JP2003098317A - マイクロレンズ及び光結合装置 - Google Patents
マイクロレンズ及び光結合装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロレンズと他の光学部品とが接着剤で
接合していても、外気温の変化等によって接着剤の膨張
や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止する。 【解決手段】 光結合装置３は、マイクロレンズ１と光
ファイバ２とが接合されて構成されている。マイクロレ
ンズ１の表面２１には、放熱フィン４１が形成されてい
る。
接合していても、外気温の変化等によって接着剤の膨張
や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止する。 【解決手段】 光結合装置３は、マイクロレンズ１と光
ファイバ２とが接合されて構成されている。マイクロレ
ンズ１の表面２１には、放熱フィン４１が形成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光学部品の光結
合を行なうマイクロレンズ及び当該マイクロレンズを備
えた光結合装置に関する。
合を行なうマイクロレンズ及び当該マイクロレンズを備
えた光結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロレンズは、従来から、光を効率
的に結合する部材として主として光通信用に使用されて
いる。そして、高ＮＡマイクロレンズは結合効率を向上
させるものとして重要なレンズではあるが、高精度の位
置決めを行って実装することが要求される。
的に結合する部材として主として光通信用に使用されて
いる。そして、高ＮＡマイクロレンズは結合効率を向上
させるものとして重要なレンズではあるが、高精度の位
置決めを行って実装することが要求される。
【０００３】従来、この位置決めのための手段として
は、溝作成（特開平5-241047号公報参照）や感光剤塗布
（特開平8-201661号公報参照）による技術がある。ま
た、結合効率を向上させるため、光ファイバ上にレンズ
を設ける手段として、特許第02511571号公報や特開平6-
43336号公報に開示の技術がある。さらに、光ファイバ
とマイクロレンズとの結合をより強固にするために、接
着剤が使用されることが多い。
は、溝作成（特開平5-241047号公報参照）や感光剤塗布
（特開平8-201661号公報参照）による技術がある。ま
た、結合効率を向上させるため、光ファイバ上にレンズ
を設ける手段として、特許第02511571号公報や特開平6-
43336号公報に開示の技術がある。さらに、光ファイバ
とマイクロレンズとの結合をより強固にするために、接
着剤が使用されることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように接着剤を使用すると、外気温変化などで結合部分
の温度が変化するときに、光ファイバとマイクロレンズ
と接着剤のそれぞれの膨張率が異なるため、高温になる
場所での使用が制限されてしまうという不具合がある。
また、高ＮＡマイクロレンズでは、高ＮＡゆえ、スポッ
ト径が非常に小さくエネルギー密度が高くなっており、
これにより熱が発生する不具合もある。
ように接着剤を使用すると、外気温変化などで結合部分
の温度が変化するときに、光ファイバとマイクロレンズ
と接着剤のそれぞれの膨張率が異なるため、高温になる
場所での使用が制限されてしまうという不具合がある。
また、高ＮＡマイクロレンズでは、高ＮＡゆえ、スポッ
ト径が非常に小さくエネルギー密度が高くなっており、
これにより熱が発生する不具合もある。
【０００５】この発明の目的は、マイクロレンズと他の
光学部品とが接着剤で接合していても、外気温の変化等
によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くな
ることを防止することである。
光学部品とが接着剤で接合していても、外気温の変化等
によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くな
ることを防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光学部品の光結合を行なうマイクロレンズにおい
て、放熱する放熱装置を備えていることを特徴とするマ
イクロレンズである。
は、光学部品の光結合を行なうマイクロレンズにおい
て、放熱する放熱装置を備えていることを特徴とするマ
イクロレンズである。
【０００７】したがって、放熱装置でマイクロレンズが
冷却されるので、このマイクロレンズと他の光学部品と
が接着剤で接合していても、外気温の変化等によって接
着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防
止することができる。
冷却されるので、このマイクロレンズと他の光学部品と
が接着剤で接合していても、外気温の変化等によって接
着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防
止することができる。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のマイクロレンズにおいて、前記放熱装置は、放熱フィ
ンであることを特徴とする。
のマイクロレンズにおいて、前記放熱装置は、放熱フィ
ンであることを特徴とする。
【０００９】したがって、放熱フィンでマイクロレンズ
が冷却されるので、このマイクロレンズと他の光学部品
とが接着剤で接合していても、外気温の変化等によって
接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを
防止することができる。
が冷却されるので、このマイクロレンズと他の光学部品
とが接着剤で接合していても、外気温の変化等によって
接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを
防止することができる。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のマイクロレンズにおいて、前記放熱装置は、冷媒が流
通する冷媒流路であることを特徴とする。
のマイクロレンズにおいて、前記放熱装置は、冷媒が流
通する冷媒流路であることを特徴とする。
【００１１】したがって、冷媒でマイクロレンズが冷却
されるので、このマイクロレンズと他の光学部品とが接
