JP2004086137A - 光トランシーバ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程をより簡易化することを可能とする光トランシーバを提供する。
【解決手段】本発明の光トランシーバ（１）は、光ファイバ（２０３）の一端部に設けられた光プラグ（２００）を取付けるための光ソケット（１３７）と、光を集光する集光手段（１３５、１３６）と、供給される電気信号に応じて発光し又は供給される受光信号に応じて電気信号を発生する光素子（１３３、１３４）と、光ファイバ（２０３）、集光手段（１３５、１３６）及び光素子（１３３、１３４）が１つの光軸上に揃うように光ソケット、集光手段及び光素子をそれぞれ支持する光透過性の基板（１３１）と、を含む。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを媒体として送信又は受信を行い、あるいは送信及び受信の両方を行う光トランシーバ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、コンピュータ装置相互間の直接接続、コンピュータ装置及びデジタルオーディオ・ビデオ機器の相互接続などに、光ファイバを用いるものがある。このような装置には、電気信号を光信号に変えて光ファイバに送ると共に、光ファイバから受けた光信号を電気信号に戻す光トランシーバが使用される。光トランシーバは、例えば、光ファイバの一端部に取り付けられたプラグが挿入されるソケット、該光ファイバの一端部と受光素子や発光素子などの光素子との間に配置されて光を集光するボールレンズと、パラレル信号をシリアル信号に変換して光素子を駆動したり、受光信号を増幅し、シリアル信号からパラレル信号に変換したりするＩＣ回路基板などから構成されている。
【０００３】
このような光トランシーバの従来の製造方法は、通常、１）　カンパッケージ内にレーザダイオード（ＬＤ）チップを実装し、このチップとリード線のボンディングを行う。また、カンパッケージの出射窓にボールレンズを接着し、レンズ付きカンパッケージを組み立てる。２）　このカンパッケージを光ソケットの一方の挿入穴に挿入し、他方からファイバ付きフェルールを挿入する。カンパッケージのリード線にはＬＤが発光するように電流を流し、ファイバに結合された光量を測定し、一番結合効率の良い位置でカンパッケージと光ソケットを接着固定する（アクティブアライメント）。３）カンパッケージのリード線を回路基板に半田付けする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光トランシーバの製造方法では、構成部品を組み立てる際に三次元的な複雑な位置合わせを行わなければならず、製造工程中に占める手作業の割合が大きい。これは結果的に製品のコストを増大させる。
【０００５】
よって、本発明は、製造工程をより簡易化することを可能とする光トランシーバの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の光トランシーバは、光ファイバの一端部に設けられた光プラグを取付けるための光ソケットと、光を集光する集光手段と、供給される電気信号に応じて発光し又は供給される受光信号に応じて電気信号を発生する光素子と、上記光ファイバ、上記集光手段及び上記光素子が１つの光軸上に揃うように上記光ソケット、上記集光手段及び上記光素子をそれぞれ支持する光透過性の基板と、を含む。
【０００７】
かかる構成とすることによって、光透過性基板を利用して光素子、集光手段、光ソケットを組み合わせることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の光トランシーバは、第１及び第２の光ファイバの各一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットと、光を集光する第１及び第２の集光手段と、供給される電気信号に応じて発光する発光素子と、供給される受光信号に応じて電気信号を発生する受光素子と、上記第１の光ファイバ、上記第１の集光手段及び上記発光素子が第１の光軸上に揃い、上記第２の光ファイバ、上記第２の集光手段及び上記受光素子が第２の光軸上に揃うように上記光ソケット、上記第１及び第２の集光手段、上記発光素子及び受光素子をそれぞれ支持する光透過性の基板と、を含む。
【０００９】
かかる構成とすることによって、光透過性基板を利用して送信及び受信を行う光素子、集光手段、光ソケットを組み合わせることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、上記光素子は上記基板の一方面に配置され、上記集光手段及び上記光ソケットは上記基板の他方面の上記光素子に対応する位置に配置される。それにより、光透過性基板の両面及びその厚みを利用して送受信を行う光素子、集光手段、光ソケットを組み合わせることが可能となる。
【００１１】
好ましくは、上記光素子は上記基板の一方面に配置され、上記光ソケットは上記基板の他方面の上記光素子に対応する位置に配置される。そして、上記集光手段を複数用いるようにし、当該集光手段の一が上記基板の他方面の上記光素子に対応する位置に配置されると共に他の一が上記光ソケットの端部近傍の上記光素子と対向する位置に配置されるようにする。
【００１２】
これにより、基板側に配置される集光手段によって集光される光（光素子からの出射光）が光ソケット側に配置される集光手段の有効範囲内に入るようにし、或いは光ソケット側の集光手段により集光される光（光ファイバからの出射光）が基板側に配置される集光手段の有効範囲内に入るようにすれば、光素子と光ファイバとの相互間の光結合を図ることが可能となる。したがって、光ソケットと光素子の相互間の位置合わせ（アライメント調整）が非常に容易となり、製造プロセスの簡略化によるコスト削減が可能となる。
【００１３】
なお、上述した「集光手段の有効範囲」とは、例えば集光手段が半球状のレンズであればその有効径に対応する。また、集光手段は、その一と他の一との間を通過する光がほぼ平行となる（コリメートされる）ようにそれぞれの焦点距離を設定すると更に好適である。これにより、アライメント調整が更に容易となる。
【００１４】
好ましくは、上記発光素子及び上記受光素子は上記基板の一方面に配置され、上記第１及び第２の集光手段と上記光ソケットは上記基板の他方面に配置されると共に、上記第１及び第２の集光手段は上記発光素子及び上記受光素子にそれぞれ対応する上記基板の他方面の位置に配置される。それにより、基板の厚みを利用して集光手段に必要な光学距離を確保することが可能となる。
【００１５】
好ましくは、上記光素子は上記基板の一方面に配置され、上記光ソケットは上記基板の他方面の上記光素子に対応する位置に配置される。そして、上記第１及び第２の集光手段のそれぞれは、その一が上記基板の他方面の上記光素子に対応する位置に配置されると共に他の一が上記光ソケットの端部近傍の上記光素子と対向する位置に配置されるようにする。
【００１６】
これにより、光ソケットと光素子の相互間の位置合わせ（アライメント調整）が非常に容易となり、製造プロセスの簡略化によるコスト削減が可能となる。なおこの場合にも、集光手段は、その一と他の一との間を通過する光がほぼ平行となる（コリメートされる）ようにそれぞれの焦点距離を設定すると更に好適である。これにより、アライメント調整が更に容易となる。
【００１７】
好ましくは、上記基板は透明度や耐熱性等に優れるガラス基板であるが、プラスチック基板等を使用してもよい。
【００１８】
好ましくは、上記基板は少なくとも２つのガイド穴を含み、上記光ソケットは各ガイド穴にそれぞれ挿入される複数のガイドピンを有する。それにより、基板と光ソケットとの位置合わせを容易にする。
【００１９】
好ましくは、上記光ソケットは上記基板と接着や融着、ねじ止めその他の方法によって接合される。
【００２０】
好ましくは、上記集光手段は、屈折型レンズ、フレネル型レンズ及びセルフォック型レンズのいずれかによって構成される。それにより、光素子と光ファイバ端部間の光ロスを減少することが可能となる。ここで、本明細書において「フレネル型レンズ」とは、断面が鋸波形状（キノフォーム形状）であり、透過光の大部分が略１点に集光されるように同心円状に形成されたレンズをいい、「回折格子型のレンズ」と称される場合もある。
【００２１】
好ましくは、上記光素子又は上記発光素子は、面発光型レーザである。
【００２２】
本発明の光トランシーバの製造方法は、光透過性の基板の一方の面に配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、この配線膜の予め定められた位置に発光または受光機能を備える光素子を接続する工程と、上記基板の他方の面にレンズを配置する工程と、上記基板の他方の面に光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットを取り付ける工程と、を含む。
【００２３】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、光透過性の基板の一方の面に配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、この配線膜の予め定められた位置に発光または受光機能を備える光素子を接続する工程と、上記基板の他方の面に光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットであって、レンズを内蔵する光ソケットを取り付ける工程と、含む。ここで、光ソケットに内蔵されるレンズとは、光ソケットの本体の内部或いは端部近傍などに取り付けられており、光ファイバに入射する、あるいは光ファイバから出射する光を集光する機能を担うものである。
