JP2005024813A - 複合光学装置およびその製造方法 - Google Patents
複合光学装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005024813A JP2005024813A JP2003189247A JP2003189247A JP2005024813A JP 2005024813 A JP2005024813 A JP 2005024813A JP 2003189247 A JP2003189247 A JP 2003189247A JP 2003189247 A JP2003189247 A JP 2003189247A JP 2005024813 A JP2005024813 A JP 2005024813A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical element
- resin
- composite
- light
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
Abstract
【課題】低い製造コストでかつ高い結合効率を実現可能な複合光学装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】光を出射する第１の光学素子（面発光レーザー）と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子（光ファイバー）と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きくなっている。
【選択図】 図１
【解決手段】光を出射する第１の光学素子（面発光レーザー）と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子（光ファイバー）と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きくなっている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光インターコネクションなどに利用される複合光学装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
面発光レーザーやフォトダイオードは、並列光インターコネクションのキーデバイスとして、その有用性が高まっている。その実用化においては、光を制御する実装が必要となり、従来の電気部品実装に比べて高い実装精度が要求されている。特に、光ファイバーや導波路などと発光素子や受光素子とを接合するコネクター部は、高い精度の実装を行わないと、大きな光損失が生じることから、様々な研究がなされている。また、シングルモードの光ファイバーなどはそのコア径が数μｍと小さいことから、発光素子から発せられる光をレンズなどによって集光して、光結合する方法が取られている。
【０００３】
近年、半導体プロセスなどを駆使し、非常に高精度に加工された部材を利用し、その部材の面を基準面にそれぞれ光学素子を実装する方法が実用化されている。この高精度に加工された部材をＭＯＢ（Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｅｎｃｈ）と呼び、ＭＯＢ実装法として、様々な要求を満足する上で、非常に重要な技術である。しかし、このような実装方法においては、その製造コストの面で、大きな課題が残されている。
【０００４】
他にも、マイクロレンズなどの光学素子をＭＯＢの利用なしで、直接、面発光レーザーに貼り付ける方法も検討されている（例えば特許文献１（図２０）、特許文献２（図２１）、特許文献３（図２２））。
【０００５】
すなわち、特許文献１（図２０）の実装方法では、マイクロレンズをインクジェット方式によって、面発光レーザーの上部に付けるもので、その実装精度は低い。また、レンズの形状はインクジェットによるリフロー法であるため、自由度の小さい球面形状となる。リフロー法によるレジスト形成後に、エッチングする時の選択比をコントロールして非球面を形成する方法はあるが、高精度のコントロールは難しく、精度のあるレンズは困難である。
【０００６】
また、特許文献２（図２１）では、面発光レーザーの出射部に屈折率分布レンズを形成するものであるが、この屈折率分布レンズでは、ＮＡの大きいような急角度の屈折は難しい。また、通常のレンズがその界面において、屈折率が離散的に変わるのに対し、屈折率分布レンズは、その屈折率が連続的に変化するため、屈折角が一意に決まらない。そのため、クロストークなどの問題が発生する。
【０００７】
また、特許文献３（図２２）では、面発光レーザーの発光部に、樹脂でマイクロレンズの形を作っている。このようにマイクロレンズを作る事で、概ね全ての光を屈折する事ができる。しかし、この方法では、樹脂を溶かし、その表面張力で形状を作るリフロー法を採用しているので、その形状は球面に限られる。また、樹脂をリフローしそのままレンズとして用いているので、レンズ内の屈折率分布が存在しやすく、波面収差の大きく、精度の高いコリメート光を作る事ができない。
【０００８】
また、レンズでは、そのレンズ形状の誤差を含み、そのレンズの公差を実現するために、非常に高価な部品を加える必要がある。従って、レンズなどを利用しないで、かつ、光の集光機能を発現し、実装精度の公差を緩める素子が必要とされている。
【０００９】
以上の様に、実装による誤差が大きいと光の結合効率が低下し、高い実装精度を要求する製造方法やマイクロレンズを挟む製造方法ではコストが上昇する。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１８５７５２号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−５３２４２８号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平９−０７２７５９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低い製造コストでかつ高い結合効率を実現可能な複合光学装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光を出射する第１の光学素子と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きいことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子と第２の光学素子とを配置した後に液状の樹脂を硬化したものとなっていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面における前記樹脂の濡れ性は、コア領域の方が他の領域に比べて大きいことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面には、ＴｉＯ２膜が形成されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面におけるコア領域が凸状になっていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、発光素子であり、前記第２の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であり、前記第２の光学素子は、受光素子であることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項８記載の発明は、第１の光学素子の上に液状の樹脂を塗布する工程と、
第２の光学素子をその樹脂に接触する工程と、
第２の光学素子を引き上げ、第１の光学素子と第２の光学素子との距離を一定に保つ工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有していることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の複合光学装置の製造方法において、第２の光学素子を作製する際に、コアを伝播する光を利用して樹脂を硬化することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
実装精度は通常の電気部品では数百μｍであり、それ以上精度を向上させると、それだけ実装に対する製造コストが上昇する。低い実装精度においても、高い結合効率が実現できる方法が必要である。実装による誤差が生じた場合には、それを補正できるような導波路の機能を有した光コネクターが必要である。この機能はマイクロレンズが有するが、マイクロレンズを利用するとコストがかさむ要因となる。
【００２５】
このような問題を解決するため、本発明の第１の実施形態は、光を出射する第１の光学素子と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きいことを特徴としている。
【００２６】
このような構成では、第１の光学素子から出射された光は、光コネクターの導波路の機能によって、効率的に第２の光学素子に導かれる。この時、光コネクターの第２の光学素子との接触面積を、第２の光学素子の光を伝播する領域（光ファイバーのコア領域のような領域）と同等にする事で、結合効率は高まる。第１の光学素子と光コネクターとの接触面は、後述する図１に示す様に光の出射領域だけに限らない。第１の光学素子と光コネクターとの接触面は、第１の光学素子の光の出射領域を含みその周辺を接触面積としている。このような形状であれば、例えば図１に示す様に、第２の光学素子（図１の例では、光ファイバー）が第１の光学素子（図１の例では、面発光レーザー）の正面に正確に配置される必要はない。これは、実装する際の公差となり、この許容される量が大きいことによって、実装製造コストが低減する。これは、例えば図１に示す様に、光が光コネクターの導波路機能によって、任意の位置に導かれる事によっている。