着剤で接合していても、外気温の変化等によって接着剤
の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止す
ることができる。
されるので、このマイクロレンズと他の光学部品とが接
着剤で接合していても、外気温の変化等によって接着剤
の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止す
ることができる。
【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
のマイクロレンズにおいて、前記放熱装置は、外気が流
通する空気流路であることを特徴とする。
のマイクロレンズにおいて、前記放熱装置は、外気が流
通する空気流路であることを特徴とする。
【００１３】したがって、外気でマイクロレンズが冷却
されるので、このマイクロレンズと他の光学部品とが接
着剤で接合していても、外気温の変化等によって接着剤
の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止す
ることができる。
されるので、このマイクロレンズと他の光学部品とが接
着剤で接合していても、外気温の変化等によって接着剤
の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止す
ることができる。
【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のマイクロレンズにおいて、内部で前記光結合を行なう
複数のレンズが互いに空気層を挟んで対峙していて、前
記空気流路は前記空気層と外気とを接続していることを
特徴とする。
のマイクロレンズにおいて、内部で前記光結合を行なう
複数のレンズが互いに空気層を挟んで対峙していて、前
記空気流路は前記空気層と外気とを接続していることを
特徴とする。
【００１５】したがって、空気層が冷却されてマイクロ
レンズの温度上昇が抑制されるので、このマイクロレン
ズと他の光学部品とが接着剤で接合していても、外気温
の変化等によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率
が悪くなることを防止することができる。
レンズの温度上昇が抑制されるので、このマイクロレン
ズと他の光学部品とが接着剤で接合していても、外気温
の変化等によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率
が悪くなることを防止することができる。
【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
のマイクロレンズにおいて、前記空気流路を複数本備え
ていて、少なくともそのうちの１本は上側に延びて外気
と接続していることを特徴とする。
のマイクロレンズにおいて、前記空気流路を複数本備え
ていて、少なくともそのうちの１本は上側に延びて外気
と接続していることを特徴とする。
【００１７】したがって、上側に延びて外気と接続して
いる空気流路から熱気が排出され、他の空気流路から新
たな外気が空気層に流入して、効果的にマイクロレンズ
を冷却することができる。
いる空気流路から熱気が排出され、他の空気流路から新
たな外気が空気層に流入して、効果的にマイクロレンズ
を冷却することができる。
【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれかの一に記載のマイクロレンズと、このマイクロ
レンズが一端に接続されている光ファイバと、を備えて
いることを特徴とする光結合装置である。
いずれかの一に記載のマイクロレンズと、このマイクロ
レンズが一端に接続されている光ファイバと、を備えて
いることを特徴とする光結合装置である。
【００１９】したがって、放熱装置でマイクロレンズが
冷却されるので、このマイクロレンズと、光ファイバそ
の他の光学部品とが接着剤で接合していても、外気温の
変化等によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が
悪くなることを防止することができる。
冷却されるので、このマイクロレンズと、光ファイバそ
の他の光学部品とが接着剤で接合していても、外気温の
変化等によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が
悪くなることを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態について
説明する。
説明する。
【００２１】図１は、この実施の形態のマイクロレンズ
１と、光ファイバ２との突き合わせて接合した構造の光
結合装置３を示す縦断面図である。
１と、光ファイバ２との突き合わせて接合した構造の光
結合装置３を示す縦断面図である。
【００２２】図１に示すように、光結合装置３は、マイ
クロレンズ１と、光ファイバ２とからなり、光ファイバ
２の端面１１のコア部は凸球面１２に形成され、マイク
ロレンズ１の光ファイバ２の端面１１に対向する面２１
上には、凸球面１２と凹凸形状が合っている凹球面２２
が形成されている。
クロレンズ１と、光ファイバ２とからなり、光ファイバ
２の端面１１のコア部は凸球面１２に形成され、マイク
ロレンズ１の光ファイバ２の端面１１に対向する面２１
上には、凸球面１２と凹凸形状が合っている凹球面２２
が形成されている。
【００２３】マイクロレンズ１は、２枚構成の高ＮＡマ
イクロレンズであり、２枚の基板Ｓ１，Ｓ２を、レンズ
Ｌ１の面とＬ２の面とを向かい合わせに貼り合わせて単
一のマイクロレンズ１としたものである。光ファイバ２
の端面１１のレンズＬ３とマイクロレンズ１の凹球面２
２との光軸は一致する。
イクロレンズであり、２枚の基板Ｓ１，Ｓ２を、レンズ
Ｌ１の面とＬ２の面とを向かい合わせに貼り合わせて単
一のマイクロレンズ１としたものである。光ファイバ２
の端面１１のレンズＬ３とマイクロレンズ１の凹球面２
２との光軸は一致する。
【００２４】レンズＬ１とレンズＬ２の間の空間は空気
層２３である。また、光ファイバ２の凸球面１２を、マ
イクロレンズ１の凹球面２２に合わせてレンズＬ３とし
て使用している。基板Ｓ１と基板Ｓ２との間には、この
両者を貼り合わせる接着剤２４を流し込む凹構造２５，
２６が形成されている。
層２３である。また、光ファイバ２の凸球面１２を、マ
イクロレンズ１の凹球面２２に合わせてレンズＬ３とし
て使用している。基板Ｓ１と基板Ｓ２との間には、この