【００２４】
かかる構成とすることによって、光透過性基板を使用した光トランシーバを製造することが可能となる。
【００２５】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、光透過性の基板の予め定められた位置にガイド穴を少なくとも２箇所形成する工程と、上記基板の一方の面に上記ガイド穴と整合するように位置決めして配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、上記ガイド穴を基準として上記基板の他方の面に光素子を位置決めし、この光素子を上記配線パターンの配線膜に接続する工程と、上記ガイド穴を基準として上記基板の他方の面にレンズの位置を決め、このレンズを該基板に取り付ける工程と、上記基板の他方の面から上記ガイド穴に、光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットに設けられたガイドピンを挿入して該光ソケットの前記基板への位置決めと取り付けとを行う工程と、を含む。
【００２６】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、光透過性の基板の予め定められた位置にガイド穴を形成する工程と、上記基板の一方の面に上記ガイド穴と整合するように位置決めして配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、上記ガイド穴を基準として上記基板の他方の面に光素子を位置決めし、この光素子を上記配線パターンの配線膜に接続する工程と、上記基板の他方の面から上記ガイド穴に、光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットであってレンズを内蔵している光ソケットに設けられたガイドピンを挿入して該光ソケットの上記基板への位置決めと取り付けとを行う工程と、を含む。ここで、光ソケットに内蔵されるレンズとは、光ソケットの本体の内部に取り付けられており、光ファイバに入射する、あるいは光ファイバから出射する光を集光する機能を担うものである。
【００２７】
かかる構成とすることによって、基板のガイド穴に光ソケットのガイドピンを差し込むだけで位置合わせが可能となり、具合がよい。
【００２８】
好ましくは、上記ガイド穴及び上記ガイドピンは上記基板及び上記光ソケットの各々に少なくとも２つずつ設けられる。それにより、１のガイド穴を中心とする光ソケットの回転ずれが防止され、位置合わせがより正確となって具合がよい。
【００２９】
好ましくは、上記光ファイバの一端部は上記光プラグの中央部に設けられた円柱状のフェルールによって支持され、このフェルールは上記光ソケットに設けられた円筒状の穴を有するスリーブに挿入され、上記穴の底部に上記レンズが配置される。
【００３０】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、上記複数箇所の単位配線パターンに対応して上記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、上記基板の他方の面に上記複数の光素子に対応して複数のレンズをそれぞれ配置するレンズ配置工程と、上記基板の他方の面に上記光素子及び上記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、上記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、を含む。
【００３１】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、上記複数箇所の単位配線パターンに対応して上記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、上記基板の他方の面に上記光素子及び上記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有するとともに、レンズを内蔵する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、上記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、を含む。ここで、光ソケットに内蔵されるレンズとは、光ソケットの本体の内部に取り付けられており、光ファイバに入射する、あるいは光ファイバから出射する光を集光する機能を担うものである。
【００３２】
かかる構成とすることによって、一つの親基板上に多数の光トランシーバを同時に造り込み、最終的に各単体の光トランシーバに切り分けることで、要素部品の実装を連続的かつ高速に行うことが可能となる。
【００３３】
好ましくは、上記光ソケット取付工程は、上記光素子と上記レンズとを結ぶ光軸上に上記嵌合孔の中心が存在するように上記光ソケットの位置を調整した後、該光ソケットを上記基板に固定する工程を含む。それにより、光ファイバ、レンズ、光素子が一つの光軸上に揃って接続ロスが減少する。
【００３４】
好ましくは、上記レンズ配置工程は、レンズ形状の型を用いた樹脂成形によって複数のレンズを同時に形成する工程を含む。
【００３５】
好ましくは、上記レンズ配置工程は、上記基板の上に液体の硬化性樹脂材料を付着し、この樹脂材料の表面張力によって略球状面を形成し、これを硬化させることによって上記レンズを形成する工程を含む。
【００３６】
好ましくは、上記切断工程は、上記基板を、光ソケットのスリーブを逃がすように成形された切断ステージ上に載置して行う。上記切断ステージは、上記各単位配線パターンに対応する孔を有し、この孔の中に上記光ソケットのスリーブが収められることにより、通常のスクライブ装置や切断装置を用いて上記基板を切断することが可能となる。
【００３７】
好ましくは、上記切断は、上記基板表面にスクライブ装置を用いてスクライブ線を入れることにより行う。スクライブ線を形成後、上記基板を上記切断ステージから外し、スクライブ線に沿って上記基板を切断する。
【００３８】
好ましくは、上記切断は、レーザを使用して行う。例えば、切断開始点にフェムト秒レーザを照射するなどの方法で初期亀裂を形成した後、ＣＯ_２レーザ等のレーザによって熱応力を生じさせ、この初期亀裂を進行させることにより対象物を切断する方法を使用することが可能である。ＣＯ_２レーザを回折格子によって分岐させ、第一の分岐ビームの照射によって初期亀裂を形成し、第二の分岐ビームの照射によって熱応力を生じさせ初期亀裂を進行させることもできる。
【００３９】
好ましくは、上記切断は、パルスレーザの照射による多光子吸収を利用して行う。上記基板の内部に焦点を結ぶように強度が非常に大きいパルス発振のレーザを照射することにより、基板内部に多光子吸収による変質層が生じ、それが進行して上記基板が切断される。
【００４０】
硬質材料やレーザを用いて切断すれば、ダイシングのように水を使用しないため配線、実装面に影響がない。また、レーザを用いた方法によれば、ガラスくずなどのゴミが発生しない。
【００４１】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、上記複数箇所の単位配線パターンに対応して上記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、上記基板の他方の面に上記複数の光素子に対応して複数のレンズをそれぞれ配置するレンズ配置工程と、光素子配置工程又はレンズ配置工程の後に上記基板の切断予定線に沿って低剛性領域を設ける低剛性領域形成工程と、上記基板の他方の面に上記光素子及び上記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、上記低剛性領域に沿って、上記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、を含む。
【００４２】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、上記複数箇所の単位配線パターンに対応して上記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、上記基板の切断予定線に沿って低剛性領域を設ける低剛性領域形成工程と、上記基板の他方の面に上記光素子及び上記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有するとともに、レンズを内蔵する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、上記低剛性領域に沿って上記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、を含む。ここで、光ソケットに内蔵されるレンズとは、光ソケットの本体の内部又は端部近傍などに取り付けられており、光ファイバに入射する、あるいは光ファイバから出射する光を集光する機能を担うものである。
【００４３】