【００２７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態の光コネクターが、第１の光学素子と第２の光学素子とを配置した後に液状の樹脂を硬化したものとなっていることを特徴としている。
【００２８】
第１の光学素子と第２の光学素子を配置したときに初めて、それぞれの配置誤差が決定され（実装による誤差の大きさ，その方向は、それぞれ、その実装した個体によって異なる）、その誤差に対応した光コネクターの形状（導波路形状）が求められる。このように、第１，第２の光学素子を配置した後にそれをつなぐ光コネクターの形状が決まれば、それぞれの配置誤差に対応した光コネクター形状が選択できる。
【００２９】
（第３の実施形態）
第１の光学素子から出射された光が効率良く第２の光学素子に導かれる必要がある。そのためには、第２の光学素子の光が導かれる必要がある領域（コア領域）を中心に円錐形の光コネクターが望まれる。ここで、定義したコア領域は、光ファイバーなどで言われるコアとほぼ同じ意味で用いる。つまり、第２の光学素子にも、光ファイバーのようにクラッドとコアがあり、コアの中に光が閉じ込められている形態を示している。また、第２の光学素子がフォトダイオードなどの受光素子の場合には、コアは、その受光部を指し、それ以外の領域と区別する。第２の光学素子はコア領域のみに光コネクターが接することが望まれ、その形態であれば、第１の光学素子から出射された光は高い効率で第２の光学素子に伝わることになる。
【００３０】
このことから、本発明の第３の実施形態は、第２の実施形態の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面における前記樹脂の濡れ性は、コア領域の方が他の領域に比べて大きいことを特徴としている。これにより、光が導かれる必要がある領域（コア領域）が選択的に樹脂と濡れ、他の領域に比べ、樹脂はコア領域とのみ接触面を有する。また、これを硬化して出来上がる光コネクターは、コア領域だけに接触面をもつ形状となる。第２の光学素子は光が入射する方であり、可能な限り、コア領域と樹脂の濡れる領域とが一致することが望まれる。これにより、第１の実施形態の構成を実現でき、結合効率が高い光コネクターが実現できる。
【００３１】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第３の実施形態の複合光学装置において、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面には、ＴｉＯ２膜が形成されていることを特徴としている。ＴｉＯ２は、光を照射した部分のみ、その濡れ性を高めることができる。今回、選択的に濡れ性を高めたい部分は、光を通すことができるコア領域に限られており、そのコア領域だけに選択的に光を照射することは容易であり、かつ、これはセルフアライメントで可能である。これにより、コア領域だけを正確に濡れ性を高めることが可能となる。
【００３２】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、第２の実施形態の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面におけるコア領域が凸状になっていることを特徴としている。これにより、第２の光学素子を第１の光学素子に接近させた際に、コア領域が樹脂に触れる可能性を高めることができる。すなわち、コア領域だけに選択的に樹脂が接触し、その状態から第２の光学素子を引き離すことで、第１の実施形態の構成を実現できる。
【００３３】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態の複合光学装置において、第１の光学素子が発光素子であり、第２の光学素子が光ファイバーまたは導波路であることを特徴としている。
【００３４】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態の複合光学装置において、第１の光学素子が光ファイバーまたは導波路であり、第２の光学素子がフォトダイオードなどの受光素子であることを特徴としている。
【００３５】
面発光レーザーや端面発光型レーザー、あるいは、フォトダイオードは、光インターコネクションには必須の素子であり、第６，第７の実施形態では、これらの素子と導波路や光ファイバーとの効率の良い光結合を実現できる。
【００３６】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態は、第１の光学素子の上に液状の樹脂を塗布する工程と、
第２の光学素子をその樹脂に接触する工程と、
第２の光学素子を引き上げ、第１の光学素子と第２の光学素子との距離を一定に保つ工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有していることを特徴とする複合光学装置の製造方法である。
【００３７】
ここで、樹脂は第２の光学素子に接触し、接着した状態で、その粘性をもって、形状を変形する。その変形は樹脂の粘性に起因し、粘性や引き上げる距離、樹脂の量、第１，第２の光学素子との接触面積などをコントロールすることで、任意な形状をコントロールすることができる。このような方法を採用することで、第２の実施形態の構成を実現できる。
【００３８】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態は、第８の実施形態の複合光学装置の製造方法において、第２の光学素子を作製する際に、コアを伝播する光を利用して樹脂を硬化することを特徴としている。
【００３９】
第２の光学素子において、コア領域は逆の端面から光を通すことが可能な領域である。つまり、コア領域だけから、正確に光出射することが可能である。このコア領域から正確に出射された光を使用して樹脂を硬化することで、セルフアライメントで、コア領域に硬化樹脂を形成できる。このように形成された樹脂はコア領域だけに形成された突起物となる。これは、第５の実施形態に示すようなコア領域の凸状物となり、第５の実施形態に示す機能を有する。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００４１】
（実施例１）
図１は実施例１の複合光学装置を示す図である。図１を参照すると、実施例１の複合光学装置は、面発光レーザーと、シングルモードの光ファイバーと、面発光レーザーとシングルモードの光ファイバーとを光接続する光コネクターとからなっている。
【００４２】
ここで、面発光レーザーは、その表面に突起状に数十μｍ径の発光領域を有している。また、光ファイバーと面発光レーザーは、数百μｍの距離を挟んで配置されている。また、光コネクターは、透明な樹脂で形成されており、光硬化型の樹脂が用いられる。また、光コネクターは、面発光レーザー側ではその径が約百μｍ程度であり、光ファイバー側では十μｍ程度の径となっている。また、光ファイバーには、コア径が約十μｍのものが用いられている。また、光ファイバーの表面にはＴｉＯ２が塗布されており、光ファイバーの逆端面から光を照射することで、コア領域のみ、樹脂の濡れ性が大きくなっている。また、光コネクターの周辺には、黒く、屈折率が低い固定樹脂が封入されている。この固定樹脂によって、光ファイバーと面発光レーザーとが固定されている。また、この樹脂によって、図２に示す様に、隣接する面発光レーザーからの光が入ることを防止できる。これにより、隣接ファイバーとの距離が小さくとも、クロストークを大幅に低減できる。
【００４３】
図３乃至図７は実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。図３に示すように、面発光レーザーはベアチップ状でＰＣＢ上に配置されている。このＰＣＢ上に固定された面発光レーザー基板に、百μｍ程度の径をもつ樹脂を滴下する。樹脂は、高い粘性をもち、図３に示すように、面発光レーザー表面で、半球近い状態で保持される。この滴下される樹脂の位置精度は数十μｍであればよく、滴下された液滴の中心は、その誤差を含んで、面発光レーザーの発光中心にある。
【００４４】
また、光ファイバーの端面には、ＴｉＯ２が塗布されている。ここで、塗布方法は、スプレーコートなどの簡便な方法を選び、その膜厚は数μｍ程度である。この光ファイバー面とは逆の端面からＵＶ光を照射する。ＴｉＯ２は光照射よりその濡れ性を高める性質があるので、この光照射によって、図４に示すように、コア領域は、樹脂に対して濡れ性が高くなり、コア領域以外の領域は濡れ性が低い状態となる。
【００４５】
この光ファイバーを先の面発光レーザーの表面に接近させ、図５に示すように、樹脂と光ファイバーとを接触させる。樹脂は、光ファイバーの端面のほぼ全面と接触する。この後、光ファイバーを百μｍ程度上方に引き上げる。この時、光ファイバーのコア領域のみに樹脂が濡れている。この状態で引き上げることで、図６に示すように、コア領域に選択的に密着したように樹脂が変形する。すなわち、樹脂は、光ファイバーのコア領域を中心とした円錐形となる。この状態で保持し、ＵＶ光（ランプ光）を照射することで、樹脂を硬化させる。