両者を貼り合わせる接着剤２４を流し込む凹構造２５，
２６が形成されている。
【００２５】図１、図２に示すように、マイクロレンズ
１の光ファイバ２の端面１１に対向する面２１上には、
溝３１が形成されている。この溝３１は、凹球面２２を
取り囲む環状の溝である。そして、この溝３１に一端が
接続していて、マイクロレンズ１の外側に直線状に延び
て、基板Ｓ２の４つの側面のひとつ（符号３２）までい
たる別の溝３３も、面２１上に形成されている。
１の光ファイバ２の端面１１に対向する面２１上には、
溝３１が形成されている。この溝３１は、凹球面２２を
取り囲む環状の溝である。そして、この溝３１に一端が
接続していて、マイクロレンズ１の外側に直線状に延び
て、基板Ｓ２の４つの側面のひとつ（符号３２）までい
たる別の溝３３も、面２１上に形成されている。
【００２６】次に、光結合装置３の製造方法について説
明する（なお、以下に説明する製作法においては、「羽
根、佐々木：「マイクロマシニングによる光通信部品の
開発」；OplusE,2001年2月」も参照）。
明する（なお、以下に説明する製作法においては、「羽
根、佐々木：「マイクロマシニングによる光通信部品の
開発」；OplusE,2001年2月」も参照）。
【００２７】まず、光ファイバ２の端面に凸球面１２を
形成する方法は、次のとおりである。（１）まず、光フ
ァイバ２の端面１１にフォトレジストをシャワー塗布す
る。（２）この後、露光機でパターンを露光・現像する
ことにより、レジスト形状を作製する。（３）そして、
この形状をエッチングして端面１１のコア部、クラッド
部のパターンを作製する。あるいは、レジスト材料とし
て、そのままレンズＬ３として利用できるような材料を
選択し、露光・現像するだけで凸球面１２を光ファイバ
２の端面１１に形成することもできる。
形成する方法は、次のとおりである。（１）まず、光フ
ァイバ２の端面１１にフォトレジストをシャワー塗布す
る。（２）この後、露光機でパターンを露光・現像する
ことにより、レジスト形状を作製する。（３）そして、
この形状をエッチングして端面１１のコア部、クラッド
部のパターンを作製する。あるいは、レジスト材料とし
て、そのままレンズＬ３として利用できるような材料を
選択し、露光・現像するだけで凸球面１２を光ファイバ
２の端面１１に形成することもできる。
【００２８】マイクロレンズ１にレンズＬ１，Ｌ２を形
成する方法は次のとおりである。すなわち、基本的に光
ファイバ２の製作と同様に、マイクロレンズ１自身もフ
ォトリソグラフィとエッチングにより作製する。そのた
め、この例のような２枚構成高ＮＡマイクロレンズの場
合は、マイクロレンズ１を作製する過程で凹球面２２も
作製する。すなわち、２つの基板Ｓ１，Ｓ２を貼り合わ
せる前に、光ファイバ２に対向する部分の構造を作製し
ておいて、その完成後、２つの基板Ｓ１，Ｓ２を貼り合
わせるようにする。
成する方法は次のとおりである。すなわち、基本的に光
ファイバ２の製作と同様に、マイクロレンズ１自身もフ
ォトリソグラフィとエッチングにより作製する。そのた
め、この例のような２枚構成高ＮＡマイクロレンズの場
合は、マイクロレンズ１を作製する過程で凹球面２２も
作製する。すなわち、２つの基板Ｓ１，Ｓ２を貼り合わ
せる前に、光ファイバ２に対向する部分の構造を作製し
ておいて、その完成後、２つの基板Ｓ１，Ｓ２を貼り合
わせるようにする。
【００２９】レンズＬ１，Ｌ２の形状を基板Ｓ１，Ｓ２
に形成する方法は、例えば、以下に示す半導体のフォト
リソプロセスとエッチングを利用して形成する方法を採
用する。すなわち、基板Ｓ１，Ｓ２上に感光性材料を塗
布し、この感光性材料に所望のレンズ形状をパターニン
グする。レンズＬ１，Ｌ２は感光性材料に熱及び圧力を
かけて凸形状を形成するか、マスクに濃淡（階調）があ
るものや微細なドットを配列して所望の透過率をもつよ
うにしたマスクを用いて凸形状を形成する。凹球面２２
を直接作製するためには、マスクに濃淡があるものや、
微細なドットを配列して所望の透過率をもつようにした
マスクや、マスクに光を拡散させる作用があるものある
いは拡散作用のあるものを用いる。
に形成する方法は、例えば、以下に示す半導体のフォト
リソプロセスとエッチングを利用して形成する方法を採
用する。すなわち、基板Ｓ１，Ｓ２上に感光性材料を塗
布し、この感光性材料に所望のレンズ形状をパターニン
グする。レンズＬ１，Ｌ２は感光性材料に熱及び圧力を
かけて凸形状を形成するか、マスクに濃淡（階調）があ
るものや微細なドットを配列して所望の透過率をもつよ
うにしたマスクを用いて凸形状を形成する。凹球面２２
を直接作製するためには、マスクに濃淡があるものや、
微細なドットを配列して所望の透過率をもつようにした
マスクや、マスクに光を拡散させる作用があるものある
いは拡散作用のあるものを用いる。
【００３０】微小な開口パターンによって透過率を調整
するフォトマスクを用いた場合の例を、図５を参照して
説明する。このマスク５１では、マスク５１全体を１辺
の長さｍの微小な領域５２に区切って、それぞれの領域
５２にさまざまな大きさの開口パターンを配置して透過
率を制御する。
するフォトマスクを用いた場合の例を、図５を参照して
説明する。このマスク５１では、マスク５１全体を１辺
の長さｍの微小な領域５２に区切って、それぞれの領域
５２にさまざまな大きさの開口パターンを配置して透過
率を制御する。
【００３１】開口パターンの例を図６に示す。図６にお
いて、遮光領域５３に対して開口パターン５４が大きい
ほど透過する光量を増やせるので、擬似的に透過率を高
めることができる。ここでは矩形の開口パターン５４を
示したが、開口の形状はどのようなものでもよい。開口
パターン５４を配置する微小な領域の大きさｍは、露光
方法に応じて開口パターン５４がそのまま転写されない
大きさにしておく必要がある。従って、ｍの値は露光装
置の解像限界以下にしておくことが望ましいが、小さ過
ぎると開口パターン５４の大きさの変化が非常に小さく
なるため、マスクの作成が困難になる。ステッパ等の投
影露光装置であれば焦点位置をずらしたり、近接露光装
置であればギャップを広めに取ったり拡散板を使用す
る、などの方法で像をぼけさせてｍの値を解像限界より
大きくすることも可能である。アライナーを用いて近接
露光を行なう場合、ｍの値を４μｍ程度にすれば、１０
０階調程度の開口パターン５４を用いることができる。
このタイプのフォトマスクは、通常のクロムマスクと同
じ手順で作成できるので、容易にマスクを作成すること
が可能である。
いて、遮光領域５３に対して開口パターン５４が大きい