かかる構成とすることによって、光ソケットを取付ける前に低剛性領域を設けるので、光ソケットのスリーブが邪魔になることなく通常のスクライブ装置等を使用することが可能となる。また、低剛性領域を設けた基板上には多数の光ソケットを同時に取り付けることができ、光ソケット取付後に低剛性領域に沿って各単体の光トランシーバに切り分けることで、光トランシーバの製造を連続的かつ高速に行うことができる。
【００４４】
好ましくは、上記低剛性領域は、上記基板表面にスクライブ装置を用いてスクライブ線を入れることにより設ける。スクライブ装置の刃は、ダイヤモンドや超硬合金などの硬質材料とする。なお、基板の素材によるが、次の光ソケット取付工程があるため、通常のスクライブ条件よりマイクロクラックが入りにくい条件で行う。
【００４５】
好ましくは、上記低剛性領域は、初期亀裂を形成した後、レーザの照射によって発生した熱応力を利用して上記初期亀裂を切断予定線に沿って進行させることにより形成する。ただし、次の光ソケット取付工程があるため、亀裂が上記基板の裏側に及んで上記基板が切断されることのないよう、レーザが通過した直後の領域に炭酸ガスを吹き付けて冷却し、熱応力を消滅させる。こうすることにより、上記基板の表面にのみ溝を設けることができる。
【００４６】
好ましくは、上記低剛性領域は、パルス発振のレーザ照射による多光子吸収現象を利用して行う。この場合、上記低剛性領域は、上記基板内部のクラックとして得られる。上記基板内部に焦点を結ぶようパルス発振のレーザを照射することにより、上記基板の内部に多光子吸収による変質層が形成され、クラックが生じる。
【００４７】
また、本発明の光コネクタ基板の製造方法は、基板とこの基板の一部を露出する嵌合孔を有する光ソケットとを硬化性樹脂を介して一時的に取り付ける工程と、上記光ソケットの嵌合孔にレンズの型を挿入し、該嵌合孔内の上記硬化性樹脂を嵌合孔底部の基板上に集めてレンズ形状にする工程と、上記硬化性樹脂を硬化して上記基板に上記光ソケットを固定すると共に、上記基板上に集められた硬化性樹脂を硬化してレンズを形成する工程と、上記光ソケットの嵌合孔から上記レンズの型を抜き出し嵌合孔を形成する工程と、を含む。
【００４８】
かかる構成とすることによって、光ソケット、基板、レンズの型を使用してレンズを形成することが可能となる。
【００４９】
好ましくは、上記嵌合孔は光ファイバの端部を支持する光プラグの装着を案内する案内溝を兼ねる。それにより、光ソケットの案内溝が成形型の一部として活用される。
【００５０】
好ましくは、上記硬化性樹脂は、光硬化性又は熱硬化性の光透過性樹脂である。基板が透明である場合には、紫外線を照射することによって樹脂を硬化させることができて都合がよい。また、熱によって樹脂を硬化させてもよい。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５２】
図１は、光トランシーバの構成例を示している。同図（ａ）は光トランシーバ１を水平方向にカットして内部配置を示す断面図、同図（ｂ）は図（ａ）のＩ−Ｉ’方向における断面図である。
【００５３】
図１に示すように、光トランシーバ１の筐体１１の内部には、信号処理回路基板１２と光結合ユニット１３が設けられている。信号処理回路基板１２には、外部から供給されるパラレル信号をシリアル信号に変換するパラレル−シリアル信号変換回路１２１、シリアル信号を発光素子１３３の駆動信号に変える駆動回路１２２、受光素子１３４の受光信号を波形整形し、レベル増幅する増幅回路１２４、受光信号をパラレル信号に変換するシリアル−パラレル信号変換回路１２３、図示しないマザーボード等への配線接続と取付けとを行うためのリードフレーム１２５等が設けられている。
【００５４】
光結合ユニット１３は、透明なガラス基板１３１に、配線膜１３２、発光素子１３３、受光素子１３４、結合レンズ１３５、１３６等を配置してなる光回路基板１３０と、図示しない光ファイバの一端に設けられた光プラグと接続される光ソケット１３７、光回路基板１３０に光ソケット１３７を取り付ける接合膜１３８等によって構成される。光ソケット１３７（あるいは光結合ユニット１３）と光プラグとは光コネクタ（図３参照）を構成する。
【００５５】
なお、通常、挿入する側をプラグ、挿入される側をソケットと称しているが、本件の説明においては、単に、コネクタを構成する一方側（光線路側）をプラグ、他方側（基板側）をソケットと称しており、雌雄の形状に限定されるものではない。
【００５６】
図２は、図１（ａ）に示された光結合ユニット１３の部分を拡大して説明する図である。図２（ａ）は、プラグ挿入孔側から光結合ユニット１３側を見た図を示しており、同図（ｂ）は、光結合ユニット１３の断面図である。各図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００５７】
光回路基板１３０は、光信号を透過させる透明基板１３１、この透明基板１３１の内側（筐体内部側）表面に形成された配線パターン１３２、この配線パターン１３２に接続される発光素子１３３（又は受光素子１３４）、透明基板１３１の外側（光プラグ側）表面に配置された結合レンズ１３５を含んでいる。発光素子１３３は、例えば、レーザビームを発生する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。受光素子１３４（図１（ａ）参照）は、フォトトランジスタやフォトダイオードなどの受光光量に応じた電流を発生する光検出素子である。光ソケット１３７の、光プラグの光ファイバを保持するフェルール（後述の図３参照）が挿入されるスリーブ１３７ａは環状あるいは円筒状に形成される。フェルールの挿入を案内するスリーブ１３７ａの嵌合孔１３７ｂの底部中央は開口部１３７ｃとなっている。この開口部１３７ｃに、基板１３１に形成された結合レンズ１３５（又は１３６）が露出している。嵌合孔１３７ｂは、光ソケット１３７を貫通する孔となっている。
【００５８】
図３は、光ソケット１３７に光プラグ２００が取り付けられた状態を示している。光ソケット１３７の円筒状のスリーブ１３７ａ内に光プラグ２００の円柱状のフェルール２０２が挿入され、フェルール２０２はプラグハウジング２０１によって保護されている。光ソケット１３７と光プラグ２００とは、図示しない係止手段によって固定される。係止手段は、例えば、プラグハウジング２０１に設けられた開閉可能なフックと光ソケット１３７に設けられた該フックが係合するスタッドである。フェルール２０２は光ファイバ２０３の端部を保持し、スリーブ１３７ａの円筒内部に挿入されることによって、該円筒の中心軸上に光ファイバ２０３の中心軸（光軸）を保持する。光ファイバ２０３の線路部分は被覆２０４によって保護されている。光ファイバ２０３のコアから放射された光はスリーブ１３７ａの底部の開口部１３７ｃに設けられている結合レンズ１３６、透明基板１３１を経て受光素子１３４上に収束（あるいは集光）される。また、発光素子１３３から出射された光は透明基板１３１、結合レンズ１３５を経て、光ファイバ２０３端部のコア部分に収束される。
【００５９】
図４は、他の光結合ユニット（光コネクタ）１３の例を示している。図４において、図２と対応する部分には同一部号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００６０】
上述の図２に示した例では、送信用及び受信用に別々の光ファイバを使用し、１つの光コネクタが２本の光ファイバを接続するものとなっている。この図４に示す例では、送信用又は受信用、あるいは送受信用の１つの光ファイバ毎に１つの光結合ユニット（光コネクタ）を設ける構成としている。
【００６１】
次に、上述した光トランシーバの製造について図面を参照して説明する。図５は、実施例の光トランシーバの製造工程を説明する工程図である。
【００６２】
まず、光回路基板１３０を作製するために、図５（ａ）に示すように、光透過基板としてとしてガラス基板１３１を用意する。次に、ガラス基板１３１の表面にアルミニウムや銅等の導電材料をスパッタ法、電鋳などによって堆積し、金属膜（導電膜）を形成する。この金属膜を所望の回路に対応してパターニングして配線膜１３２を形成する。
【００６３】
図７は、ガラス基板１３１の複数のサブ領域Ｓにそれぞれ複数の金属配線膜パターン１３２を形成した例を示している。上述した図５（ａ）に示す工程においては、図７に示すように、ガラス基板１３１の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を一括に形成すると、量産面において更に好適である。
【００６４】
次に、図５（ｃ）に示すように、ガラス基板１３１の一面側に、発光素子１３３（あるいは受光素子１３４）、集積回路等の回路要素を実装する。実装は、フリップチップボンディング、ワイヤボンディング、半田リフローなどを使用して行うことが可能である。なお、上記図７に示したように、ガラス基板１３１の複数箇所に単位配線パターンを一括形成した場合には、図５（ｃ）に示す工程は、当該単位配線パターンのそれぞれに対応してガラス基板１３１の一方の面に複数の光素子（発光素子１３３又は受光素子１３４）をそれぞれ配置する。
【００６５】