【００４６】
この状態を保持したまま、屈折率の低い固定樹脂を注入する。樹脂は、面発光レーザー基板全体を覆い、厚さは数ｍｍ程度で、光ファイバーの一部を含むようにしてある。これにより、面発光レーザーと光ファイバーはその間隔を固定されることになる。樹脂は黒色をしており、光が入射した場合にもそれを吸収する。樹脂は熱硬化型であり、注入後硬化される（図７を参照）。
【００４７】
（実施例２）
実施例２の複合光学装置も、実施例１と同様、図１に示すように、面発光レーザーと、シングルモードの光ファイバーと、面発光レーザーとシングルモードの光ファイバーとを光接続する光コネクターとからなっている。
【００４８】
ここで、面発光レーザーは、その表面に突起状に数十μｍ径の発光領域を有している。また、光ファイバーと面発光レーザーは、数百μｍの距離を挟んで配置されている。また、光コネクターは、透明な樹脂で形成されており、光硬化型の樹脂が用いられる。また、光コネクターは、面発光レーザー側ではその径が約百μｍ程度であり、光ファイバー側では十μｍ程度の径となっている。また、光ファイバーには、コア径が約十μｍのものが用いられている。また、光ファイバーには、コア領域のみ突起しているものを用いている。光ファイバーのこの突起物は、光コネクターと同じ樹脂でできている。このため、外見上は、光コネクターと光ファイバーの突起物とは一体化している。この突起物があることで、選択的に光が光ファイバーに入射することになる。また、光コネクターの周辺には、黒く、屈折率が低い固定樹脂が封入されている。この固定樹脂によって、光ファイバーと面発光レーザーとが固定されている。また、この樹脂によって、図２に示す様に、隣接する面発光レーザーからの光が入ることを防止できる。これにより、隣接ファイバーとの距離が小さくとも、クロストークを大幅に低減できる。
【００４９】
図８乃至図１３は実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。図８に示すように、面発光レーザーはベアチップ状でＰＣＢ上に配置されている。このＰＣＢ上に固定された面発光レーザー基板に、百μｍ程度の径をもつ樹脂を滴下する。樹脂は、高い粘性をもち、図８に示すように、面発光レーザー表面で、半球近い状態で保持される。この滴下される樹脂の位置精度は数十μｍであればよく、滴下された液滴の中心は、その誤差を含んで、面発光レーザーの発光中心にある。
【００５０】
また、図９に示すようにして、光ファイバーの先端コア領域のみに突起物を作成する。すなわち、ＵＶランプによって、光ファイバーに一方の端面からＵＶ光を入射する。これにより、ＵＶ光は光ファイバーの他方の端面から出射する。この出射光を利用して樹脂を硬化する。硬化する樹脂は、光が当る領域だけであり、この硬化する樹脂が、突起物として、図１０に示すように、コア領域の先端に選択的に形成される。この時に用いる樹脂は、図８において面発光レーザーに滴下したものと同じであり、屈折率は同じである。この方法は、文献「Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，ｖｏｌ４１０６，ｐｐ１１−２０，２０００」に詳細が示されている。
【００５１】
次いで、図１１に示すように、図１０の光ファイバーを図８の面発光レーザーの表面に接近させ、面発光レーザー表面の樹脂と光ファイバーの突起物とを接触させる。この際、樹脂は光ファイバーの突起物にのみ接触し、他の部分には接触しないようにする。
【００５２】
この後、図１２に示すように、光ファイバーを百μｍ程度上方に引き上げる。この状態で引き上げることで、コア領域に選択的に密着したように樹脂が変形する。すなわち、樹脂は光ファイバーのコア領域を中心とした円錐形となる。この状態で保持し、ＵＶ光を照射することで、樹脂を硬化させる。
【００５３】
この状態を保持したまま、屈折率の低い固定樹脂を注入する。樹脂は、面発光レーザー基板全体を覆い、厚さは数ｍｍ程度で、光ファイバーの一部を含むようにしてある。これにより、面発光レーザーと光ファイバーはその間隔を固定されることになる。樹脂は黒色をしており、光が入射した場合にもそれを吸収する。樹脂は熱硬化型であり、注入後硬化される（図１３を参照）。
【００５４】
（実施例３）
図１４は実施例３の複合光学装置を示す図である。図１４を参照すると、実施例３の複合光学装置は、フォトダイオードと、シングルモードの光ファイバーと、フォトダイオードとシングルモードの光ファイバーとを光接続する光コネクターとからなっている。
【００５５】
ここで、フォトダイオードは、その表面に突起状に数十μｍ径の受光領域を有している。また、光ファイバーとフォトダイオードは、数百μｍの距離を挟んで配置されている。また、光コネクターは、透明な樹脂で形成されており、光硬化型の樹脂が用いられる。また、光コネクターは、フォトダイオード側ではその径が約十μｍ程度であり、光ファイバー側では約百μｍ程度の径となっている。また、光ファイバーには、コア径が約十μｍのものが用いられている。また、光コネクターの樹脂とフォトダイオードとの接触面の大きさは、フォトダイオードの受光面の大きさとほぼ同等である。これにより、光ファイバーからの光は、ほぼ１００％フォトダイオードに受光されることになる。また、光コネクターの周辺には、黒く、屈折率が低い固定樹脂が封入されている。この固定樹脂によって、光ファイバーとフォトダイオードとが固定されている。また、この樹脂によって、隣接するフォトダイオードに光が入ることを防止できる。
【００５６】
図１５乃至図１９は実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。先ず、図１５に示すように、光ファイバーを樹脂に浸し、それを引き上げることで、光ファイバー端面にほぼ球形の樹脂を形成する。この時点では、樹脂は液状であり、硬化はしていない。
【００５７】
また、図１６に示すように、フォトダイオードは、ベアチップ状でＰＣＢ上に配置される。このフォトダイオードチップは、受光面のみに露光を施したＴｉＯ２膜が形成されている。ＴｉＯ２露光によって、その濡れ性を高めており、従って、フォトダイオードの受光面のみ樹脂に濡れやすくなっている。この状態で、端面に樹脂が形成された光ファイバーを押しつける。押しつけられた樹脂は、図１７に示すように変形し、フォトダイオードチップ全体に押しつけられることになる。この状態で、図１８に示すように、光ファイバーを引き上げると、濡れ性の高い部分を除いて、樹脂はフォトダイオードとの接触がなくなる。このフォトダイオードの受光部のみに樹脂が接触した状態を保持し、ＵＶランプによって樹脂を硬化する。この後に、図１９に示すように、光ファイバーを固定する黒色の樹脂を注入し、硬化する。
【００５８】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至請求項７記載の発明によれば、光を出射する第１の光学素子と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きくなっており、入射側に対して出射側の面積が小さい光導路機能を有する光コネクターとしたことで、第１の光学素子と第２の光学素子との実装精度が緩やかになる。これにより、低い製造コストでかつ高い結合効率を実現できる。
【００５９】
特に、請求項２記載の発明では、請求項１記載の複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子と第２の光学素子とを配置した後に液状の樹脂を硬化したものとなっており、第１，第２の光学素子を配置した後に樹脂を硬化した光コネクターを利用することで、それぞれの配置に対応した光コネクター形状が実現できる。これにより、それぞれの配置に対して、光結合効率を低減させない（つまりは、配置に対する公差が緩やかになる）複合光学装置を提供できる。
【００６０】
また、請求項３，請求項４記載の発明では、請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面における前記樹脂の濡れ性は、コア領域の方が他の領域に比べて大きいので（すなわち、コア領域だけ濡れ性を高めることで）、選択的にコア領域にだけ樹脂を形成でき、その領域にだけ、光が通ることになる。これにより、製造コストの低く、光結合効率が高い光コネクターを実現でき、製造コストが低減できた複合光学装置を提供できる。
【００６１】
また、請求項５記載の発明では、請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面におけるコア領域が凸状になっているので（すなわち、コア領域だけ突起した形状の第２の光学素子を利用することで）、コア領域だけが光コネクターとなる樹脂と接触する。これにより、光結合効率が高い光コネクターを実現でき、製造コストが低減できた複合光学装置を提供できる。
【００６２】
また、請求項６記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、発光素子であり、前記第２の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であり、第１の光学素子を例えば面発光レーザーとすることで、出射面と水平な基板面を広く取ることができ、この場合には、固定用の樹脂などを多く注入でき、安定した固定が低コストで実現できる。
【００６３】
また、請求項７記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であり、前記第２の光学素子は、受光素子であり、第２の光学素子を例えばフォトダイオードとすることで、出射面と水平な基板面を広く取ることができ、この場合には、固定用の樹脂などを多く注入でき、安定した固定が低コストで実現できる。