ほど透過する光量を増やせるので、擬似的に透過率を高
めることができる。ここでは矩形の開口パターン５４を
示したが、開口の形状はどのようなものでもよい。開口
パターン５４を配置する微小な領域の大きさｍは、露光
方法に応じて開口パターン５４がそのまま転写されない
大きさにしておく必要がある。従って、ｍの値は露光装
置の解像限界以下にしておくことが望ましいが、小さ過
ぎると開口パターン５４の大きさの変化が非常に小さく
なるため、マスクの作成が困難になる。ステッパ等の投
影露光装置であれば焦点位置をずらしたり、近接露光装
置であればギャップを広めに取ったり拡散板を使用す
る、などの方法で像をぼけさせてｍの値を解像限界より
大きくすることも可能である。アライナーを用いて近接
露光を行なう場合、ｍの値を４μｍ程度にすれば、１０
０階調程度の開口パターン５４を用いることができる。
このタイプのフォトマスクは、通常のクロムマスクと同
じ手順で作成できるので、容易にマスクを作成すること
が可能である。
【００３２】基板Ｓ１，Ｓ２上に塗布する感光性材料と
しては、通常の半導体製造で用いられるフォトレジスト
あるいは感光性ドライフィルムを使用することができ
る。具体的には、東京応化社製のＯＦＰＲ−８００（ポ
ジ型レジスト）、ＯＭＲ−８５（ネガ型レジスト）など
である。形成したレンズ形状のレジストをマスクとして
基板Ｓ１，Ｓ２に垂直な方向にエッチング（異方性エッ
チング）する。エッチングの手段は、例えば、半導体プ
ロセスで通常用いられるドライエッチングを採用する。
具体的には、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）、電
子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等であ
る。ドライエッチングに用いるガスは、基板Ｓ１，Ｓ２
の材料により選択でき、例えば、基板Ｓ１，Ｓ２の材料
がガラスの場合はＣＦ４、ＣＨＦ３等を用いることがで
きる。また、エッチング速度、選択性の調整のために、
前記のエッチングガスにＮ２，Ｏ２，Ａｒ等のガスを混
入してもよい。レジストが残っている場合は、アッシン
グなどによりレジストだけを除去する。
しては、通常の半導体製造で用いられるフォトレジスト
あるいは感光性ドライフィルムを使用することができ
る。具体的には、東京応化社製のＯＦＰＲ−８００（ポ
ジ型レジスト）、ＯＭＲ−８５（ネガ型レジスト）など
である。形成したレンズ形状のレジストをマスクとして
基板Ｓ１，Ｓ２に垂直な方向にエッチング（異方性エッ
チング）する。エッチングの手段は、例えば、半導体プ
ロセスで通常用いられるドライエッチングを採用する。
具体的には、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）、電
子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等であ
る。ドライエッチングに用いるガスは、基板Ｓ１，Ｓ２
の材料により選択でき、例えば、基板Ｓ１，Ｓ２の材料
がガラスの場合はＣＦ４、ＣＨＦ３等を用いることがで
きる。また、エッチング速度、選択性の調整のために、
前記のエッチングガスにＮ２，Ｏ２，Ａｒ等のガスを混
入してもよい。レジストが残っている場合は、アッシン
グなどによりレジストだけを除去する。
【００３３】このようにして基板Ｓ１，Ｓ２にレンズＬ
１，Ｌ２の形状を形成する。基板Ｓ１にはレンズＬ１を
作製し、基板Ｓ２にはレンズＬ２を作製後、凹球面２２
を形成する。レンズＬ２と凹球面２２を作製する順序は
どちらが先でもよく、作製の都合で決めてかまわない。
基板Ｓ１と基板Ｓ２はレンズＬ１とレンズＬ２が互いに
向かい合うように貼り合わせるが、このとき、レンズＬ
１とレンズＬ２の間隔が設計通り出せるようにスペーサ
２７が介装されている。また、基板Ｓ１と基板Ｓ２の貼
り合わせには接着剤２４を用いるが、接着剤２４がレン
ズＬ１，Ｌ２同士の間隔を塗布厚みの差などで乱すこと
がないように，接着剤２４が溜まる凹構造２５，２６あ
らかじめ設けている。
１，Ｌ２の形状を形成する。基板Ｓ１にはレンズＬ１を
作製し、基板Ｓ２にはレンズＬ２を作製後、凹球面２２
を形成する。レンズＬ２と凹球面２２を作製する順序は
どちらが先でもよく、作製の都合で決めてかまわない。
基板Ｓ１と基板Ｓ２はレンズＬ１とレンズＬ２が互いに
向かい合うように貼り合わせるが、このとき、レンズＬ
１とレンズＬ２の間隔が設計通り出せるようにスペーサ
２７が介装されている。また、基板Ｓ１と基板Ｓ２の貼
り合わせには接着剤２４を用いるが、接着剤２４がレン
ズＬ１，Ｌ２同士の間隔を塗布厚みの差などで乱すこと
がないように，接着剤２４が溜まる凹構造２５，２６あ
らかじめ設けている。
【００３４】溝３１，３３の形成も、前記と同様に、フ
ォトリソグラフィとドライエッチングにより行なう。す
なわち、フォトマスクで溝のパターンをパターンニング
し、その後ドライエッチングで作製する。このとき、フ
ォトマスクとしてマスクに濃淡があるものや微細なドッ
トを配列し所望の透過率をもつようにしたマスクを使用
すれば、前記の凹球面２２の形成とともに溝１，３３を
形成することができる。
ォトリソグラフィとドライエッチングにより行なう。す
なわち、フォトマスクで溝のパターンをパターンニング
し、その後ドライエッチングで作製する。このとき、フ
ォトマスクとしてマスクに濃淡があるものや微細なドッ
トを配列し所望の透過率をもつようにしたマスクを使用
すれば、前記の凹球面２２の形成とともに溝１，３３を
形成することができる。
【００３５】作製した光ファイバ２とマイクロレンズ１
との接合は次のようにして行なう。すなわち、光ファイ
バ２の凸球面１２とマイクロレンズ１の凹球面２２を突
き合わせる（図３参照）。このとき、光軸が正確に出せ
るように突き合わせる方向には十分注意する。突き合わ
せて、光ファイバ２とマイクロレンズ１の位置を固定し
たら、接着剤２４を溝３３から流し込む。すると、溝３
３にそって接着剤２４が流れ、マイクロレンズ１の凹球
面２２の回りの溝３１に流れ込む。ここで、接着剤２４
が紫外線硬化型樹脂であれば紫外線を照射し、熱硬化型
であれば熱を加える。こうして光ファイバ２とマイクロ
レンズ１とを固定する（図４参照）。
との接合は次のようにして行なう。すなわち、光ファイ
バ２の凸球面１２とマイクロレンズ１の凹球面２２を突
き合わせる（図３参照）。このとき、光軸が正確に出せ
るように突き合わせる方向には十分注意する。突き合わ