次に、図５（ｄ）に示すように、ガラス基板１３１の他面側の発光素子１３３（あるいは受光素子１３４）に対応する位置に結合レンズ１３５（あるいは１３６）を形成する。結合レンズ１３５（あるいは１３６）の形成は、レンズ状の部材の張り合わせ、硬化性液体樹脂の表面張力を利用したレンズ形成、更に、後述のレンズの型と２Ｐ法を組み合わせたレンズ形成などによって行うことも可能である。このようにして光回路基板１３０が作製される。なお、上記図７に示したように、ガラス基板１３１の複数箇所に単位配線パターンを一括形成した場合には、図５（ｄ）に示す工程は、ガラス基板１３１の他方の面に複数の光素子に対応して複数のレンズ１３５（あるいは１３６）をそれぞれ配置する。
【００６６】
また、切断線Ｗ（図８参照）に沿ってスクライブ線等の低剛性領域を設ける場合には、発光素子等の回路要素の実装の後レンズ形成の前、又はレンズ形成の後光ソケット取付の前に、低剛性領域を形成する加工を行う。低剛性領域の形成方法の詳細については後述する。
【００６７】
次に、図５（ｅ）に示すように、光ソケット１３７を光回路基板１３０に取り付ける。この取付は、光ソケット１３７とガラス基板１３１の互いに対向する面にそれぞれ接着剤を塗布し、あるいはいずれかの面に接着剤を塗布して光ソケット１３７を光回路基板１３０に取り付ける。光ソケット１３７は、そのスリーブ１３７ａの円筒状の嵌合孔１３７ｂの中心軸が結合レンズ１３５（又は１３６）及び発光素子１３３（又は１３４）の中心位置と略一致するように載置される。この際の光ソケット１３７と光回路基板１３０との位置合わせ（粗調整）は、基板１３０の図示しないマーカやレンズ位置等を参照して行うことが可能である。
【００６８】
更に、図６（ａ）に示すように、光ソケット１３７と光回路基板１３０との正確な位置合わせを行う。
【００６９】
図６は、光ソケット１３７と光回路基板１３０との正確な位置合わせを行うのに好適な位置調整装置の一例を説明する図である。正確な位置合わせには、例えば、図６に示すような位置調整装置３００を使用する。この位置調整装置３００は、後述のアライメントマークと対象体とを読取る光学ヘッド３１０、画像処理によってアライメントマークと対象体との位置ずれを検出するコンピュータシステム３２０、コンピュータシステム３２０によってずれを補償するように駆動されるアクチュエータ３３０、アクチュエータに取付けられてガラス基板１３１または光学ヘッド３１０を取付位置に搬送するアーム（ステージ）等によって構成されている。光学ヘッド３１０は、光ソケット１３７の嵌合孔１３７ｂ内にフェルール（読取部）を挿入し、嵌合孔１３７ｂの中心位置を示すアライメントマークと、対象体、例えば、基板の特定の回路パターンや調整用マークなど読取る。この結果に基づいて、光ソケット１３７の嵌合孔１３７ｂの中心軸が結合レンズ１３５及び光素子１３３（あるいは結合レンズ１３６及び光素子１３４）の中心位置（光軸）と正確に一致するように位置合せ（微調整）を行う。光ソケット１３７に光プラグ２００が装着されると、嵌合孔１３７ｂの中心軸には、フェルール２０２に支持された光ファイバ２０３のコアが位置する。この位置調整装置３００については更に後述する。
【００７０】
図６（ｂ）に示すように、光ソケット１３７と光回路基板１３０との位置合わせを終えた後に、接着剤１３８を固化して光ソケット１３７を光回路基板１３０に固定する。接着剤１３８は、例えば、光硬化性、熱硬化性等など樹脂を用いることが可能である。
【００７１】
図５（ｅ）、図６（ａ）及び同（ｂ）の工程を必要な回数繰り返して、図８に示すように、光回路基板１３０の複数のサブ領域Ｓに光ソケット１３７を取付けて光トランシーバを組み立てる。このようにして組み立てた基板１３０をサブ領域Ｓ毎に切断線Ｗに沿って切断して多数の光トランシーバを得る。
【００７２】
図２１は、光回路基板１３０をサブ領域Ｓに切断分割する際に用いる切断ステージの好適な一例とその使用状態を説明する説明図である。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＩ−Ｉ’方向の断面図、同図（ｃ）は切断ステージ６００上に光回路基板１３０を載置した状態を示す図である。切断ステージ６００には光回路基板１３０の各サブ領域Ｓに対応する孔６０１が設けられており、この孔６０１に光ソケット１３７のスリーブ１３７ａが収まるよう、光回路基板１３０を切断ステージ６００上に載置する。そして、各孔６０１の内部を減圧して略真空にすることによって、光回路基板１３０を切断ステージ６００に吸着し固定する。
【００７３】
図２２は、切断ステージ６００を使用して、スクライブ装置でスクライブ線をつける工程を説明する説明図である。図２２に示すように、光回路基板１３０を切断ステージ６００上に載置したまま、スクライブ装置を用いて光回路基板１３０の光ソケット１３７が取付けられた面と反対側の表面にスクライブ線６０３を形成する。スクライブ装置の刃６０２は超硬合金やダイヤモンドなどの硬質材料とし、光回路基板１３０に当該刃６０２を押し当てて、Ｘ方向及びＹ方向にスキャンしながら切断線（切断予定線）Ｗに沿ってスクライブ加工を行う。スクライブ線の形成によってガラスくずが発生した場合は窒素ブローなどによって除去する。スクライブ線６０３の形成後、光回路基板１３０を切断ステージ６００から外し、スクライブ線６０３に沿って各サブ領域Ｓに切断する。
【００７４】
また、切断ステージ６００上に載置した光回路基板１３０を、レーザを使用して分割することもできる。例えば、切断開始点にフェムト秒レーザを照射して初期亀裂を形成した後、切断線Ｗに沿ってＣＯ_２レーザでＸ方向及びＹ方向にスキャンすることで、ＣＯ_２レーザの照射により生じた熱応力で初期亀裂を進行させ、光回路基板１３０を切断する。
【００７５】
まずＸ方向に切断してからＹ方向に切断する場合には、Ｙ方向にレーザをスキャンする際、Ｘ方向の切断線に到達するたびに再度フェムト秒レーザを照射して初期亀裂を入れる。そうすることにより、亀裂が途切れる事なく進行するので、既に切断された線に直交するように切断が可能となる。
【００７６】
また、図２３に示すように、回折格子７０１を使用してＣＯ_２レーザビーム７００を分岐し、第１の分岐ビーム７０２の照射によって初期亀裂を形成し、第２の分岐ビーム７０３の照射によって熱応力を生じさせて初期亀裂を進行させることもできる。図中の矢印は、レーザ照射の進行方向を示す。
【００７７】
また、パルスレーザ照射による多光子吸収を利用して光回路基板１３０を切断分割することも可能である。この場合には、強度が非常に大きいパルス発振のフェムト秒レーザまたはＹＡＧレーザを使用することが好適である。図２４に示すように、集光用レンズ８０１を使用してレーザ８００の焦点を基板の内部に結びながら、切断予定線に沿ってＸ方向及びＹ方向にスキャンする。それにより光回路基板１３０の内部に多光子吸収による変質層８０２が生じ、この変質層が表面に及ぶと光回路基板１３０が切断される。
【００７８】
次に、上述した光回路基板１３０を構成するガラス基板１３１に対する低剛性領域の形成方法として、スクライブ装置を用いてスクライブ線を形成する方法、レーザを照射してスクライブ線を形成する方法、レーザ照射による多光子吸収現象を利用して基板内部にクラックを形成する方法のそれぞれについて説明する。
【００７９】
図２５は、スクライブ装置を用いて、ガラス基板１３１に低剛性領域を形成する工程を示す。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＩ−Ｉ’方向の断面図である。スクライブ装置の刃９０１は超硬合金やダイヤモンドなどの硬質材料とし、Ｘ方向及びＹ方向にスキャンしながらスクライブ線９０２を形成する。スクライブ装置上でのガラス基板の位置決めは、例えば、発光素子１３３の発光部や受光素子１３４の受光部の形状、発光素子１３３や受光素子１３４の取り付け用に用意されたアライメントマーク、電極や配線パターン、取り付けられた部品等をアライメントマークとして利用することが出来る。
【００８０】
スクライブ線形成後、ガラス基板１３１に複数の光ソケット１３７を同時に接合するため、通常のスクライブ条件（径１５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのホウ珪酸ガラスの場合、押し込み量０．１５ｍｍ、切断速度２５ｃｍ／ｓ、切断圧力２．０ｋｇ）よりマイクロクラックが入りにくい条件（例えば、径１５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのホウ珪酸ガラスの場合、押し込み量０．１０ｍｍ、切断速度１００ｃｍ／ｓ、切断圧力１．５ｋｇ）で実施する。生じたガラスくずは窒素ブローなどにより除去する。
【００８１】
図２６は、レーザを照射してスクライブ線を形成する工程を説明する図である。まず切断開始点にフェムト秒レーザを照射して初期亀裂を形成した後、ＣＯ_２レーザで切断線Ｗに沿ってＸ方向及びＹ方向にスキャンし、レーザの照射により生じた熱応力で初期亀裂を進行させる。また、スクライブ線がガラス基板１３１の裏側まで達してガラス基板１３１を切断してしまうのを防止するため、ＣＯ_２レーザ９０３が通過した直後の領域９０４に炭酸ガスを吹き付けて直ちに冷却する。
【００８２】
なお、図２３に示すように、回折格子７０１を使用してＣＯ_２レーザビーム７００を分岐し、第１の分岐ビーム７０１の照射によって初期亀裂を形成し、第２の分岐ビーム７０２の照射によって熱応力を生じさせて初期亀裂を進行させることもできる。
【００８３】