【００６４】
また、請求項８，請求項９記載の発明では、第１の光学素子の上に液状の樹脂を塗布する工程と、
第２の光学素子をその樹脂に接触する工程と、
第２の光学素子を引き上げ、第１の光学素子と第２の光学素子との距離を一定に保つ工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有しており、それぞれの配置に対応するように樹脂の粘性を利用することにより、製造コストが低減できた複合光学装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の複合光学装置を示す図である。
【図２】実施例１の複合光学装置の作用効果を説明するための図である。
【図３】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図８】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図９】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１１】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１４】実施例３の複合光学装置を示す図である。
【図１５】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１６】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１７】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１８】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１９】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図２０】従来技術を説明するための図である。
【図２１】従来技術を説明するための図である。
【図２２】従来技術を説明するための図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光インターコネクションなどに利用される複合光学装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
面発光レーザーやフォトダイオードは、並列光インターコネクションのキーデバイスとして、その有用性が高まっている。その実用化においては、光を制御する実装が必要となり、従来の電気部品実装に比べて高い実装精度が要求されている。特に、光ファイバーや導波路などと発光素子や受光素子とを接合するコネクター部は、高い精度の実装を行わないと、大きな光損失が生じることから、様々な研究がなされている。また、シングルモードの光ファイバーなどはそのコア径が数μｍと小さいことから、発光素子から発せられる光をレンズなどによって集光して、光結合する方法が取られている。
【０００３】
近年、半導体プロセスなどを駆使し、非常に高精度に加工された部材を利用し、その部材の面を基準面にそれぞれ光学素子を実装する方法が実用化されている。この高精度に加工された部材をＭＯＢ（Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｅｎｃｈ）と呼び、ＭＯＢ実装法として、様々な要求を満足する上で、非常に重要な技術である。しかし、このような実装方法においては、その製造コストの面で、大きな課題が残されている。
【０００４】
他にも、マイクロレンズなどの光学素子をＭＯＢの利用なしで、直接、面発光レーザーに貼り付ける方法も検討されている（例えば特許文献１（図２０）、特許文献２（図２１）、特許文献３（図２２））。
【０００５】
すなわち、特許文献１（図２０）の実装方法では、マイクロレンズをインクジェット方式によって、面発光レーザーの上部に付けるもので、その実装精度は低い。また、レンズの形状はインクジェットによるリフロー法であるため、自由度の小さい球面形状となる。リフロー法によるレジスト形成後に、エッチングする時の選択比をコントロールして非球面を形成する方法はあるが、高精度のコントロールは難しく、精度のあるレンズは困難である。
【０００６】
また、特許文献２（図２１）では、面発光レーザーの出射部に屈折率分布レンズを形成するものであるが、この屈折率分布レンズでは、ＮＡの大きいような急角度の屈折は難しい。また、通常のレンズがその界面において、屈折率が離散的に変わるのに対し、屈折率分布レンズは、その屈折率が連続的に変化するため、屈折角が一意に決まらない。そのため、クロストークなどの問題が発生する。
【０００７】
また、特許文献３（図２２）では、面発光レーザーの発光部に、樹脂でマイクロレンズの形を作っている。このようにマイクロレンズを作る事で、概ね全ての光を屈折する事ができる。しかし、この方法では、樹脂を溶かし、その表面張力で形状を作るリフロー法を採用しているので、その形状は球面に限られる。また、樹脂をリフローしそのままレンズとして用いているので、レンズ内の屈折率分布が存在しやすく、波面収差の大きく、精度の高いコリメート光を作る事ができない。
【０００８】
また、レンズでは、そのレンズ形状の誤差を含み、そのレンズの公差を実現するために、非常に高価な部品を加える必要がある。従って、レンズなどを利用しないで、かつ、光の集光機能を発現し、実装精度の公差を緩める素子が必要とされている。
【０００９】
以上の様に、実装による誤差が大きいと光の結合効率が低下し、高い実装精度を要求する製造方法やマイクロレンズを挟む製造方法ではコストが上昇する。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１８５７５２号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−５３２４２８号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平９−０７２７５９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低い製造コストでかつ高い結合効率を実現可能な複合光学装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光を出射する第１の光学素子と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きいことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子と第２の光学素子とを配置した後に液状の樹脂を硬化したものとなっていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面における前記樹脂の濡れ性は、コア領域の方が他の領域に比べて大きいことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面には、ＴｉＯ２膜が形成されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面におけるコア領域が凸状になっていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、発光素子であり、前記第２の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であり、前記第２の光学素子は、受光素子であることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項８記載の発明は、第１の光学素子の上に液状の樹脂を塗布する工程と、
第２の光学素子をその樹脂に接触する工程と、
第２の光学素子を引き上げ、第１の光学素子と第２の光学素子との距離を一定に保つ工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有していることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の複合光学装置の製造方法において、第２の光学素子を作製する際に、コアを伝播する光を利用して樹脂を硬化することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
実装精度は通常の電気部品では数百μｍであり、それ以上精度を向上させると、それだけ実装に対する製造コストが上昇する。低い実装精度においても、高い結合効率が実現できる方法が必要である。実装による誤差が生じた場合には、それを補正できるような導波路の機能を有した光コネクターが必要である。この機能はマイクロレンズが有するが、マイクロレンズを利用するとコストがかさむ要因となる。
【００２５】
このような問題を解決するため、本発明の第１の実施形態は、光を出射する第１の光学素子と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きいことを特徴としている。
【００２６】