せて、光ファイバ２とマイクロレンズ１の位置を固定し
たら、接着剤２４を溝３３から流し込む。すると、溝３
３にそって接着剤２４が流れ、マイクロレンズ１の凹球
面２２の回りの溝３１に流れ込む。ここで、接着剤２４
が紫外線硬化型樹脂であれば紫外線を照射し、熱硬化型
であれば熱を加える。こうして光ファイバ２とマイクロ
レンズ１とを固定する（図４参照）。
【００３６】この場合に、光ファイバ２の凸球面１２と
マイクロレンズ１の凹球面２２との間にも接着剤が流れ
込むようにしてもよい。この場合は、屈折率を考慮して
接着剤を選択する。
マイクロレンズ１の凹球面２２との間にも接着剤が流れ
込むようにしてもよい。この場合は、屈折率を考慮して
接着剤を選択する。
【００３７】図７に示すように、前記のマイクロレンズ
１の表面２１に放熱フィン４１を設けてもよい。この放
熱フィン４１は熱伝導率の高い材料で構成されたもので
ある。たとえば、金属や半導体などである。
１の表面２１に放熱フィン４１を設けてもよい。この放
熱フィン４１は熱伝導率の高い材料で構成されたもので
ある。たとえば、金属や半導体などである。
【００３８】このような放熱フィン４１を備えたマイク
ロレンズ１を作成するためには、あらかじめ、放熱装置
である放熱フィン４１を作製しておき、それをマイクロ
レンズ１の表面２１に貼り付けるようにすることができ
る。このとき、この貼り付けに用いる接着剤は熱伝導率
の高いものを選択する。また、マイクロレンズ１に放熱
フィン４１の材料となる板を貼り付けておき、これを削
ることによって放熱フィン４１を作製するようにしても
よい。さらに、Ｓｉ材料をマイクロレンズに貼り付け
て、フォトリソグラフィとエッチングによって微細な放
熱フィン４１を作製するようにしてもよい。
ロレンズ１を作成するためには、あらかじめ、放熱装置
である放熱フィン４１を作製しておき、それをマイクロ
レンズ１の表面２１に貼り付けるようにすることができ
る。このとき、この貼り付けに用いる接着剤は熱伝導率
の高いものを選択する。また、マイクロレンズ１に放熱
フィン４１の材料となる板を貼り付けておき、これを削
ることによって放熱フィン４１を作製するようにしても
よい。さらに、Ｓｉ材料をマイクロレンズに貼り付け
て、フォトリソグラフィとエッチングによって微細な放
熱フィン４１を作製するようにしてもよい。
【００３９】この放熱フィン４１を備えたマイクロレン
ズ１によれば、マイクロレンズ１の周辺で光によって発
生する熱は、放熱フィン４１を通して外部に放熱され
る。よって、マイクロレンズ自１体が高温化するのを防
止することができる。
ズ１によれば、マイクロレンズ１の周辺で光によって発
生する熱は、放熱フィン４１を通して外部に放熱され
る。よって、マイクロレンズ自１体が高温化するのを防
止することができる。
【００４０】放熱装置として放熱フィン４１を設けるの
に代えて、図８、図９に示す構成としてもよい。すなわ
ち、図９の断面図に示すように、マイクロレンズ１内に
冷媒流路４２を設け、冷媒流路４２内に冷媒を流通させ
るものである。この冷媒流路４２は、マイクロレンズ１
内を１周するように設けられているが、その形成位置は
マイクロレンズ１内の光の透過を遮るような位置ではな
く、レンズＬ１，Ｌ２の周囲を囲むような位置に配置す
る。この冷媒流路４２の両端はマイクロレンズ１の外部
に通じている。そして、先端にはチューブなどに接続可
能にするためのジョイント４３があらかじめ設けられて
いる。そして、冷媒流路４２内に冷媒を循環させるため
の装置（図示せず）をジョイント４３に接続している。
に代えて、図８、図９に示す構成としてもよい。すなわ
ち、図９の断面図に示すように、マイクロレンズ１内に
冷媒流路４２を設け、冷媒流路４２内に冷媒を流通させ
るものである。この冷媒流路４２は、マイクロレンズ１
内を１周するように設けられているが、その形成位置は
マイクロレンズ１内の光の透過を遮るような位置ではな
く、レンズＬ１，Ｌ２の周囲を囲むような位置に配置す
る。この冷媒流路４２の両端はマイクロレンズ１の外部
に通じている。そして、先端にはチューブなどに接続可
能にするためのジョイント４３があらかじめ設けられて
いる。そして、冷媒流路４２内に冷媒を循環させるため
の装置（図示せず）をジョイント４３に接続している。
【００４１】なお、冷媒流路４２の形成は、前記のよう
なフォトリソグラフィとエッチングにより行なうことが
できる。すなわち、フォトマスクでパターンニングし、
その後ドライエッチングで作製する。このとき、フォト
マスクとしてマスクに濃淡があるものや微細なドットを
配列し所望の透過率をもつようにしたマスクを使用すれ
ば、レンズＬ１，Ｌ２とともに冷媒流路４２を形成する
ことができる。この場合は基板Ｓ１，Ｓ２のレンズＬ
１，Ｌ２の形成面に、冷媒流路４２を形成することにな
る。基板Ｓ１，Ｓ２同士を接着する際は、冷媒流路４２
内に接着剤が入りこまないように接着剤を流し込む際に
気をつけるか、あらかじめ接着剤が入りこまないような
構造を、冷媒流路４２を形成する際に設けておく。な
お、冷媒流路４２の形状は、図９に示したコの字形の
他、より複雑な構造とすることができる。
なフォトリソグラフィとエッチングにより行なうことが
できる。すなわち、フォトマスクでパターンニングし、
その後ドライエッチングで作製する。このとき、フォト
マスクとしてマスクに濃淡があるものや微細なドットを
配列し所望の透過率をもつようにしたマスクを使用すれ
ば、レンズＬ１，Ｌ２とともに冷媒流路４２を形成する
ことができる。この場合は基板Ｓ１，Ｓ２のレンズＬ
１，Ｌ２の形成面に、冷媒流路４２を形成することにな
る。基板Ｓ１，Ｓ２同士を接着する際は、冷媒流路４２
内に接着剤が入りこまないように接着剤を流し込む際に
気をつけるか、あらかじめ接着剤が入りこまないような
構造を、冷媒流路４２を形成する際に設けておく。な
お、冷媒流路４２の形状は、図９に示したコの字形の
他、より複雑な構造とすることができる。
【００４２】マイクロレンズ１の冷却は次のように行な
う。すなわち、冷媒は図９の上側のジョイント４３を介
して冷媒流路４２内に入り、冷媒流路４２にそって流
れ、下側のジョイント４３を介してマイクロレンズ１の
外に出される。マイクロレンズ１から出てきた冷媒は、
ラジエータなどで冷やして、再びマイクロレンズ１内に
戻す。これを繰り返すことによって、マイクロレンズ１
は冷媒によって冷やされ、温度上昇が抑えられることに
なる。
う。すなわち、冷媒は図９の上側のジョイント４３を介
して冷媒流路４２内に入り、冷媒流路４２にそって流