また、レーザ照射による多光子吸収現象を利用して基板内部にクラックを形成する場合は、フェムト秒レーザまたはＹＡＧレーザなどを使用する。そして図２４に示した場合と同様に、集光用レンズ８０１を使用してレーザビーム８００の焦点をガラス基板１３０の内部に結びながら、切断予定線に沿ってＸ方向及びＹ方向にスキャンする。それにより基板内部に多光子吸収による変質層８０２が形成され、クラックが生じる。
【００８４】
上述の方法で得られた低剛性領域を有するガラス基板１３１を用いて、図５（ｅ）、図６（ａ）及び同（ｂ）の工程を必要な回数繰り返し、図８に示すように基板１３１の複数のサブ領域Ｓに光ソケット１３７を取り付けて光トランシーバを組み立てる。このようにして組み立てた光回路基板１３０を、その低剛性領域に沿ってサブ領域Ｓ毎に切断分割する。
【００８５】
図９は、光ソケット１３７の取付位置調整を行うために工夫された調整装置（光学ヘッド）の例を説明する説明図である。同図において図２と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００８６】
光学ヘッド３１０は、光ソケット１３７のスリーブ１３７ａの嵌合孔（案内溝）１３７ｂに挿入される、光を透過する円柱状部材のフェルール３１１と、このフェルール３１１の上端部に配置されたハウジング部３１２とを含む。フェルール３１１の下端面には、フェルールアライメントマーク３１３が形成されている。ハウジング部３１２内にはマークを読取るＣＣＤ撮像素子３１４、ＣＣＤ撮像素子３１４上にフェルールアライメントマーク３１３や基板上のアライメントマーク（図１０参照）の読取り像を形成するレンズ３１５、必要によりフェルール３１１の下端面部側を照明するＬＥＤ、水銀ランプ等の照明光源３１６、照明光源３１６の光をフェルール３１１側に導くハーフミラー３１７を含んでいる。
【００８７】
かかる構成によって、照明光源３１６によってスリーブ１３７ａの嵌合孔１３７ｂ底部が照明され、該底部の画像がフェルールアライメントマーク３１３と共にＣＣＤ撮像素子３１４によって読取られる。
【００８８】
かかる光学ヘッド３１０を用いる光ソケット１３７の取付位置調整について説明する。まず、光学ヘッド３１０のフェルール３１１がスリーブ１３７ａ内に隙間なく挿入される。それにより、ＣＣＤ撮像素子３１４によって図１０に示すような撮影画像が得られる。フェルールアライメントマーク３１３が嵌合孔１３７ｂの中央部（円筒部３１１の下端面の中心位置）あるいは画面３１４ａの中央部に位置する。上述したように、照明光源３１６によって嵌合孔１３７ｂの底部を照明し、面発光レーザ１３３上のアライメントマーク１３２ａとフェルールアライメントマーク３１３とを照射する。アライメントマーク１３２ａは、光ソケット１３７の取付調整のために特に用意された位置合わせマークの他、例えば、発光素子１３３の発光部や受光素子１３４の受光部の形状、発光素子１３３や受光素子１３４の取り付け用に用意されたアライメントマーク、電極や配線パターン、取り付けられた部品等をアライメントマークとして利用することが出来る。これ等は対象体としてＣＣＤ撮像素子３１４による撮影の対象とされる。アライメントマークを照射した光は反射してレンズ３１５に入射し、集光されてＣＣＤ撮像素子３１４に各アライメントマークの像を形成する。ＣＣＤ撮像素子３１４は、多数の読取り画素を配列してアライメントマーク像を画像信号に変換する。この信号をコンピュータシステム３２０によって画像処理し、各アライメントマークの位置を判別し、両アライメントマークが重なるように、光ソケット１３７の位置を基板１３０に対して相対的に移動する（図６（ａ）参照）。図１０に示す例では、光回路基板１３０と光ソケット１３７とを相対的に適宜移動して、基板上の「Ｃ」状のアライメントマーク１３２ａの中心位置がフェルールのアライメントマーク３１３と重なるようにする。その後、接着剤１３８を固化させる。光ソケット１３７が複数のスリーブ１３７ａを備えて、複数の光ファイバを接続するものである場合には、少なくとも２箇所のスリーブ１３７ａの嵌合孔１３７ｂで上述の位置合わせを行うことで複数光ファイバ端子の光ソケットの取付位置調整を行うことが可能である。
【００８９】
このようにして、１つの光軸３１８上に光素子１３３（あるいは１３４）、結合レンズ１３５（あるいは１３６）、光ファイバ２０３を揃えることができ、光コネクタにおける接続ロスを低減することが可能となる。なお、上述した調整方法は、従来のカンパッケージに光ソケットを取り付ける場合においても適用することが可能である。
【００９０】
また、光ヘッド３１０は上記構成の他にも種々の構成例が考えられる。以下に、光ヘッド３１０の他の構成例について図面を参照して説明する。
【００９１】
図１１は、光ヘッド３１０のフェルール３１３の他の構成例を示している。フェルール３１３は、上述した図９に示すような円柱状のものみならず、図１１に示すように、中空の円筒状の部材を用いて構成しても良い。
【００９２】
図１２は、光ヘッド３１０のフェルール３１３の他の構成例を示している。同図において図９と対応する部分に同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。この例では、中空の円筒状の部材を用いて構成したフェルール３１３内に更に小型レンズ３１１ａを設けている。このレンズ３１１ａによってアライメントマーク３１３や基板１３０からの反射光をレンズ３１５の光軸３１８に対して平行な光線とし、ＣＣＤ撮像素子３１８に入射する光線、光量を増加する。これは光学系の開口数ＮＡを等価的に増加することになり、撮影画像の画質の向上が図られる。
【００９３】
図１３は、光ヘッド３１０のフェルール３１３の他の構成例を示している。同図において図９と対応する部分に同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。この例では、フェルール３１１部分を多数の光ファイバの束３１１ｂによって構成している。このような構成によれば、可撓性の光ファイバによってハウジング３１２の位置を光回路基板１３０の位置から離間させ、所望の位置や姿勢に置くことが可能となる。
【００９４】
図１４は、光回路基板のレンズ１３５、１３６の他の形成例を説明する図である。この例では、金型を使用してレンズ形成を行っている。
【００９５】
まず、図１４（ａ）に示すように、光回路基板１３０に、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂、例えば、紫外線を照射することによって硬化する光硬化性接着剤１３８を塗布した光ソケット１３７を位置合わせして（粗調整）暫定的に取り付ける。光ソケット１３７のスリーブ１３７ａ内に円柱状の金型４０１を嵌合孔１３７ｂに沿って挿入する。この金型４０１の先端部には、結合レンズ１３５（あるいは１３６）に対応した形状が形成されている。金型４０１を嵌合孔１３７ｂに沿って押し込むと、嵌合孔１３７ｂ内の樹脂１３８が当該型部分に集まる。なお、光硬化性接着剤１３８を型部分に塗布してスリーブ１３７ａの嵌合孔１３７ｂに挿入することとしても良い。金型４０１の先端部と、スリーブ１３７ａの壁と、光回路基板１３０のガラス基板面とによって画定される部分の空間形状は屈折レンズやフレネルレンズ等の形状となる。円柱状の金型４０１の中心軸と当該レンズの中心軸（光軸）は一致する。
【００９６】
この状態で必要により、金型４０１と光ソケット１３７とをガラス基板１３１に対して相対的に移動させてレンズの中心に基板の光学素子のアライメントマーク（例えば、電極や配線パターン等）に正確に位置合わせを行う（微調整）。例えば、光回路基板１３０の光素子側からカメラでガラス基板１３１を通して金型４０１を見ることによって基板１３０のアライメントマークと金型のパターンとを比較して両者の位置調整を行うことが可能である。
【００９７】
次に、図１４（ｂ）に示すように、紫外線を照射して接着剤１３８を固化させ、光ソケット１３７の基板１３０への固定とレンズ１３５の形状の固定化とを図る。その後、金型４０１を引き抜く。
【００９８】
この例では、金型４０１を使用してレンズ形成と光ソケットの取り付けとを同じ工程で行うので、上述した、図５（ｄ）乃至図６（ａ）のレンズ取り付け、光ソケット取付け、アライメント調整の各工程を同時に行うことが可能となる。
【００９９】
図１５は、他の実施例を示している。図１５（ａ）はこの実施例の光結合ユニット部１３を光プラグの挿入口側から見た説明図である。同図（ｂ）は、光結合ユニット１３の断面図である。両図において図２と対応する部分には、同一符号を付し、かかる部分に説明は省略する。
【０１００】
この実施例では光ソケット１３７と光回路基板１３０との取り付け強度を高めている。また、光ソケット１３７の光回路基板１３０への取付け精度を確保しつつ組み立てを容易にしている。
【０１０１】
このため、本実施例では、図１５（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、光ソケット１３７の少なくとも２箇所に突起（ガイドピン）１３７ｄが形成されている。これ等ガイドピン１３７ｄは、これ等のガイドピン１３７ｄに対応してガラス基板１３０に形成されたガイド穴１３１ａに挿入されている。
【０１０２】
この実施例の組み立て工程においては、図１６に示すように、ガラス基板１３１には、予め所定の位置に所定の径のガイド穴１３１ａがフォトリソグラフィなどによって高精度に形成される。光素子及び結合レンズはこのガイド穴１３１ａを基準にして所定の位置に取り付けることもできる。このガラス基板１３１に配線パターン１３２を形成し、部品の装着を行って（図９参照）、光ソケット１３７の取付を行う（図１０参照）。
