部を有する受光素子である請求項16に記載の光結
    合装置。
  18. 【請求項18】上記受光素子は、受光素子基板上に上記
    各受光部が配列して形成されている請求項17に記載の
    光結合装置。
  19. 【請求項19】上記光ファイバー、上記受光部および上
    記光学レンズ部の配列は、それぞれ直線状の配列である
    請求項17に記載の光結合装置。
  20. 【請求項20】上記光ファイバー、上記受光部および上
    記光学レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の配
    列である請求項17に記載の光結合装置。
  21. 【請求項21】上記光ファイバーの配列は、その外径が
    互いに接するような配列である請求項17に記載の光結
    合装置。
  22. 【請求項22】上記光ファイバー、上記受光部および上
    記光学レンズ部の配列は、それぞれ2次元の配列である
    請求項17に記載の光結合装置。
  23. 【請求項23】上記受光素子は、フォトダイオードであ
    る請求項17に記載の光結合装置。
  24. 【請求項24】上記光学レンズアレイの上記各光学レン
    ズ部は、上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸
    レンズである請求項17に記載の光結合装置。
  25. 【請求項25】上記光学レンズアレイの上記レンズ基板
    にアパーチャーが形成されている光吸収体が形成されて
    いる請求項17に記載の光結合装置。
  26. 【請求項26】上記光学レンズアレイは、上記レンズ基
    板の平坦な面上に上記各光学レンズ部が配列して形成さ
    れている請求項24に記載の光結合装置。
  27. 【請求項27】上記光学レンズアレイは、上記凸形状の
    上記各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面と
    の境界部に溝が形成されている請求項26に記載の光結
    合装置。
  28. 【請求項28】上記光入射部材および上記光出射部材の
    一部は、配列された複数本の光ファイバーである請求項
    1に記載の光結合装置。
  29. 【請求項29】上記光出射部材の残部は、配列された複
    数個の発光部を有する発光素子であり、上記光入射部材
    の残部は、配列された複数個の受光部を有する受光素子
    である請求項28に記載の光結合装置。
  30. 【請求項30】上記発光素子および受光素子として、同
    一の素子基板上に上記各発光部および各受光部が配列し
    て形成されている請求項29に記載の光結合装置。
  31. 【請求項31】上記発光部および受光部、上記光ファイ
    バーおよび上記光学レンズ部の配列は、それぞれ直線状
    の配列である請求項29に記載の光結合装置。
  32. 【請求項32】上記発光部および受光部、上記光ファイ
    バーおよび上記光学レンズ部の配列は、それぞれ複数本
    の直線状の配列である請求項29に記載の光結合装置。
  33. 【請求項33】上記光ファイバーの配列は、その外径が
    互いに接するような配列である請求項29に記載の光結
    合装置。
  34. 【請求項34】上記発光部および受光部、上記光ファイ
    バーおよび上記光学レンズ部の配列は、それぞれ2次元
    の配列である請求項29に記載の光結合装置。
  35. 【請求項35】上記発光素子は、発光ダイオードである
    請求項29に記載の光結合装置。
  36. 【請求項36】上記発光素子は、面発光型の半導体レー
    ザである請求項29に記載の光結合装置。
  37. 【請求項37】上記受光素子は、フォトダイオードであ
    る請求項29に記載の光結合装置。
  38. 【請求項38】上記光学レンズアレイの上記各光学レン
    ズ部は、上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸
    レンズである請求項29に記載の光結合装置。
  39. 【請求項39】上記光学レンズアレイの上記レンズ基板
    にアパーチャーが形成されている光吸収体が形成されて
    いる請求項29に記載の光結合装置。
  40. 【請求項40】上記光学レンズアレイは、上記レンズ基
    板の平坦な面上に上記各光学レンズ部が配列して形成さ
    れている請求項38に記載の光結合装置。
  41. 【請求項41】上記光学レンズアレイは、上記凸形状の
    上記各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面と
    の境界部に溝が形成されている請求項40に記載の光結
    合装置。
  42. 【請求項42】上記光学レンズアレイは、光学材料より
    なるレンズ基板上に、所定の光学レンズ部のパターンを
    有する複数個の光学レンズ部の形状に対応する複数個の
    マスク層を形成し、上記各マスク層と上記レンズ基板を
    エッチングにより同時に除去することで、上記各マスク
    層の形状を上記レンズ基板に転写し、複数個の光学レン
    ズ部の形状とした光学レンズアレイである請求項1に記
    載の光結合装置。
  43. 【請求項43】上記光学レンズアレイは、上記複数個の
    マスク層を形成した後、上記各マスク層の形状を表面積
    が小さくなるように変形させて形成した光学レンズアレ
    イである請求項42に記載の光結合装置。
  44. 【請求項44】上記光学レンズアレイは、熱処理を行う
    ことにより上記各マスク層の形状を表面積が小さくなる
    ように変形させて形成した光学レンズアレイである請求
    項43に記載の光結合装置。
  45. 【請求項45】上記光学レンズアレイは、上記マスク層
    材料として感熱性材料を露光および現像することで上記
    所定の光学レンズ部のパターンを有する複数個の光学レ
    ンズ部の形状に対応するように形成して得た光学レンズ
    アレイである請求項42に記載の光結合装置。
  46. 【請求項46】上記光学レンズアレイは、上記マスク層
    の材料のガラス転移温度よりも高い温度の熱処理により
    上記各マスク層の形状を表面積が小さくなるように変形
    させて得た光学レンズアレイである請求項44に記載の
    光結合装置。
  47. 【請求項47】上記光学レンズアレイは、上記マスク層
    の材料の炭化温度よりも低い温度の熱処理により上記各
    マスク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて
    得た光学レンズアレイである請求項44に記載の光結合
    装置。
  48. 【請求項48】上記光学レンズアレイは、上記マスク層
    の材料の室温よりも高い温度の熱処理により上記各マス
    ク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて得た
    光学レンズアレイである請求項44に記載の光結合装
    置。
  49. 【請求項49】上記光学レンズアレイは、上記各マスク
    層と上記レンズ基板をドライエッチングにより同時に除
    去して得た光学レンズアレイである請求項42に記載の
    光結合装置。
JP2001035827A 2001-02-13 2001-02-13 光結合装置 Pending JP2002243987A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001035827A JP2002243987A (ja) 2001-02-13 2001-02-13 光結合装置
US10/067,347 US7027687B2 (en) 2001-02-13 2002-02-07 Optical coupling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001035827A JP2002243987A (ja) 2001-02-13 2001-02-13 光結合装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004323402A Division JP4069923B2 (ja) 2004-11-08 2004-11-08 光結合装置及び光学レンズアレイの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002243987A true JP2002243987A (ja) 2002-08-28

Family

ID=18899213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001035827A Pending JP2002243987A (ja) 2001-02-13 2001-02-13 光結合装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7027687B2 (ja)
JP (1) JP2002243987A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006301195A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Sony Corp レーザ装置およびファイバカップリングモジュール
JP2008235376A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Fujitsu Ltd Soaアレイ光モジュール

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6975784B1 (en) * 2004-09-10 2005-12-13 Intel Corporation Singulated dies in a parallel optics module
GB2463226B (en) * 2008-07-22 2011-01-12 Conjunct Ltd Optical sub-assembly
US8090230B1 (en) * 2009-02-12 2012-01-03 Compass Electro-Optical Systems Method and device for light coupling
US20100220315A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Beckman Coulter, Inc. Stabilized Optical System for Flow Cytometry
US8503840B2 (en) * 2010-08-23 2013-08-06 Lockheed Martin Corporation Optical-fiber array method and apparatus
US9229169B2 (en) 2011-08-16 2016-01-05 International Business Machines Corporation Lens array optical coupling to photonic chip
US8901576B2 (en) 2012-01-18 2014-12-02 International Business Machines Corporation Silicon photonics wafer using standard silicon-on-insulator processes through substrate removal or transfer
US10866367B2 (en) * 2018-07-10 2020-12-15 Corning Research & Development Corporation Wafer-level lenses for fiber optic connectors and methods for making the same
KR20200136698A (ko) * 2019-05-28 2020-12-08 코닝 인코포레이티드 유리 라미네이트 제조 방법 및 장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3532038A (en) * 1967-06-05 1970-10-06 Ibm Multi-lens devices for the fabrication of semiconductor devices
JPS58171014A (ja) * 1982-03-31 1983-10-07 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光結合器
US5073041A (en) * 1990-11-13 1991-12-17 Bell Communications Research, Inc. Integrated assembly comprising vertical cavity surface-emitting laser array with Fresnel microlenses
US5316640A (en) * 1991-06-19 1994-05-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fabricating method of micro lens
US5790730A (en) * 1994-11-10 1998-08-04 Kravitz; Stanley H. Package for integrated optic circuit and method
US5859945A (en) * 1996-04-01 1999-01-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Array type light emitting element module and manufacturing method therefor
US5768456A (en) * 1996-11-22 1998-06-16 Motorola, Inc. Optoelectronic package including photonic device mounted in flexible substrate
US5857042A (en) * 1997-04-29 1999-01-05 Mcgill University Optical interconnection arrangements
US6324149B1 (en) * 1997-05-27 2001-11-27 Ricoh Company, Ltd. Optical-pick-up device achieving accurate positioning of objective lens and solid-immersion lens and method of forming same
WO1999015926A1 (de) * 1997-09-22 1999-04-01 Infineon Technologies Ag Optisches system zum einkoppeln von laserstrahlung in einen lichtwellenleiter und verfahren zu dessen herstellung
JP2000221305A (ja) 1999-02-03 2000-08-11 Seiko Epson Corp 光学基板及び光学基板製造用原盤、これらの製造方法並びに表示装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006301195A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Sony Corp レーザ装置およびファイバカップリングモジュール
JP4544014B2 (ja) * 2005-04-19 2010-09-15 ソニー株式会社 レーザ装置およびファイバカップリングモジュール
JP2008235376A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Fujitsu Ltd Soaアレイ光モジュール
US7702197B2 (en) 2007-03-16 2010-04-20 Fujitsu Limited SOA array optical module
JP4554633B2 (ja) * 2007-03-16 2010-09-29 富士通株式会社 Soaアレイ光モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US7027687B2 (en) 2006-04-11
US20020110323A1 (en) 2002-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6722792B2 (en) Optical interconnect with integral reflective surface and lens, system including the interconnect and method of forming the same
US6907173B2 (en) Optical path changing device
KR101198444B1 (ko) 패터닝된 클래딩을 구비한 평면 도파관 및 그 제조 방법
JP4730274B2 (ja) 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
JPH0894891A (ja) 光電素子と光ガイドの結合装置
JP2014522000A (ja) 透明光インタポーザ
JP2002243987A (ja) 光結合装置
JP2001305376A (ja) コリメータアレイ装置の設計方法及びこの方法によって作製されたコリメータアレイ装置
US7218804B2 (en) Method and device for establishing an optical connection between an optoelectronic component and an optical waveguide
US7123791B2 (en) Optical fiber coupling system and manufacturing method thereof
JPH08179155A (ja) レンズと光ファイバとの結合方法及びレンズ基板の作成方法
JP2008298934A (ja) 光軸変換素子およびその作製方法
JP4069923B2 (ja) 光結合装置及び光学レンズアレイの製造方法
JP2006251046A (ja) 光導波路基板、光表面実装導波路素子およびそれらの製造方法
JP4984354B2 (ja) 光通信接続装置、光通信方法
JP3385625B2 (ja) 光導波路及びその製造方法
JP2004101678A (ja) マイクロミラー及びその製造方法
JP2004177730A (ja) 三次元光導波路、三次元光結合構造、及び光通信システム
JP4196790B2 (ja) 光伝送モジュール
JP2005134444A (ja) 光導波路モジュール及びその製造方法
JPH06138341A (ja) 光結合器およびその製造方法
JP4253288B2 (ja) 光結合装置の製造方法
JP2002258226A (ja) 光通信装置
JP2005134493A (ja) 光配線板
JP3559956B2 (ja) 光モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040830

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050218

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050315