れ、下側のジョイント４３を介してマイクロレンズ１の
外に出される。マイクロレンズ１から出てきた冷媒は、
ラジエータなどで冷やして、再びマイクロレンズ１内に
戻す。これを繰り返すことによって、マイクロレンズ１
は冷媒によって冷やされ、温度上昇が抑えられることに
なる。
【００４３】図１０，図１１に示すように、放熱装置と
して空気流路４４をマイクロレンズ１に設けるようにし
てもよい。この空気流路４４はマイクロレンズ１内の空
気層２３と外部とを接続するように形成されている。空
気流路４４は、例えば、図１０に示すように、図の上側
と左側の２箇所に設けられている。
して空気流路４４をマイクロレンズ１に設けるようにし
てもよい。この空気流路４４はマイクロレンズ１内の空
気層２３と外部とを接続するように形成されている。空
気流路４４は、例えば、図１０に示すように、図の上側
と左側の２箇所に設けられている。
【００４４】空気流路４４を形成するためには、前記の
マイクロレンズ１の作製方法と同様に、フォトリソグラ
フィとドライエッチングを用いる。すなわち、フォトマ
スクで凸形状と空気流路４４をパターンニングし、その
後、ドライエッチングで形成する。このとき、フォトマ
スクとしてマスクに濃淡があるものや微細なドットを配
列し所望の透過率をもつようにしたマスクを使用すれ
ば、レンズＬ１，Ｌ２とともに空気流路４４を作製する
ことができる。また、溝３１，３３も同時に作製する。
マイクロレンズ１の作製方法と同様に、フォトリソグラ
フィとドライエッチングを用いる。すなわち、フォトマ
スクで凸形状と空気流路４４をパターンニングし、その
後、ドライエッチングで形成する。このとき、フォトマ
スクとしてマスクに濃淡があるものや微細なドットを配
列し所望の透過率をもつようにしたマスクを使用すれ
ば、レンズＬ１，Ｌ２とともに空気流路４４を作製する
ことができる。また、溝３１，３３も同時に作製する。
【００４５】この空気流路４４により、常にマイクロレ
ンズ１の空気層２３を外気とほぼ同じ温度にすることが
できる。特に、図１０に示すように、空気流路４４を２
つ設け、そのうちの１つが垂直方向に外部と通じている
場合は、暖められた空気が空気流路４４を上昇し、水平
方向の空気流路４４から外気が導入されるので、空気層
２３が外気と循環されることになる。この結果、マイク
ロレンズ１の温度上昇を抑えることができる。
ンズ１の空気層２３を外気とほぼ同じ温度にすることが
できる。特に、図１０に示すように、空気流路４４を２
つ設け、そのうちの１つが垂直方向に外部と通じている
場合は、暖められた空気が空気流路４４を上昇し、水平
方向の空気流路４４から外気が導入されるので、空気層
２３が外気と循環されることになる。この結果、マイク
ロレンズ１の温度上昇を抑えることができる。
【００４６】図１２は、図１０、図１１に示したマイク
ロレンズ１を用いた複数の光結合装置３を用いた光スイ
ッチアレイ４６の斜視図である。この光スイッチアレイ
４６はミラーアレイで構成された３×３の光スイッチで
ある。これは、例えば、「加藤、森 他：「４×４MEMS
光スイッチの検討」，2000年電子情報通信学会総合大
会」に開示されるような、ＭＥＭＳ技術で作製したミラ
ーを載せたＳｉ基板が静電力で上下に動くことで光の進
行を制御するものなどを用いることができる。
ロレンズ１を用いた複数の光結合装置３を用いた光スイ
ッチアレイ４６の斜視図である。この光スイッチアレイ
４６はミラーアレイで構成された３×３の光スイッチで
ある。これは、例えば、「加藤、森 他：「４×４MEMS
光スイッチの検討」，2000年電子情報通信学会総合大
会」に開示されるような、ＭＥＭＳ技術で作製したミラ
ーを載せたＳｉ基板が静電力で上下に動くことで光の進
行を制御するものなどを用いることができる。
【００４７】図１２の例では、光ファイバ２とマイクロ
レンズ１とを接合した光結合装置３が３列アレイになっ
ており、光結合装置３を２つ使って光スイッチアレイの
ミラー４５に対して直角に対向して配置している。
レンズ１とを接合した光結合装置３が３列アレイになっ
ており、光結合装置３を２つ使って光スイッチアレイの
ミラー４５に対して直角に対向して配置している。
【００４８】図１２の例では、左側が入射側の光結合装
置３で右側が出射側の光結合装置３である。入射側の光
結合装置３から出る光はコリメートされており、出射側
のマイクロレンズ１ではコリメート光を集光して出射側
光ファイバ２に入射させる。入射側の３つの光ファイバ
２を左から順にＡ，Ｂ，Ｃ、出射側を左から順にａ，
ｂ，ｃとすると、この例では、Ａ−ｃ，Ｂ−ｂ，Ｃ−ａ
というスイッチングを行なっている。したがって、光ス
イッチは対応するミラー４５だけが上に動いて、マイク
ロレンズ１からの光を９０°反射して、対応するマイク
ロレンズ１へスイッチする。
置３で右側が出射側の光結合装置３である。入射側の光
結合装置３から出る光はコリメートされており、出射側
のマイクロレンズ１ではコリメート光を集光して出射側
光ファイバ２に入射させる。入射側の３つの光ファイバ
２を左から順にＡ，Ｂ，Ｃ、出射側を左から順にａ，
ｂ，ｃとすると、この例では、Ａ−ｃ，Ｂ−ｂ，Ｃ−ａ
というスイッチングを行なっている。したがって、光ス
イッチは対応するミラー４５だけが上に動いて、マイク
ロレンズ１からの光を９０°反射して、対応するマイク
ロレンズ１へスイッチする。
【００４９】図１２の例では、外気を導入する空気流路
４４はアレイ１つに対して垂直上方向に１つずつそして
水平方向に対して連続して接続され１つの空気流路４４
とした構成となっている。これ以外にも垂直上方向と垂
直下方向に１つずつ空気流路４４がある構成としても、
それ以外の構成としてもよい。
４４はアレイ１つに対して垂直上方向に１つずつそして
水平方向に対して連続して接続され１つの空気流路４４
とした構成となっている。これ以外にも垂直上方向と垂
直下方向に１つずつ空気流路４４がある構成としても、
それ以外の構成としてもよい。
【００５０】フォトリソグラフィとエッチングで作製す
るマイクロレンズ１や、それを用いた光結合装置３は、
アレイ化するのは容易であり、この例で示した３列のア
レイだけでなく、さらに多くの光結合装置３を用いてア
レイ化することも容易に実施することができる。
るマイクロレンズ１や、それを用いた光結合装置３は、
アレイ化するのは容易であり、この例で示した３列のア
レイだけでなく、さらに多くの光結合装置３を用いてア
レイ化することも容易に実施することができる。
【００５１】また、光スイッチは、この例で使用したミ
ラー４５が上下する構成のもののみならず、様々な種類