【０１０３】
光ソケット１３７はガイド穴１３１ａの中心を基準として所定の位置に所定の深さのガイドピン１３７ｄを精密に形成する。この光ソケット１３７のガイドピン１３７ｄとガラス基板１３１のガイド穴１３１ａとを嵌め合わせてガラス基板１３１にソケット１３７を取付ける。更に、ガイドピン１３７ｄとガラス基板１３１とを接着剤１３８で接着することによって両者が強固に固定される。
【０１０４】
また、結合レンズを内蔵した光ソケットを用いて光トランシーバを構成することも可能である。
【０１０５】
図１７及び図１８は、レンズ内蔵型の光ソケットを用いる実施例について説明する図である。図１７及び図１８では、レンズ内蔵型の光ソケット４３７に光プラグ２００が取り付けられた状態が示されている。両図において図３と対応する部分には、同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【０１０６】
図１７に示す光ソケット４３７は、結合レンズ４３５を内蔵している。そして、図１７に示す実施例では、上述した実施例においてガラス基板（透明基板）１３１の内側表面に配置されていた結合レンズ１３５が省略されている。
【０１０７】
光ソケット４３７の円筒状のスリーブ４３７ａ内に光プラグ２００の円柱状のフェルール２０２が挿入され、フェルール２０２はプラグハウジング２０１によって保護されている。光ソケット４３７と光プラグ２００とは、図示しない係止手段によって固定される。係止手段は、例えば、プラグハウジング２０１に設けられた開閉可能なフックと光ソケット４３７に設けられた該フックが係合するスタッドである。光ファイバ２０３のコアから放射された光はスリーブ４３７ａに内蔵されている結合レンズ４３５、ガラス基板１３１を経て受光素子１３４上に収束（あるいは集光）される。また、発光素子１３３から出射された光はガラス基板１３１、結合レンズ４３５を経て、光ファイバ２０３端部のコア部分に収束される。
【０１０８】
図１８に示す光ソケット４３７’は、上述した図１７に示した光ソケット４３７と同様の構造を有しており、少なくとも２箇所にガイドピン４３７ｄが形成された点が異なっている。これ等ガイドピン４３７ｄは、これ等のガイドピン４３７ｄに対応してガラス基板１３０に形成されたガイド穴１３１ａに挿入されている。この実施例では、上述した図１５等において説明した実施例と同様に、光ソケット４３７と光回路基板１３０との取り付け強度を高めることが可能となり、かつ光ソケット４３７の光回路基板１３０への取付け精度を確保しつつ組み立てを容易にすることが可能となる。
【０１０９】
図１７に示す光ソケット４３７あるいは図１８に示す光ソケット４３７’を用いた場合の光トランシーバの製造工程は、基本的に、上述した図５等において説明した実施例と同様であるが、ガラス基板１３１上に結合レンズ１３５を形成する必要がなくなることから、製造工程を簡略化することが可能となる。
【０１１０】
図１９及び図２０は、本発明の利点を説明するための比較例の光トランシーバを示している。図１９は、比較例の光トランシーバの筐体の断面図であり、図１（ｂ）と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【０１１１】
比較例においても、外部から回路基板１２１にリードフレーム１２５を介して電気信号が供給される。回路基板１２１には、並直列変換回路１２、レーザダイオードを駆動する駆動回路１２２などが実装されている。レーザダイオードは金属のカンパッケージ５０１内に実装されている。レーザダイオードから出射したビームはカンパッケージ５０１の窓に取り付けられたボールレンズ５０２で集光され、光ソケット１３７のスリーブの挿入孔中心部に集光する。
【０１１２】
図２０は、比較例の光コネクタ部分を示している。光プラグ２００の中心部には光ファイバ２０３を中心に固定したフェルール２０２が挿入されている。光プラグ２００をソケット１３７に接続すると、ボールレンズ５０２で集光された光が光ファイバ２０３のコアの中心に入射する。
【０１１３】
このような比較例の構成では、カンパッケージ５０１内へのレーザダイオードチップの取付け、該チップとリード線とのボンデイング、カンパッケージ窓へのボールレンズの接着、レンズ付きカンパッケージの組立てなどの工程が必要となる。更に、このカンパッケージをソケットのスリーブの一方の穴に挿入し、他方からファイバを支持するフェルールを挿入し、レーザダイオードを発光させて一番効率よく、光が伝送する位置でカンパッケージとスリーブとを接着して固定する。その後、カンパッケージのリード線を回路基板に半田付けして終了する。
【０１１４】
このような構成の比較例の光トランシーバは、三次元的な構造をしているため、構成部品を組み立てる際には、複雑な位置合わせをしなければならない。これに対して、本発明の実施例によれば、光透過性の基板を利用して光トランシーバを形成しているので、略二次元的な位置合わせで組立てを行うことが可能となって具合がよい。
【０１１５】
以上説明したように、本発明の実施例によれば、光トランシーバの光結合ユニットを透明基板の一面側に配線と光素子を配置し、該基板の他面側に結合レンズとスリーブを配置する構成によって得ている。かかる構成とすることによって、一枚の基板上に配線パターンや結合レンズのセットを多数組形成し、これをサブ基板に切り出すことによって製造することができ、量産工程にむく。
【０１１６】
また、位置調整装置のフェルールアライメントマークを基板のアライメントマーク上に重なるようにして固着前のスリーブとレンズの位置とを手動又は自動で二次元に移動して合わせればよく、簡単で自動化にも向く。
【０１１７】
また、ガラス基板をスライドさせながら素子やスリーブの実装を連続的に高速で行える。
【０１１８】
また、ガラス基板をスライドさせながら個々の仮結合ユニットの検査、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の出力調整、発光ダイオード（ＰＤ）の感度調整が可能となる。
【０１１９】
また、実施例の光学ヘッドを用いた調整方法によれば、ＣＣＤ撮像素子で撮像することにより、例えば、フェルールアライメントマークと発光素子又は受光素子上のアライメントマークの相対的な位置関係を画像処理によって正確に検出できるので、位置検出と移動のループ回数を少なくすることで高速な位置決めが可能となる。
【０１２０】
このようにして、従来の個別にパーツの実装や組立を行う方式と比較して、大きくコストダウンが可能となる。
【０１２１】
なお、本発明は上記実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において他にも各種の実施態様が考えられる。例えば、光素子と光ファイバとの間（すなわち光軸上）に配置される集光手段としてのレンズを複数用いるようにすることも好適である。
【０１２２】
図２７及び図２８は、光軸上に集光手段を複数配置する場合の光トランシーバの構成例を説明する図であり、光トランシーバに含まれる光結合ユニットの部分が詳細に示されている。
【０１２３】
図２７に示す光結合ユニット１３ａは、透明なガラス基板１３１に、配線膜１３２、発光素子１３３、受光素子１３４、結合レンズ１３５等を配置してなる光回路基板１３０と、光ファイバ２０３の一端に設けられた光プラグ２００と接続される光ソケット４５７と、光回路基板１３０の他方面に光ソケット４５７を取り付ける接合膜１３８等によって構成される。そして、本例の光ソケット４５７はその端部近傍、より具体的にはガラス基板１３１と当接する側に設けられた中空のハウジング部の内側であって、光素子１３３又は１３４と対向する位置に配置される結合レンズ４５８を備えている。すなわち、本例では、光軸上に集光手段としての結合レンズ１３５及び結合レンズ４５８の２つのレンズが配置されている。また、本例では、結合レンズ１３５と結合レンズ４５８の間を通過する光がほぼ平行となる（コリメートされる）ようにそれぞれの焦点距離が設定されている。光ソケット４５７と結合レンズ４５８は、成形金型を用いて一体に成形することにより、スリーブ４５７ａと結合レンズ４５８を精度よく位置合わせして形成されている。
【０１２４】
このような構成により、結合レンズ１３５によって集光される光（光素子１３３からの出射光）が結合レンズ４５８の有効径内に入るようにし、或いは結合レンズ４５８により集光される光（光ファイバからの出射光）が結合レンズ１３５の有効径内に入るようにすれば、光素子１３３と光ファイバ２０３との相互間の光結合を図ることが可能となる。したがって、光ソケットと光素子の相互間の位置合わせ（アライメント調整）が非常に容易となり、製造プロセスの簡略化によるコスト削減が可能となる。なお、結合レンズ４５８は、上述した図１７又は図１８に示すような形態で配置されていてもよい。
【０１２５】
また、図２８に示す光結合ユニット１３ｂは、基本的に上述した図２７に示す構成例とほとんど同様の構成を有しており、光ソケット４５７’の端部のハウジング部に更に切り欠き部が設けられ、当該切り欠き部に光回路基板１３０を嵌め合わせることによって両者の位置合わせがなされている点が異なっている。このように、光軸上に集光手段を複数配置する場合には、位置合わせ精度の要求が非常に低くなることから複雑なアライメント調整がそれほど必要なくなるので、図２８に示すような製造の容易な構造を採用することも可能となる。