このような構成では、第１の光学素子から出射された光は、光コネクターの導波路の機能によって、効率的に第２の光学素子に導かれる。この時、光コネクターの第２の光学素子との接触面積を、第２の光学素子の光を伝播する領域（光ファイバーのコア領域のような領域）と同等にする事で、結合効率は高まる。第１の光学素子と光コネクターとの接触面は、後述する図１に示す様に光の出射領域だけに限らない。第１の光学素子と光コネクターとの接触面は、第１の光学素子の光の出射領域を含みその周辺を接触面積としている。このような形状であれば、例えば図１に示す様に、第２の光学素子（図１の例では、光ファイバー）が第１の光学素子（図１の例では、面発光レーザー）の正面に正確に配置される必要はない。これは、実装する際の公差となり、この許容される量が大きいことによって、実装製造コストが低減する。これは、例えば図１に示す様に、光が光コネクターの導波路機能によって、任意の位置に導かれる事によっている。
【００２７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態の光コネクターが、第１の光学素子と第２の光学素子とを配置した後に液状の樹脂を硬化したものとなっていることを特徴としている。
【００２８】
第１の光学素子と第２の光学素子を配置したときに初めて、それぞれの配置誤差が決定され（実装による誤差の大きさ，その方向は、それぞれ、その実装した個体によって異なる）、その誤差に対応した光コネクターの形状（導波路形状）が求められる。このように、第１，第２の光学素子を配置した後にそれをつなぐ光コネクターの形状が決まれば、それぞれの配置誤差に対応した光コネクター形状が選択できる。
【００２９】
（第３の実施形態）
第１の光学素子から出射された光が効率良く第２の光学素子に導かれる必要がある。そのためには、第２の光学素子の光が導かれる必要がある領域（コア領域）を中心に円錐形の光コネクターが望まれる。ここで、定義したコア領域は、光ファイバーなどで言われるコアとほぼ同じ意味で用いる。つまり、第２の光学素子にも、光ファイバーのようにクラッドとコアがあり、コアの中に光が閉じ込められている形態を示している。また、第２の光学素子がフォトダイオードなどの受光素子の場合には、コアは、その受光部を指し、それ以外の領域と区別する。第２の光学素子はコア領域のみに光コネクターが接することが望まれ、その形態であれば、第１の光学素子から出射された光は高い効率で第２の光学素子に伝わることになる。
【００３０】
このことから、本発明の第３の実施形態は、第２の実施形態の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面における前記樹脂の濡れ性は、コア領域の方が他の領域に比べて大きいことを特徴としている。これにより、光が導かれる必要がある領域（コア領域）が選択的に樹脂と濡れ、他の領域に比べ、樹脂はコア領域とのみ接触面を有する。また、これを硬化して出来上がる光コネクターは、コア領域だけに接触面をもつ形状となる。第２の光学素子は光が入射する方であり、可能な限り、コア領域と樹脂の濡れる領域とが一致することが望まれる。これにより、第１の実施形態の構成を実現でき、結合効率が高い光コネクターが実現できる。
【００３１】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第３の実施形態の複合光学装置において、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面には、ＴｉＯ２膜が形成されていることを特徴としている。ＴｉＯ２は、光を照射した部分のみ、その濡れ性を高めることができる。今回、選択的に濡れ性を高めたい部分は、光を通すことができるコア領域に限られており、そのコア領域だけに選択的に光を照射することは容易であり、かつ、これはセルフアライメントで可能である。これにより、コア領域だけを正確に濡れ性を高めることが可能となる。
【００３２】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、第２の実施形態の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面におけるコア領域が凸状になっていることを特徴としている。これにより、第２の光学素子を第１の光学素子に接近させた際に、コア領域が樹脂に触れる可能性を高めることができる。すなわち、コア領域だけに選択的に樹脂が接触し、その状態から第２の光学素子を引き離すことで、第１の実施形態の構成を実現できる。
【００３３】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態の複合光学装置において、第１の光学素子が発光素子であり、第２の光学素子が光ファイバーまたは導波路であることを特徴としている。
【００３４】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態の複合光学装置において、第１の光学素子が光ファイバーまたは導波路であり、第２の光学素子がフォトダイオードなどの受光素子であることを特徴としている。
【００３５】
面発光レーザーや端面発光型レーザー、あるいは、フォトダイオードは、光インターコネクションには必須の素子であり、第６，第７の実施形態では、これらの素子と導波路や光ファイバーとの効率の良い光結合を実現できる。
【００３６】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態は、第１の光学素子の上に液状の樹脂を塗布する工程と、
第２の光学素子をその樹脂に接触する工程と、
第２の光学素子を引き上げ、第１の光学素子と第２の光学素子との距離を一定に保つ工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有していることを特徴とする複合光学装置の製造方法である。
【００３７】
ここで、樹脂は第２の光学素子に接触し、接着した状態で、その粘性をもって、形状を変形する。その変形は樹脂の粘性に起因し、粘性や引き上げる距離、樹脂の量、第１，第２の光学素子との接触面積などをコントロールすることで、任意な形状をコントロールすることができる。このような方法を採用することで、第２の実施形態の構成を実現できる。
【００３８】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態は、第８の実施形態の複合光学装置の製造方法において、第２の光学素子を作製する際に、コアを伝播する光を利用して樹脂を硬化することを特徴としている。
【００３９】
第２の光学素子において、コア領域は逆の端面から光を通すことが可能な領域である。つまり、コア領域だけから、正確に光出射することが可能である。このコア領域から正確に出射された光を使用して樹脂を硬化することで、セルフアライメントで、コア領域に硬化樹脂を形成できる。このように形成された樹脂はコア領域だけに形成された突起物となる。これは、第５の実施形態に示すようなコア領域の凸状物となり、第５の実施形態に示す機能を有する。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００４１】
（実施例１）
図１は実施例１の複合光学装置を示す図である。図１を参照すると、実施例１の複合光学装置は、面発光レーザーと、シングルモードの光ファイバーと、面発光レーザーとシングルモードの光ファイバーとを光接続する光コネクターとからなっている。
【００４２】
ここで、面発光レーザーは、その表面に突起状に数十μｍ径の発光領域を有している。また、光ファイバーと面発光レーザーは、数百μｍの距離を挟んで配置されている。また、光コネクターは、透明な樹脂で形成されており、光硬化型の樹脂が用いられる。また、光コネクターは、面発光レーザー側ではその径が約百μｍ程度であり、光ファイバー側では十μｍ程度の径となっている。また、光ファイバーには、コア径が約十μｍのものが用いられている。また、光ファイバーの表面にはＴｉＯ２が塗布されており、光ファイバーの逆端面から光を照射することで、コア領域のみ、樹脂の濡れ性が大きくなっている。また、光コネクターの周辺には、黒く、屈折率が低い固定樹脂が封入されている。この固定樹脂によって、光ファイバーと面発光レーザーとが固定されている。また、この樹脂によって、図２に示す様に、隣接する面発光レーザーからの光が入ることを防止できる。これにより、隣接ファイバーとの距離が小さくとも、クロストークを大幅に低減できる。
【００４３】
図３乃至図７は実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。図３に示すように、面発光レーザーはベアチップ状でＰＣＢ上に配置されている。このＰＣＢ上に固定された面発光レーザー基板に、百μｍ程度の径をもつ樹脂を滴下する。樹脂は、高い粘性をもち、図３に示すように、面発光レーザー表面で、半球近い状態で保持される。この滴下される樹脂の位置精度は数十μｍであればよく、滴下された液滴の中心は、その誤差を含んで、面発光レーザーの発光中心にある。
【００４４】
また、光ファイバーの端面には、ＴｉＯ２が塗布されている。ここで、塗布方法は、スプレーコートなどの簡便な方法を選び、その膜厚は数μｍ程度である。この光ファイバー面とは逆の端面からＵＶ光を照射する。ＴｉＯ２は光照射よりその濡れ性を高める性質があるので、この光照射によって、図４に示すように、コア領域は、樹脂に対して濡れ性が高くなり、コア領域以外の領域は濡れ性が低い状態となる。
【００４５】
この光ファイバーを先の面発光レーザーの表面に接近させ、図５に示すように、樹脂と光ファイバーとを接触させる。樹脂は、光ファイバーの端面のほぼ全面と接触する。この後、光ファイバーを百μｍ程度上方に引き上げる。この時、光ファイバーのコア領域のみに樹脂が濡れている。この状態で引き上げることで、図６に示すように、コア領域に選択的に密着したように樹脂が変形する。すなわち、樹脂は、光ファイバーのコア領域を中心とした円錐形となる。この状態で保持し、ＵＶ光（ランプ光）を照射することで、樹脂を硬化させる。