のものを用いることができる。
ラー４５が上下する構成のもののみならず、様々な種類
のものを用いることができる。
【００５２】
【発明の効果】請求項１に記載の発明は、放熱装置でマ
イクロレンズが冷却されるので、このマイクロレンズと
他の光学部品とが接着剤で接合していても、外気温の変
化等によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪
くなることを防止することができる。
イクロレンズが冷却されるので、このマイクロレンズと
他の光学部品とが接着剤で接合していても、外気温の変
化等によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪
くなることを防止することができる。
【００５３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のマイクロレンズにおいて、放熱フィンでマイクロレン
ズが冷却されるので、このマイクロレンズと他の光学部
品とが接着剤で接合していても、外気温の変化等によっ
て接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなること
を防止することができる。
のマイクロレンズにおいて、放熱フィンでマイクロレン
ズが冷却されるので、このマイクロレンズと他の光学部
品とが接着剤で接合していても、外気温の変化等によっ
て接着剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなること
を防止することができる。
【００５４】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のマイクロレンズにおいて、冷媒でマイクロレンズが冷
却されるので、このマイクロレンズと他の光学部品とが
接着剤で接合していても、外気温の変化等によって接着
剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止
することができる。
のマイクロレンズにおいて、冷媒でマイクロレンズが冷
却されるので、このマイクロレンズと他の光学部品とが
接着剤で接合していても、外気温の変化等によって接着
剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止
することができる。
【００５５】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
のマイクロレンズにおいて、外気でマイクロレンズが冷
却されるので、このマイクロレンズと他の光学部品とが
接着剤で接合していても、外気温の変化等によって接着
剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止
することができる。
のマイクロレンズにおいて、外気でマイクロレンズが冷
却されるので、このマイクロレンズと他の光学部品とが
接着剤で接合していても、外気温の変化等によって接着
剤の膨張や収縮が生じて結合効率が悪くなることを防止
することができる。
【００５６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のマイクロレンズにおいて、空気層が冷却されてマイク
ロレンズの温度上昇が抑制されるので、このマイクロレ
ンズと他の光学部品とが接着剤で接合していても、外気
温の変化等によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効
率が悪くなることを防止することができる。
のマイクロレンズにおいて、空気層が冷却されてマイク
ロレンズの温度上昇が抑制されるので、このマイクロレ
ンズと他の光学部品とが接着剤で接合していても、外気
温の変化等によって接着剤の膨張や収縮が生じて結合効
率が悪くなることを防止することができる。
【００５７】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
のマイクロレンズにおいて、上側に延びて外気と接続し
ている空気流路から熱気が排出され、他の空気流路から
新たな外気が空気層に流入して、効果的にマイクロレン
ズを冷却することができる。
のマイクロレンズにおいて、上側に延びて外気と接続し
ている空気流路から熱気が排出され、他の空気流路から
新たな外気が空気層に流入して、効果的にマイクロレン
ズを冷却することができる。
【００５８】請求項７に記載の発明は、放熱装置でマイ
クロレンズが冷却されるので、このマイクロレンズと、
光ファイバその他の光学部品とが接着剤で接合していて
も、外気温の変化等によって接着剤の膨張や収縮が生じ
て結合効率が悪くなることを防止することができる。
クロレンズが冷却されるので、このマイクロレンズと、
光ファイバその他の光学部品とが接着剤で接合していて
も、外気温の変化等によって接着剤の膨張や収縮が生じ
て結合効率が悪くなることを防止することができる。
【図１】この発明の実施の形態である光結合装置の縦断
面図である。
面図である。
【図２】前記光結合装置のマイクロレンズを構成する基
板の平面図である。
板の平面図である。
【図３】前記光結合装置の一部分解斜視図である。
【図４】前記光結合装置の斜視図である。
【図５】前記光結合装置の製造について説明する説明図
である。
である。
【図６】同説明図である。
【図７】前記マイクロレンズに放熱フィンを設けた前記
光結合装置の斜視図である。
光結合装置の斜視図である。
【図８】前記マイクロレンズに冷媒流路を設けた前記光
結合装置の斜視図である。
結合装置の斜視図である。
【図９】同光結合装置のマイクロレンズの縦断面図であ
る。
る。
【図１０】前記マイクロレンズに空気流路を設けた前記
光結合装置の斜視図である。
光結合装置の斜視図である。
【図１１】同縦断面図である。
【図１２】前記光結合装置を用いた光スイッチアレイの
斜視図である。
斜視図である。
１ マイクロレンズ
２ 光ファイバ
３ 光結合装置
２３ 空気層
４１ 放熱フィン
４２ 冷媒流路
４４ 空気流路
Ｌ１，Ｌ２ レンズ
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H037 BA03 BA12 BA23 BA32 CA08
CA11
2H043 AE02 AE23
2H050 AC87 AC90 AD00
Claims (7)
- 【請求項１】 光学部品の光結合を行なうマイクロレン
ズにおいて、 放熱する放熱装置を備えていることを特徴とするマイク