【０１２６】
また、本発明では、光ファイバ、集光手段及び光素子が１つの光軸上に揃うように光ソケット、集光手段及び光素子をそれぞれ光透過性の基板により支持することを特徴としており、その一態様として上述した実施例では、直線状の光軸を設定した場合の光トランシーバの構成例を説明していたが、当該光軸は必ずしも直線状のものに限定されるものではない。
【０１２７】
図２９は、光トランシーバの他の構成例を説明する図である。同図に示す光トランシーバ１０００は、光ファイバの一端部に設けられた光プラグ１２００を取付けるための光ソケット１１３７と、光を集光する集光手段としての結合レンズアレイ１１３４と、供給される電気信号に応じて発光するＶＣＳＥＬ等の発光素子又は供給される受光信号に応じて電気信号を発生する受光素子からなる光素子１１３３と、光ファイバ、結合レンズアレイ１１３４及び光素子１１３３が１つの光軸上に揃うように光ソケット１１３７、結合レンズアレイ１１３４及び光素子１１３３をそれぞれ支持する光透過性の基板１１３１と、を含んで構成されている。そして、本例では、光ファイバの延在方向と基板１１３１とが略平行となるように光ソケット１１３７が基板１１３１上に配置されており、光素子１１３３から出力される光又は光ファイバから出射される光の進路を略９０度変更する反射板１１３５が光ソケット１１３７の一方端側に配置されている。このように、本発明において「１つの光軸」とは直線状の場合以外にも、図２９に示す例のように方向が途中で変わっている場合も含み、その場合であっても上記したような本発明の作用効果を奏することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光トランシーバの実施の形態を説明する説明図である。
【図２】図２は、２組の端子を有する光ソケット部分を説明する説明図である。
【図３】図３は、光ソケットと光プラグとの接続状態を説明する説明図である。
【図４】図４は、１組の端子を有する光ソケット部分を説明する説明図である。
【図５】図５は、光トランシーバの製造工程を説明する工程図である。
【図６】図６は、光トランシーバの製造工程に置け光ソケットの配置位置調整を説明する工程図である。
【図７】図７は、基板への配線パターンの形成例を説明する説明図である。
【図８】図８は、基板への光ソケットの取り付け例を説明する説明図である。
【図９】図９は、光ヘッドの例を説明する説明図である。
【図１０】図１０は、撮像素子に読取られた画像の例を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、光ヘッドのフェルールの他の構成例（筒状体）を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、光ヘッドのフェルールの他の構成例（レンズ内臓）を説明する説明図である。
【図１３】図１３は、光ヘッドのフェルールの他の構成例（光ファイバ使用）を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、光ソケットの嵌合孔に金型を入れてレンズを形成する例を説明する説明図である。
【図１５】図１５は、基板と光ソケットにそれぞれ取付用孔及び取付用突起を設けて組み立てる例を説明する説明図である。
【図１６】図１６は、基板に取付用孔を形成する例を説明する説明図である。
【図１７】図１７は、レンズ内蔵型の光ソケットを用いる実施例について説明する図である。
【図１８】図１８は、レンズ内蔵型の光ソケットを用いる実施例について説明する図である。
【図１９】図１９は、比較例の光トランシーバの例を説明する説明図である。
【図２０】図２０は、比較例の光コネクタの例を説明する説明図である。
【図２１】図２１は、基板を切断分割する際に用いる切断ステージの例とその使用状態を説明する説明図である。
【図２２】図２２は、切断ステージを使用して、スクライブ装置でスクライブ線をつける工程を説明する説明図である。
【図２３】図２３は、回折格子を使用してレーザビームを分岐させる例を説明する説明図である。
【図２４】図２４は、集光用レンズを使用してレーザの焦点を基板内部に結び、基板内部に多光子吸収による変質層を形成する例を説明する説明図である。
【図２５】図２５は、光ソケットを取り付ける前に、スクライブ装置を用いてガラス基板にスクライブ線を形成する例を説明する説明図である。
【図２６】図２６は、光ソケットを取り付ける前に、基板表面にレーザを照射し、照射した直後に炭酸ガスで冷却してスクライブ線を形成する例を説明する説明図である。
【図２７】図２７は、光軸上に集光手段を複数配置する場合の光トランシーバの構成例を説明する図である。
【図２８】図２８は、光軸上に集光手段を複数配置する場合の光トランシーバの構成例を説明する図である。
【図２９】図２９は、光トランシーバの他の構成例を説明する図である。
【符号の説明】
１１…筐体、　１３１…ガラス基板、　１３３、１３４…光素子、　１３５、１３６…結合レンズ、　１３７…光ソケット、　２００…光プラグ

Claims (35)

1. 光ファイバの一端部に設けられた光プラグを取付けるための光ソケットと、
   光を集光する集光手段と、
   供給される電気信号に応じて発光し又は供給される受光信号に応じて電気信号を発生する光素子と、
   前記光ファイバ、前記集光手段及び前記光素子が１つの光軸上に揃うように前記光ソケット、前記集光手段及び前記光素子をそれぞれ支持する光透過性の基板と、
   を含む光トランシーバ。
2. 第１及び第２の光ファイバの各一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットと、
   光を集光する第１及び第２の集光手段と、
   供給される電気信号に応じて発光する発光素子と、
   供給される受光信号に応じて電気信号を発生する受光素子と、
   前記第１の光ファイバ、前記第１の集光手段及び前記発光素子が第１の光軸上に揃い、前記第２の光ファイバ、前記第２の集光手段及び前記受光素子が第２の光軸上に揃うように前記光ソケット、前記第１及び第２の集光手段、前記発光素子及び前記受光素子をそれぞれ支持する光透過性の基板と、
   を含む光トランシーバ。
3. 前記光素子は前記基板の一方面に配置され、前記集光手段及び前記光ソケットは前記基板の他方面の前記光素子に対応する位置に配置される、請求項１に記載の光トランシーバ。
4. 前記光素子は前記基板の一方面に配置され、前記光ソケットは前記基板の他方面の前記光素子に対応する位置に配置され、
   前記集光手段は、その一が前記基板の他方面の前記光素子に対応する位置に配置されると共に他の一が前記光ソケットの端部近傍の前記光素子と対向する位置に配置される、請求項１に記載の光トランシーバ。
5. 前記発光素子及び前記受光素子は前記基板の一方面に配置され、前記第１及び第２の集光手段と前記光ソケットは前記基板の他方面に配置されると共に、前記第１及び第２の集光手段は前記発光素子及び前記受光素子にそれぞれ対応する前記基板の他方面の位置に配置される、請求項２に記載の光トランシーバ。
6. 前記光素子は前記基板の一方面に配置され、前記光ソケットは前記基板の他方面の前記光素子に対応する位置に配置され、
   前記第１及び第２の集光手段のそれぞれは、その一が前記基板の他方面の前記光素子に対応する位置に配置されると共に他の一が前記光ソケットの端部近傍の前記光素子と対向する位置に配置される、請求項２に記載の光トランシーバ。
7. 前記基板はガラス基板である、請求項１乃至６のいずれかに記載の光トランシーバ。
8. 前記基板は少なくとも２つのガイド穴を含み、
   前記光ソケットは各ガイド穴にそれぞれ挿入される複数のガイドピンを有する、請求項１乃至７のいずれかに記載の光トランシーバ。
9. 前記光ソケットは前記基板と接合される、請求項１乃至８いずれかに記載の光トランシーバ。
10. 前記集光手段は、屈折型レンズ、フレネル型レンズ及びセルフォック型レンズのいずれかによって構成される、請求項１乃至９のいずれかに記載の光トランシーバ。
11. 前記光素子又は前記発光素子は、面発光型レーザである、請求項１乃至１０のいずれかに記載の光トランシーバ。
12. 光透過性の基板の一方の面に配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、
    この配線膜の予め定められた位置に発光または受光機能を備える光素子を接続する工程と、
    前記基板の他方の面にレンズを配置する工程と、
    前記基板の他方の面に光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットを取り付ける工程と、
    を含む光トランシーバの製造方法。
13. 光透過性の基板の一方の面に配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、
    この配線膜の予め定められた位置に発光または受光機能を備える光素子を接続する工程と、
    前記基板の他方の面に光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットであって、レンズを内蔵する光ソケットを取り付ける工程と、
    を含む光トランシーバの製造方法。
14. 光透過性の基板の予め定められた位置にガイド穴を形成する工程と、