【００４６】
この状態を保持したまま、屈折率の低い固定樹脂を注入する。樹脂は、面発光レーザー基板全体を覆い、厚さは数ｍｍ程度で、光ファイバーの一部を含むようにしてある。これにより、面発光レーザーと光ファイバーはその間隔を固定されることになる。樹脂は黒色をしており、光が入射した場合にもそれを吸収する。樹脂は熱硬化型であり、注入後硬化される（図７を参照）。
【００４７】
（実施例２）
実施例２の複合光学装置も、実施例１と同様、図１に示すように、面発光レーザーと、シングルモードの光ファイバーと、面発光レーザーとシングルモードの光ファイバーとを光接続する光コネクターとからなっている。
【００４８】
ここで、面発光レーザーは、その表面に突起状に数十μｍ径の発光領域を有している。また、光ファイバーと面発光レーザーは、数百μｍの距離を挟んで配置されている。また、光コネクターは、透明な樹脂で形成されており、光硬化型の樹脂が用いられる。また、光コネクターは、面発光レーザー側ではその径が約百μｍ程度であり、光ファイバー側では十μｍ程度の径となっている。また、光ファイバーには、コア径が約十μｍのものが用いられている。また、光ファイバーには、コア領域のみ突起しているものを用いている。光ファイバーのこの突起物は、光コネクターと同じ樹脂でできている。このため、外見上は、光コネクターと光ファイバーの突起物とは一体化している。この突起物があることで、選択的に光が光ファイバーに入射することになる。また、光コネクターの周辺には、黒く、屈折率が低い固定樹脂が封入されている。この固定樹脂によって、光ファイバーと面発光レーザーとが固定されている。また、この樹脂によって、図２に示す様に、隣接する面発光レーザーからの光が入ることを防止できる。これにより、隣接ファイバーとの距離が小さくとも、クロストークを大幅に低減できる。
【００４９】
図８乃至図１３は実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。図８に示すように、面発光レーザーはベアチップ状でＰＣＢ上に配置されている。このＰＣＢ上に固定された面発光レーザー基板に、百μｍ程度の径をもつ樹脂を滴下する。樹脂は、高い粘性をもち、図８に示すように、面発光レーザー表面で、半球近い状態で保持される。この滴下される樹脂の位置精度は数十μｍであればよく、滴下された液滴の中心は、その誤差を含んで、面発光レーザーの発光中心にある。
【００５０】
また、図９に示すようにして、光ファイバーの先端コア領域のみに突起物を作成する。すなわち、ＵＶランプによって、光ファイバーに一方の端面からＵＶ光を入射する。これにより、ＵＶ光は光ファイバーの他方の端面から出射する。この出射光を利用して樹脂を硬化する。硬化する樹脂は、光が当る領域だけであり、この硬化する樹脂が、突起物として、図１０に示すように、コア領域の先端に選択的に形成される。この時に用いる樹脂は、図８において面発光レーザーに滴下したものと同じであり、屈折率は同じである。この方法は、文献「Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，ｖｏｌ４１０６，ｐｐ１１−２０，２０００」に詳細が示されている。
【００５１】
次いで、図１１に示すように、図１０の光ファイバーを図８の面発光レーザーの表面に接近させ、面発光レーザー表面の樹脂と光ファイバーの突起物とを接触させる。この際、樹脂は光ファイバーの突起物にのみ接触し、他の部分には接触しないようにする。
【００５２】
この後、図１２に示すように、光ファイバーを百μｍ程度上方に引き上げる。この状態で引き上げることで、コア領域に選択的に密着したように樹脂が変形する。すなわち、樹脂は光ファイバーのコア領域を中心とした円錐形となる。この状態で保持し、ＵＶ光を照射することで、樹脂を硬化させる。
【００５３】
この状態を保持したまま、屈折率の低い固定樹脂を注入する。樹脂は、面発光レーザー基板全体を覆い、厚さは数ｍｍ程度で、光ファイバーの一部を含むようにしてある。これにより、面発光レーザーと光ファイバーはその間隔を固定されることになる。樹脂は黒色をしており、光が入射した場合にもそれを吸収する。樹脂は熱硬化型であり、注入後硬化される（図１３を参照）。
【００５４】
（実施例３）
図１４は実施例３の複合光学装置を示す図である。図１４を参照すると、実施例３の複合光学装置は、フォトダイオードと、シングルモードの光ファイバーと、フォトダイオードとシングルモードの光ファイバーとを光接続する光コネクターとからなっている。
【００５５】
ここで、フォトダイオードは、その表面に突起状に数十μｍ径の受光領域を有している。また、光ファイバーとフォトダイオードは、数百μｍの距離を挟んで配置されている。また、光コネクターは、透明な樹脂で形成されており、光硬化型の樹脂が用いられる。また、光コネクターは、フォトダイオード側ではその径が約十μｍ程度であり、光ファイバー側では約百μｍ程度の径となっている。また、光ファイバーには、コア径が約十μｍのものが用いられている。また、光コネクターの樹脂とフォトダイオードとの接触面の大きさは、フォトダイオードの受光面の大きさとほぼ同等である。これにより、光ファイバーからの光は、ほぼ１００％フォトダイオードに受光されることになる。また、光コネクターの周辺には、黒く、屈折率が低い固定樹脂が封入されている。この固定樹脂によって、光ファイバーとフォトダイオードとが固定されている。また、この樹脂によって、隣接するフォトダイオードに光が入ることを防止できる。
【００５６】
図１５乃至図１９は実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。先ず、図１５に示すように、光ファイバーを樹脂に浸し、それを引き上げることで、光ファイバー端面にほぼ球形の樹脂を形成する。この時点では、樹脂は液状であり、硬化はしていない。
【００５７】
また、図１６に示すように、フォトダイオードは、ベアチップ状でＰＣＢ上に配置される。このフォトダイオードチップは、受光面のみに露光を施したＴｉＯ２膜が形成されている。ＴｉＯ２露光によって、その濡れ性を高めており、従って、フォトダイオードの受光面のみ樹脂に濡れやすくなっている。この状態で、端面に樹脂が形成された光ファイバーを押しつける。押しつけられた樹脂は、図１７に示すように変形し、フォトダイオードチップ全体に押しつけられることになる。この状態で、図１８に示すように、光ファイバーを引き上げると、濡れ性の高い部分を除いて、樹脂はフォトダイオードとの接触がなくなる。このフォトダイオードの受光部のみに樹脂が接触した状態を保持し、ＵＶランプによって樹脂を硬化する。この後に、図１９に示すように、光ファイバーを固定する黒色の樹脂を注入し、硬化する。
【００５８】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至請求項７記載の発明によれば、光を出射する第１の光学素子と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きくなっており、入射側に対して出射側の面積が小さい光導路機能を有する光コネクターとしたことで、第１の光学素子と第２の光学素子との実装精度が緩やかになる。これにより、低い製造コストでかつ高い結合効率を実現できる。
【００５９】
特に、請求項２記載の発明では、請求項１記載の複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子と第２の光学素子とを配置した後に液状の樹脂を硬化したものとなっており、第１，第２の光学素子を配置した後に樹脂を硬化した光コネクターを利用することで、それぞれの配置に対応した光コネクター形状が実現できる。これにより、それぞれの配置に対して、光結合効率を低減させない（つまりは、配置に対する公差が緩やかになる）複合光学装置を提供できる。
【００６０】
また、請求項３，請求項４記載の発明では、請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面における前記樹脂の濡れ性は、コア領域の方が他の領域に比べて大きいので（すなわち、コア領域だけ濡れ性を高めることで）、選択的にコア領域にだけ樹脂を形成でき、その領域にだけ、光が通ることになる。これにより、製造コストの低く、光結合効率が高い光コネクターを実現でき、製造コストが低減できた複合光学装置を提供できる。
【００６１】
また、請求項５記載の発明では、請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面におけるコア領域が凸状になっているので（すなわち、コア領域だけ突起した形状の第２の光学素子を利用することで）、コア領域だけが光コネクターとなる樹脂と接触する。これにより、光結合効率が高い光コネクターを実現でき、製造コストが低減できた複合光学装置を提供できる。
【００６２】
また、請求項６記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、発光素子であり、前記第２の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であり、第１の光学素子を例えば面発光レーザーとすることで、出射面と水平な基板面を広く取ることができ、この場合には、固定用の樹脂などを多く注入でき、安定した固定が低コストで実現できる。
【００６３】