ロレンズ。 - 【請求項２】 前記放熱装置は、放熱フィンであること
を特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ。 - 【請求項３】 前記放熱装置は、冷媒が流通する冷媒流
路であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレ
ンズ。 - 【請求項４】 前記放熱装置は、外気が流通する空気流
路であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレ
ンズ。 - 【請求項５】 内部で前記光結合を行なう複数のレンズ
が互いに空気層を挟んで対峙していて、前記空気流路は
前記空気層と外気とを接続していることを特徴とする請
求項４に記載のマイクロレンズ。 - 【請求項６】 前記空気流路を複数本備えていて、少な
くともそのうちの１本は上側に延びて外気と接続してい
ることを特徴とする請求項５に記載のマイクロレンズ。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかの一に記載のマ
イクロレンズと、 このマイクロレンズが一端に接続されている光ファイバ
と、を備えていることを特徴とする光結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288513A JP2003098317A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | マイクロレンズ及び光結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288513A JP2003098317A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | マイクロレンズ及び光結合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003098317A true JP2003098317A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19111148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001288513A Pending JP2003098317A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | マイクロレンズ及び光結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003098317A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006221159A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-08-24 | Murata Mfg Co Ltd | 光送信モジュールおよびその製造方法 |
| JP2008065259A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Seiko Epson Corp | レンズアレイユニット、照明光学装置、プロジェクタ、およびレンズアレイユニットの製造方法 |
| JP2008268752A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Fuji Xerox Co Ltd | 光学装置および画像形成装置 |
| JP2014013403A (ja) * | 2007-11-19 | 2014-01-23 | Corning Inc | 粘着拘束のためのガラス系レーザー隆線および関連する方法 |
| JP2015169794A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光モジュール及び光変調装置 |
| JP2017168821A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-21 | 株式会社リコー | レーザ発光装置、エンジン点火プラグシステム |
| WO2020121769A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | ソニー株式会社 | 光コネクタ、光ケーブルおよび電子機器 |
| CN115047700A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-13 | 歌尔光学科技有限公司 | 一种投影光机 |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001288513A patent/JP2003098317A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2020121769A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | ソニー株式会社 | 光コネクタ、光ケーブルおよび電子機器 |
| CN113167975A (zh) * | 2018-12-13 | 2021-07-23 | 索尼集团公司 | 光连接器、光缆以及电子装置 |
| JPWO2020121769A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2021-10-21 | ソニーグループ株式会社 | 光コネクタ、光ケーブルおよび電子機器 |
| JP7384172B2 (ja) | 2018-12-13 | 2023-11-21 | ソニーグループ株式会社 | 光結合コネクタ |
| CN113167975B (zh) * | 2018-12-13 | 2024-04-09 | 索尼集团公司 | 光连接器、光缆以及电子装置 |
| CN115047700A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-13 | 歌尔光学科技有限公司 | 一种投影光机 |
| CN115047700B (zh) * | 2022-05-30 | 2023-12-01 | 歌尔光学科技有限公司 | 一种投影光机 |
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