    前記基板の一方の面に前記ガイド穴と整合するように位置決めして配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、
    前記ガイド穴を基準として前記基板の他方の面に光素子を位置決めし、この光素子を前記配線パターンの配線膜に接続する工程と、
    前記ガイド穴を基準として前記基板の他方の面にレンズの位置を決め、このレンズを該基板に取り付ける工程と、
    前記基板の他方の面から前記ガイド穴に、光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットに設けられたガイドピンを挿入して該光ソケットの前記基板への位置決めと取り付けとを行う工程と、
    を含む光トランシーバの製造方法。
15. 光透過性の基板の予め定められた位置にガイド穴を形成する工程と、
    前記基板の一方の面に前記ガイド穴と整合するように位置決めして配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、
    前記ガイド穴を基準として前記基板の他方の面に光素子を位置決めし、この光素子を前記配線パターンの配線膜に接続する工程と、
    前記基板の他方の面から前記ガイド穴に、光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットであってレンズを内蔵している光ソケットに設けられたガイドピンを挿入して該光ソケットの前記基板への位置決めと取り付けとを行う工程と、
    を含む光トランシーバの製造方法。
16. 前記ガイド穴及び前記ガイドピンは前記基板及び前記光ソケットの各々に少なくとも２つずつ設けられる、請求項１４又は１５に記載の光トランシーバの製造方法。
17. 前記光ファイバの一端部は前記光プラグの中央部に設けられた円柱状のフェルールによって支持され、このフェルールは前記光ソケットに設けられた円筒状の嵌合孔を有するスリーブに挿入され、前記嵌合孔の底部に前記レンズが配置される、請求項１２乃至１６のいずれかに記載の光トランシーバの製造方法。
18. 基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、
    前記複数箇所の単位配線パターンに対応して前記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、
    前記基板の他方の面に前記複数の光素子に対応して複数のレンズをそれぞれ配置するレンズ配置工程と、
    前記基板の他方の面に前記光素子及び前記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、
    前記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、
    を含む光トランシーバの製造方法。
19. 基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、
    前記複数箇所の単位配線パターンに対応して前記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、
    前記基板の他方の面に前記光素子及び前記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有するとともに、レンズを内蔵する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、
    前記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、
    を含む光トランシーバの製造方法。
20. 前記光ソケット取付工程は、前記光素子と前記レンズとを結ぶ光軸上に前記嵌合孔の中心が存在するように前記光ソケットの位置を調整した後、該光ソケットを前記基板に固定する工程を含む、請求項１８又は１９に記載の光トランシーバの製造方法。
21. 前記レンズ配置工程は、レンズ形状の型を用いた樹脂成形によって複数のレンズを同時に形成する工程を含む、請求項１８に記載の光トランシーバの製造方法。
22. 前記レンズ配置工程は、前記基板の上に液体の硬化性樹脂材料を付着し、この樹脂材料の表面張力によって略球状面を形成し、これを硬化させることによって前記レンズを形成する工程を含む、請求項１８に記載の光トランシーバの製造方法。
23. 前記切断工程は、前記基板を、前記光ソケットのスリーブを収める切断ステージの上に載置する工程を含む、請求項１８又は１９に記載の光トランシーバの製造方法。
24. 前記切断工程は、前記基板表面の切断予定線に沿ってスクライブ線を形成する工程と、前記スクライブ線に沿って前記基板を切断し、前記各単位配線パターンを含む領域毎に分割する工程とを含む、請求項１８又は１９に記載の光トランシーバ製造方法。
25. 前記切断工程は、前記基板の切断開始点に初期亀裂を形成し、この初期亀裂をレーザの照射により発生した熱応力を利用して切断予定線に沿って進行させることにより前記基板を切断し、前記各単位配線パターンを含む領域毎に分割する工程を含む、請求項１８又は１９に記載の光トランシーバ製造方法。
26. 前記分割する工程は、照射するレーザを回折格子によって分岐させ、第一の分岐ビームの照射により初期亀裂を形成し、第二の分岐ビームの照射によって生じる熱応力を利用してこの初期亀裂を切断予定線に沿って進行させる、請求項２５に記載の光トランシーバ製造方法。
27. 前記切断工程は、前記基板内部に焦点を合わせてレーザ光を照射し、前記基板の切断予定線に沿って前記基板内部に多光子吸収による変質層を形成する工程を含む、請求項１８又は１９に記載の光トランシーバ製造方法。
28. 基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、
    前記複数箇所の単位配線パターンに対応して前記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、
    前記基板の他方の面に前記複数の光素子に対応して複数のレンズをそれぞれ配置するレンズ配置工程と、
    光素子配置工程又はレンズ配置工程の後に上記基板の切断予定線に沿って低剛性領域を設ける低剛性領域形成工程と、
    前記基板の他方の面に前記光素子及び前記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、
    前記低剛性領域に沿って前記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、
    を含む光トランシーバの製造方法。
29. 基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、
    前記複数箇所の単位配線パターンに対応して前記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、
    前記基板の切断予定線に沿って低剛性領域を設ける低剛性領域形成工程と、
    前記基板の他方の面に前記光素子及び前記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有するとともに、レンズを内蔵する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、
    前記低剛性領域に沿って前記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、
    を含む光トランシーバの製造方法。
30. 前記低剛性領域形成工程は、前記基板表面に硬質材料を用いてスクライブ線を入れる工程を含む、請求項２８又は２９に記載の光トランシーバの製造方法。
31. 前記低剛性領域形成工程は、前記基板の切断開始点に初期亀裂を形成し、この初期亀裂をレーザの照射により発生した熱応力を利用して切断予定線に沿って進行させる工程と、レーザが通過した直後の領域を直ちに冷却して、前記基板が切断されるのを防ぐ工程とを含む、請求項２８又は２９に記載の光トランシーバの製造方法。
32. 前記低剛性領域を設ける工程は、前記基板内部に焦点を合わせてレーザ光を照射し、前記基板の切断予定線に沿って前記基板内部に多光子吸収による変質層を形成する工程を含む、請求項２８又は２９に記載の光トランシーバの製造方法。
33. 基板とこの基板の一部を露出する嵌合孔を有する光ソケットとを硬化性樹脂を介して一時的に取り付ける工程と、
    前記光ソケットの嵌合孔にレンズの型を挿入し、該嵌合孔内の前記硬化性樹脂を嵌合孔底部の基板上に集めてレンズ形状にする工程と、
    前記硬化性樹脂を硬化して前記基板に前記光ソケットを固定すると共に、前記基板上に集められた硬化性樹脂を硬化してレンズを形成する工程と、
    前記光ソケットの嵌合孔から前記レンズの型を抜き出し嵌合孔を形成する工程と、
    を含む光コネクタ基板の製造方法。
34. 前記嵌合孔は光ファイバの端部を支持する光プラグの装着を案内する案内溝を兼ねる、請求項３３に記載の光コネクタ基板の製造方法。
35. 前記硬化性樹脂は、光硬化性又は熱硬化性の光透過性樹脂である請求項３３又は３４に記載の光コネクタ基板の製造方法。

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