また、請求項７記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であり、前記第２の光学素子は、受光素子であり、第２の光学素子を例えばフォトダイオードとすることで、出射面と水平な基板面を広く取ることができ、この場合には、固定用の樹脂などを多く注入でき、安定した固定が低コストで実現できる。
【００６４】
また、請求項８，請求項９記載の発明では、第１の光学素子の上に液状の樹脂を塗布する工程と、
第２の光学素子をその樹脂に接触する工程と、
第２の光学素子を引き上げ、第１の光学素子と第２の光学素子との距離を一定に保つ工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有しており、それぞれの配置に対応するように樹脂の粘性を利用することにより、製造コストが低減できた複合光学装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の複合光学装置を示す図である。
【図２】実施例１の複合光学装置の作用効果を説明するための図である。
【図３】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】実施例１の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図８】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図９】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１１】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３】実施例２の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１４】実施例３の複合光学装置を示す図である。
【図１５】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１６】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１７】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１８】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図１９】実施例３の複合光学装置の製造方法を説明するための図である。
【図２０】従来技術を説明するための図である。
【図２１】従来技術を説明するための図である。
【図２２】従来技術を説明するための図である。
Claims (9)
- 光を出射する第１の光学素子と第１の光学素子からの光が入射する第２の光学素子と前記第１の光学素子と第２の光学素子との２つの光学素子を光結合させる光コネクターとを有する複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子および第２の光学素子と直接接しており、第１の光学素子と接する面積が第２の光学素子と接する面積よりも大きいことを特徴とする複合光学装置。
- 請求項１記載の複合光学装置において、前記光コネクターは、第１の光学素子と第２の光学素子とを配置した後に液状の樹脂を硬化したものとなっていることを特徴とする複合光学装置。
- 請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面における前記樹脂の濡れ性は、コア領域の方が他の領域に比べて大きいことを特徴とする複合光学装置。
- 請求項３記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面には、ＴｉＯ２膜が形成されていることを特徴とする複合光学装置。
- 請求項２記載の複合光学装置において、前記第２の光学素子は、コア領域を有し、前記第２の光学素子の前記光コネクターと接触する面におけるコア領域が凸状になっていることを特徴とする複合光学装置。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、発光素子であり、前記第２の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であることを特徴とする複合光学装置。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複合光学装置において、前記第１の光学素子は、光ファイバーまたは導波路であり、前記第２の光学素子は、受光素子であることを特徴とする複合光学装置。
- 第１の光学素子の上に液状の樹脂を塗布する工程と、
第２の光学素子をその樹脂に接触する工程と、
第２の光学素子を引き上げ、第１の光学素子と第２の光学素子との距離を一定に保つ工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有していることを特徴とする複合光学装置の製造方法。 - 請求項８記載の複合光学装置の製造方法において、第２の光学素子を作製する際に、コアを伝播する光を利用して樹脂を硬化することを特徴とする複合光学装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003189247A JP4115894B2 (ja) | 2003-07-01 | 2003-07-01 | 複合光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003189247A JP4115894B2 (ja) | 2003-07-01 | 2003-07-01 | 複合光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005024813A true JP2005024813A (ja) | 2005-01-27 |
| JP4115894B2 JP4115894B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=34187511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003189247A Expired - Fee Related JP4115894B2 (ja) | 2003-07-01 | 2003-07-01 | 複合光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4115894B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007004043A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Nec Corp | 配線基板、配線基板を用いたモジュール、およびモジュール集合体 |
| JP2007199657A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Kyocera Corp | 光配線モジュール |
| JP2009053372A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光素子付き光伝送媒体およびその製造方法 |
| JP2010009019A (ja) * | 2008-05-30 | 2010-01-14 | Fujikura Ltd | 光モジュールの製造方法 |
| WO2014062139A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Žilinská Univerzita V Žiline | Technology for preparation of optical fiber waveguides from polydimethylsiloxane |
| US10139566B2 (en) | 2015-08-21 | 2018-11-27 | Fujitsu Limited | Optical waveguide connector |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59192219A (ja) * | 1983-04-16 | 1984-10-31 | Omron Tateisi Electronics Co | 光結合方法 |
| JPS60156023A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-08-16 | Omron Tateisi Electronics Co | 発光素子と光フアイバとの光結合装置 |
| JPH08248257A (ja) * | 1995-03-07 | 1996-09-27 | Fujitsu Ltd | 光学素子結合方法及び屈折率像形成材料 |
| JPH09197196A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Hitachi Ltd | 光部品の接合方法 |
| JP2000199805A (ja) * | 1999-01-06 | 2000-07-18 | Dainippon Printing Co Ltd | 光学素子およびその製造方法 |
| JP2001305394A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Yasuhiro Koike | 光ファイバ用の受光装置および発光装置 |
| JP2003139975A (ja) * | 2001-11-07 | 2003-05-14 | Dainippon Printing Co Ltd | 光導波路およびその製造方法 |
-
2003
- 2003-07-01 JP JP2003189247A patent/JP4115894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59192219A (ja) * | 1983-04-16 | 1984-10-31 | Omron Tateisi Electronics Co | 光結合方法 |
| JPS60156023A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-08-16 | Omron Tateisi Electronics Co | 発光素子と光フアイバとの光結合装置 |
| JPH08248257A (ja) * | 1995-03-07 | 1996-09-27 | Fujitsu Ltd | 光学素子結合方法及び屈折率像形成材料 |
| JPH09197196A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Hitachi Ltd | 光部品の接合方法 |
| JP2000199805A (ja) * | 1999-01-06 | 2000-07-18 | Dainippon Printing Co Ltd | 光学素子およびその製造方法 |
| JP2001305394A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Yasuhiro Koike | 光ファイバ用の受光装置および発光装置 |
| JP2003139975A (ja) * | 2001-11-07 | 2003-05-14 | Dainippon Printing Co Ltd | 光導波路およびその製造方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007004043A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Nec Corp | 配線基板、配線基板を用いたモジュール、およびモジュール集合体 |
| JP2007199657A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Kyocera Corp | 光配線モジュール |
| JP2009053372A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光素子付き光伝送媒体およびその製造方法 |
| JP2010009019A (ja) * | 2008-05-30 | 2010-01-14 | Fujikura Ltd | 光モジュールの製造方法 |
| JP2013167906A (ja) * | 2008-05-30 | 2013-08-29 | Fujikura Ltd | 光モジュールの製造方法 |
| WO2014062139A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Žilinská Univerzita V Žiline | Technology for preparation of optical fiber waveguides from polydimethylsiloxane |
| US10139566B2 (en) | 2015-08-21 | 2018-11-27 | Fujitsu Limited | Optical waveguide connector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4115894B2 (ja) | 2008-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7343060B2 (en) | Light transmission and reception module, sub-mount, and method of manufacturing the sub-mount | |
| US7455462B2 (en) | Zone two fiber optic cable | |
| US6909554B2 (en) | Wafer integration of micro-optics | |
| US8417078B2 (en) | Printed circuit board element including an optoelectronic component and an optical waveguide | |
| US7627210B2 (en) | Manufacturing method of optical-electrical substrate and optical-electrical substrate | |
| JP2005250483A (ja) | チップ・ボード間の相互接続用の光学ブリッジ及びその製造方法 | |
| JP2005275405A (ja) | 光回路板部品を接続する光学的構造及び方法 | |
| JP2008090218A (ja) | 光素子モジュール | |
| JP2009128430A (ja) | 光導波路デバイスの製法およびそれによって得られる光導波路デバイス、並びにそれに用いられる光導波路接続構造 | |
| JP4308684B2 (ja) | 光導波路素子およびその製造方法 | |
| US7218804B2 (en) | Method and device for establishing an optical connection between an optoelectronic component and an optical waveguide | |
| US20140205237A1 (en) | Mechanically aligned optical engine | |
| JP4537758B2 (ja) | 光伝送素子モジュール | |
| US20060208165A1 (en) | Optical bumps for low-loss interconnection and related methods | |
| JP4115894B2 (ja) | 複合光学装置 | |
| US20090185775A1 (en) | Manufacturing method of optical waveguide device, optical waveguide device obtained thereby, and optical waveguide connecting structure used for the same | |
| US7407595B2 (en) | Optical member, manufacturing method of the optical member, waveguide substrate, and photo-electric integrated substrate | |
| JP4886112B2 (ja) | 面型光素子と光ファイバを有する装置 | |
| JP2007187871A (ja) | ポリマ光導波路及びその製造方法 | |
| JP2004251976A (ja) | 光モジュール | |
| JP4113577B2 (ja) | 複合光学素子および複合光学部品 | |
| JP2002350654A (ja) | プラスチック光ファイバ、その作製方法、それを用いた光実装体および光配線装置 | |
| JP2002311260A (ja) | プラスチック光ファイバ、その作製方法、それを用いた光実装体および光配線装置 | |
| JP2006276892A (ja) | 光路変換コネクタの製造方法 | |
| KR20000004926A (ko) | 광-전자 성분 및 도파관의 하이브리드 집적화 방법 및 집적화된전자-광 디바이스 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060417 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070905 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071009 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080115 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080226 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080414 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080416 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120425 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140425 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |