JP2005352453A - 光ファイバ部品及び光導波路モジュール並びにこれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ファイバと光導波路との接続において、従来よりも簡単かつ高精度なパッシブアライメントを可能とする。
【解決手段】 光ファイバ３０１〜３０８は、Ｖブロック２０に形成されたＶ溝内に収容され、かつ端面３１１〜３１８がＶブロック２０の端面２２と同一平面になっている。そのため、光ファイバ３０１〜３０８と光導波路との接続時に、光ファイバ３０１〜３０８の端面３１１〜３１８の揺動がＶブロック２０によって抑えられるので、位置合わせ精度が向上するとともに、光ファイバ３０１〜３０８の強度も向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パッシブアライメント技術に好適な光ファイバ部品等に関する。

近年、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）、光スプリッタ等のＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）技術を基盤とした多くの光部品が普及している。これらの光部品は光回路内部に干渉計や光分岐部を持ち、これらを組み合わせることで、光フィルタや光減衰器を実現し、光通信システムのキーデバイスとして使われている。

ＰＬＣをベースとした光部品と光ファイバとの接続には、接着剤と光ファイバとの直接接続が広く行われている。適切な接着剤を選べば、接続特性は良好であるので、実用レベルの信頼性が得られている。更に、これらの導波路型光デバイスは、空間伝搬の部分が無いことから、光軸ズレによる光学特性変化が無いので、安定した動作が期待できる。

このように、ＰＬＣをベースとした導波路型光デバイスは、高信頼性かつ安定動作の利点を有する反面、光ファイバと光導波路の結合をサブμｍの精度で行わなければならない。つまり、一般的には光学治具を用いて光の結合損失が最も小さくなるように両者を最適位置に調整し、その状態に両者を保持し、光学接着剤等で固定する方法が用いられることから、繁雑かつ時間を要し、これがコストアップの主要因となっている。

これを解決するため、光ファイバと光導波路とを光軸調芯することなしにＶ溝を用いて結合する、パッシブアライメントの検討が進んでいる（例えば下記特許文献１〜３）。

図１２及び図１３は特許文献１に開示された光導波路モジュール（以下「第一従来例」という。）を示し、図１２は斜視図、図１３は平面図である。以下、この図面に基づき説明する。

この光導波路モジュール８０は、Ｖ溝基板８１、光導波路基板８６、多芯テープファイバ９１、単芯ファイバ（図示せず）等からなる光スプリッタである。Ｖ溝基板８１には、単芯接続用のＶ溝８２、光導波路基板８６載置用の凹部８３、多芯接続用のＶ溝８４、位置合わせマーク８５等が形成されている。光導波路基板８６には、単芯用の斜め端面８７、光スプリッタ用の光導波路８８、多芯用の斜め端面８９、位置合わせマーク９０等が形成されている。多芯テープファイバ９１は複数の光ファイバ９２からなり、各光ファイバ９２には斜め端面９３が形成されている。図示しないが、単芯ファイバは単数の光ファイバからなり、その光ファイバには斜め端面が形成されている。

次に、光導波路モジュール８０の組み立て方法について説明する。まず、位置合わせマーク８５，９０を使って、Ｖ溝基板８１の凹部８３に光導波路基板８６を接着固定する。続いて、光ファイバ９２をＶ溝８４に沿って設置することにより光ファイバ９２のコアを光導波路８８のコアに一致させて、Ｖ溝基板８１に多芯テープファイバ９１を接着固定する。同様に、Ｖ溝基板８１に単芯ファイバを接着固定する。

光導波路モジュール８０によれば、Ｖ溝８４に光ファイバ９２を沿わせることによりパッシブアライメントを実施するとともに、光ファイバ９２の斜め端面９３と光導波路基板８６の斜め端面８９とを接続することにより反射減衰量を低減している。

図１４は特許文献２に開示された光導波路モジュール（以下「第二従来例」という。）を示す斜視図である。以下、この図面に基づき説明する。

この光導波路モジュール１００は、シリコン基板１０１上の光導波路部１００Ｂと、これに接した光ファイバ整列部１００Ａとから構成されている。光導波路部１００Ｂは、シリコン基板１０１上に形成されたクラッド１０２及びコア１０３から成る。光ファイバ整列部１００Ａは、コア１０３に連続する光ファイバ固定用のＶ溝１０４がシリコン基板１０１上に形成されたものである。Ｖ溝１０４は、シリコン基板１０１の一部に異方性エッチングを施すことによって形成される。光ファイバ整列部１００Ａと光導波路部１００Ｂとの間には、所望のＶ溝形状にならなかった部分を切削した機械加工溝１０７が形成されている。

また、光導波路モジュール１００は、光ファイバ１０５をＶ溝１０４内に入れ、その上からガラス製の押さ板１０６で光ファイバ１０５を固定し、光ファイバ１０５とコア１０３とを接続する、という工程で組み立てられる。なお、特許文献３にも、第二従来例と同等の光導波路モジュールが開示されている。

特開２００３−２２７９６２号公報 特開平８−３１３７５６号公報 特開２００１−３５００５１号公報

しかしながら、第一従来例では、次のような問題があった。

（１）．各光ファイバ９２の斜め端面９３は完全な自由端となっているので、各光ファイバ９２の斜め端面９３が各Ｖ溝８４内で揺動することにより、位置合わせ精度が低下する。また、光ファイバ９２の斜め端面９３が自由端になっていると、実装時に光ファイバ９２が折れやすくなる。これらの問題は、光ファイバの芯数が増えるほど顕著になる。

（２）．位置合わせマーク８５，９０を使ってＶ溝基板８１に光導波路基板８６を接着固定する工程が必要になるので、製造工程が複雑化したり位置合わせ精度が低下したりする。この位置合わせ精度に関して、特にＶ溝基板８１と光導波路基板８６との高さ方向の精度は、１μｍ以下が要求される。しかし、ＵＶ光硬化樹脂にしろ熱硬化樹脂にしろ、どのような接着剤でも、硬化収縮の影響で数μｍオーダのずれが生じてしまうので、光ファイバ９２のコアを光導波路８８のコアに一致させることは極めて困難である。

一方、第二従来例では、上記（２）の問題は解決されるものの、上記（１）の問題が依然として残る。すなわち、光ファイバ整列部１００Ａと光導波路部１００Ｂとが同一のシリコン基板１０１上に形成されるため、光ファイバ整列部１００Ａと光導波路部１００Ｂとの位置合わせが不要となる。しかし、光ファイバ１０５の端面は完全な自由端となっているので、光ファイバ１０５の端面がＶ溝１０４内で揺動することにより、位置合わせ精度が低下する。また、光ファイバ１０５の端面が自由端になっていると、実装時に光ファイバ１０５が折れやすくなる。

そこで、本発明の目的は、光ファイバと光導波路との接続において、従来よりも簡単かつ高精度なパッシブアライメントを可能とする、光ファイバ部品等を提供することにある。

本発明に係る光ファイバ部品は、表面に溝が形成された収容ブロックと、前記溝内に収容された光ファイバとを備え、この光ファイバの端面と前記収容ブロックの端面とが略同一平面に形成され、前記溝内に収容された前記光ファイバは、前記溝に面していない側が露出している、ことを特徴とする。また、前記溝が前記収容ブロックに複数形成されており、前記光ファイバが前記収容ブロックに複数配列されて収容されている、としてもよい。前記略同一平面が、前記光ファイバの軸に対して垂直に形成されている、としてもよい。前記略同一平面が、前記光ファイバの軸に対して垂直な角度から傾けられて形成されている、としてもよい。

光ファイバは、収容ブロックに形成された溝内に収容され、かつ端面が収容ブロックの端面と同一平面になっている。つまり、光ファイバはその端面まで全部が溝に収まっている。そのため、光ファイバと光導波路との接続時に、光ファイバの端面の揺動が溝によって抑えられ、かつ収容ブロックによって先端面積が拡大されるので、位置合わせ精度が向上するとともに、光ファイバの強度も向上する。このとき、溝から露出している光ファイバを、光導波路基板の案内用溝に当てることにより、光ファイバを精度良くと光導波路に導くことができる。

また、前記溝は、前記光ファイバが挿入されただけの非接着固定領域のみから成る、又は前記光ファイバが挿入されかつ接着剤によって固定された接着固定領域と、前記光ファイバが挿入されただけの非接着固定領域とに分けられる、としてもよい。非接着固定領域の光ファイバは、光導波路基板の案内用溝に搭載される。このとき、非接着固定領域の光ファイバは、溝との間に接着剤が存在しないため、良好な光結合が得られる。一方、光ファイバの全部が接着剤によって溝内に固定される場合は、溝からはみ出した接着剤が固化して、当該光ファイバ部品を光導波路基板の案内用溝に搭載する際の妨げとなることにより、位置精度が低下するおそれがある。

また、前記収容ブロックの前記接着固定領域と前記非接着固定領域との境界部分には、前記接着固定領域の前記接着剤が前記非接着固定領域へ流動することを阻止する接着剤阻止手段が設けられた、としてもよい。接着固定領域の接着剤は、固化するまでは液体又は流動体であるから、例えば光ファイバと溝との隙間を介して毛管現象によって非接着固定領域へ流れ込もうとする。そこで、例えば収容ブロックに凹部を形成することにより、毛管現象が生じない大きさの空間を得る。接着剤阻止手段は、接着剤の流動を阻止できればよいので、例えば接着剤をはじく物質（すなわち接着剤の接触角が９０°以上となる物質）から構成することもできる。この接着剤阻止手段は、光ファイバ及び溝に対する接触角が小さくかつ粘度が低い接着剤を用いる場合に、特に有効である。

また、前記収容ブロックとともに前記光ファイバを挟持する挟持用ブロックを設けてもよい。この場合は、挟持用ブロックによってより強固に光ファイバが固定される。

前記溝はＶ溝としてもよい。光ファイバは断面が円形である。そのため、溝の断面がＶ字形であるＶ溝内で、光ファイバは最も深い位置で安定する。したがって、光ファイバの位置精度が向上する。

本発明に係る光ファイバ部品の製造方法は、本発明に係る光ファイバ部品を製造する方法であって、前記収容ブロックの前記溝内に前記光ファイバを収容する工程と、前記収容ブロックの前記溝内に前記光ファイバを仮固定用ブロックで仮固定する工程と、仮固定された前記収容ブロックの端面と前記光ファイバの端面とを略同一平面に形成する工程と、前記仮固定用ブロックを取り外す工程と、を含むものである。また、前記仮固定用ブロックは、ワックスによって仮固定されている、又は機械的に仮固定されている、としてもよい。

本発明に係る光導波路モジュールは、本発明に係る光ファイバ部品と光導波路が形成された光導波路基板とを有し、当該光ファイバ部品と当該光導波路基板とが光接続されたものであり、例えば光スプリッタ、ＡＷＧ、ＶＯＡなどである。そして、前記光導波路基板に案内用溝が形成され、当該案内用溝の一端が前記光導波路の端面に臨み（至り）、当該案内用溝の他端が前記光導波路基板の端面に至る。前記光ファイバは、前記案内用溝内と前記溝内とで挟持され、かつ当該光ファイバの端面と前記光導波路の端面とが突き合わされた状態で固定されている。このとき、前記案内用溝はＶ溝としてもよい。

第一従来例では、Ｖ溝と光導波路とを別々の基板に形成していたことにより、位置合わせマークを使ってＶ溝基板に光導波路基板を接着固定する工程が必要であった。これに対して、本発明では、光導波路が形成された光導波路基板に案内用溝も形成するので、製造工程が簡単になり位置精度も向上する。その理由は、フォトリソグラフィや薄膜制御などの微細加工に適した半導体プロセスを用いて、光導波路が形成された光導波路基板に案内用溝を形成できるからである。また、第一及び第二従来例（以下「従来技術」という。）では、Ｖ溝に光ファイバを沿わせても光ファイバがＶ溝内で揺動することにより、位置合わせ精度が低下したり、光ファイバ端面だけで光導波路端面との突き当てを行っていたため、光ファイバが破損したりしていた。これに対して、本発明に係る光導波路モジュールでは、本発明に係る光ファイバ部品を用いたことにより、製造工程中における案内溝内での光ファイバの揺動が抑えられるので、位置決め精度が向上する。また、収容ブロックによって光ファイバ端面が光導波路端面と突き当たる面積が大きくなることにより、製造工程中における光ファイバの破損も抑制されるので、歩留まりも向上する。更に、光ファイバ芯線部分は被覆部分に渡るまで収容ブロックによって接着・固定・保持されているため、光ファイバの外力に対する強度が大幅に増す。また、従来技術では、複数本の光ファイバの先端が不揃いであったため、全ての光ファイバを光導波路端面に完全に接続できずに、光結合効率が低下する問題があった。これに対して、本発明に係る光導波路モジュールでは、本発明に係る光ファイバ部品を用いたことにより、複数本の光ファイバの先端に鏡面研磨が施されているので、全ての光ファイバ端面が同一平面上に存在し、これにより良好な光結合効率を実現できる。

また、本発明に係る光導波路モジュールは、前記光導波路基板に設けられるとともに前記光導波路の端面と同一平面の当接面を有する当接用ブロックを、更に備えてもよい。このとき、前記光ファイバは、前記案内用溝内と前記溝内とで挟持され、かつ当該光ファイバの端面及び前記収容ブロックの端面と前記光導波路の端面及び前記当接用ブロックの当接面とが突き合わされた状態で固定される。光ファイバの端面及び収容ブロックの端面は、光導波路の端面に加え当接用ブロックの当接面にも突き合わされるため、より強度が増す。

更に、本発明に係る光導波路モジュールは、前記光導波路ブロックと前記収容ブロックとは、前記案内用溝及び前記溝のみで前記光ファイバを挟持する、としてもよい。この場合は、光ファイバが案内用溝内及び溝内で遊動しないので、光ファイバの位置精度をより向上できる。また、案内用溝及び溝のみで光ファイバを挟持すると、光導波路ブロックと収容ブロックとの間に隙間が生ずる。

本発明に係る光導波路モジュールの製造方法は、本発明に係る光導波路モジュールを製造する方法である。そして、本発明に係る光導波路モジュールの製造方法は、前記光導波路基板に前記光導波路と前記案内溝とを形成する工程と、前記光導波路基板上に前記光ファイバ部品を載置することにより、前記光ファイバを前記案内溝内と前記溝内とで挟持する工程と、前記光ファイバを前記案内溝内と前記溝内とで挟持しつつ、前記光ファイバの端面と前記光導波路の端面とを突き合わせ、この状態で固定する工程と、を含むものである。

本発明に係る光ファイバ部品によれば、溝が形成された収容ブロックと、溝内に収容された光ファイバと、光ファイバの端面と収容ブロックの端面とが同一平面となるように形成された略同一平面とを備えたことにより、光ファイバと光導波路との接続時に、光ファイバの端面の揺動が溝によって抑えられるので、位置合わせ精度を向上できるとともに、光ファイバの強度も向上できる。また、光ファイバの一部のみを接着剤によって溝内に固定することにより、光ファイバの全部を接着剤によって溝内に固定した場合に溝からはみ出した接着剤が、光導波路基板上の案内用溝に光ファイバ部品を載置する際の妨げになることを回避できる。また、収容ブロックとともに光ファイバを挟持する挟持用ブロックを接着固定領域に設けることにより、より強固に光ファイバを固定できる。更に、溝をＶ溝とすることにより、光ファイバが溝の最も深い位置で安定するので、光ファイバの位置精度を向上できる。

本発明に係る光導波路モジュールによれば、光導波路が形成された光導波路基板に案内用溝も形成することにより、位置合わせマークを使ってＶ溝基板に光導波路基板を接着固定する工程が不要となるので、製造工程を簡略化できるとともに位置精度も向上できる。また、光ファイバが収容ブロックの溝と光導波路基板の案内溝とに挟持され、光ファイバの端面と光導波路の端面とが突き合わされた状態で固定されることにより、製造工程中における案内溝内での光ファイバの揺動が溝によって抑えられるので、位置決め精度を向上できるとともに、光ファイバの破損も抑制されるので歩留まりも向上できる。

本発明によれば、表面に溝が形成された収容ブロックと、溝内に収容された光ファイバとを備え、この光ファイバの端面と収容ブロックの端面とが略同一平面に形成され、かつ溝内に収容された光ファイバの溝に面していない側が露出していることにより、光ファイバと光導波路との接続時に、光ファイバの端面の揺動が溝によって抑えられるので、位置合わせ精度を向上できるとともに、光ファイバの強度も向上できる。

次に、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。ただし、特許請求の範囲における「光ファイバ部品」、「収容ブロック」、「挟持用ブロック」、「光導波路基板」及び「略同一平面」は、それぞれ「光ファイバアレイ」、「Ｖブロック」、「ガラスブロック」、「ＰＬＣ基板」及び「研磨端面」と具体化して言い換える。

図１及び図２は本発明に係る光ファイバアレイの第一実施形態を示し、図１［１］は平面図、図１［２］は正面図、図２は右側面図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態の光ファイバアレイ１０は、Ｖ溝２１１〜２１８が形成されたＶブロック２０と、Ｖ溝２１１〜２１８内に収容された光ファイバ３０１〜３０８と、光ファイバ３０１〜３０８の端面３１１〜３１８とＶブロック２０の端面２２とが同一平面となるように形成された研磨端面１１とを備えたものである。研磨端面１１は、光ファイバ３０１，…の光軸に対して垂直になっている。Ｖ溝２１１〜２１８内に収容された光ファイバ３０１〜３０８は、Ｖ溝２１１〜２１８内に面していない側が露出している。Ｖ溝２１１〜２１８は、光ファイバ３０１〜３０８が挿入されかつ接着剤１２によって固定された接着固定領域２３１と、光ファイバ３０１〜３０８が挿入されただけの非接着固定領域２３２とに分けられる。なお、Ｖブロック２０は、石英ガラス（シリカガラス）や硼珪酸ガラスなどのガラス基板を用いているが、シリコン基板などを用いてもよい。

被覆付き光ファイバ３２１〜３２８は、端面３１１〜３１８側で被覆が除去されて、コア及びクラッドのみからなる光ファイバ３０１〜３０８となる。被覆付き光ファイバ３２１〜３２８の一部は、接着剤１３１，１３２を介してガラスブロック１４とＶブロック２０とに挟持されている。なお、接着剤１２による光ファイバ３０１〜３０８の固定だけでも十分な強度が得られれば、ガラスブロック１４は省略してもよい。

次に、光ファイバアレイ１０の作用及び効果について説明する。

光ファイバ３０１〜３０８は、Ｖブロック２０に形成されたＶ溝２１１〜２１８内に収容され、かつ端面３１１〜３１８がＶブロック２０の端面２２と同一平面になっている。そのため、光ファイバ３０１〜３０８と光導波路（例えば図７［１］の光導波路５１１〜５１８）との接続時に、光ファイバ３０１〜３０８の端面３１１〜３１８の揺動がＶ溝２１１〜２１８によって抑えられるので、位置合わせ精度が向上するとともに、光ファイバ３０１〜３０８の強度も向上する。本実施形態では、ガラスブロック１４によって被覆付き光ファイバ３２１〜３２８の一部も固定されているので、光ファイバ３０１〜３０８の強度が更に向上している。

また、光ファイバ３０１〜３０８の全部が接着剤１２によってＶ溝２１１〜２１８内に固定される場合は、Ｖ溝２１１〜２１８からはみ出した接着剤１２が光導波路基板上のＶ溝（図示せず）に光ファイバアレイ１０を載置する際の妨げになることがある。これに対して、本実施形態では、光ファイバ３０１〜３０８の一部のみが接着剤１２によってＶ溝２１１〜２１８内に固定されるので、そのようなことが起こらない。

図３は光ファイバアレイ１０の製造工程を示す正面図であり、図３［１］〜図３［４］の順に工程が進行する。図４は光ファイバアレイ１０の製造工程の一部を示し、図４［１］は平面図、図４［２］は正面図である。図５は図４［１］におけるＶ−Ｖ線概略断面図である。以下、図１乃至図５に基づき、光ファイバアレイ１０の製造方法について説明する。ただし、図４において図１と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。

まず、直方体状のＶブロック２０を用意し、このＶブロック２０にＶ溝２１１〜２１８を形成する（図３［１］）。このとき、Ｖブロック２０がガラス基板からなるので、回転ブレードによる研削を用いる。続いて、被覆付き光ファイバ３２１〜３２８を載置する凹部２３を、エンドミル加工などによりＶブロック２０に形成する（図３［２］）。なお、Ｖブロック２０がシリコン基板からなる場合は、異方性エッチングを用いてＶ溝２１１〜２１８を形成する。また、図３［２］の工程を先とし、図３［１］の工程を後とすることも可能である。

一方、被覆付き光ファイバ３２１〜３２８の端面３１１〜３１８となる側の被覆を除去して光ファイバ３０１〜３０８を露出させ、ファイバアレイカッタを用いて光ファイバ３０１〜３０８の先端を切り揃える。しかし、市販されているファイバアレイカッタでは、±１５〜２０μｍ程度の長さバラツキが発生してしまう。この場合、光ファイバ３０１〜３０８の端面と光導波路（図示せず）の端面との間に、光軸方向の間隙ができてしまうため、０．１５〜０．２５ｄＢの結合損が発生してしまう。そのため、以下のような研磨工程を設けている。

続いて、凹部２３に被覆付き光ファイバ３２１〜３２８を載置するとともに、Ｖ溝２１１〜２１８内に光ファイバ３０１〜３０８を挿入する（図３［３］）。そして、光ファイバ３０１〜３０８の端面３１１〜３１８となる側の上に、ガラス基板からなる研磨用ブロック１６を、光ファイバ３２１〜３２８が揺動しないよう挟み込むように加圧しながら、ワックス１５によって貼り付ける（図３［３］）。このとき使用するワックス１５は、加熱又は有機溶剤によって除去可能なものである。なお、研磨用ブロック１６は、単純な直方体でもよいし（図３）、Ｖ溝１６１を形成したものでもよいし（図５［１］）、凹部１６２を形成したものでもよい（図５［２］）。

続いて、凹部２３に接着剤１３１，１３２を塗布し、その上からガラスブロック１４で押さえることにより、被覆付き光ファイバ３２１〜３２８をガラスブロック１４とＶブロック２０とで挟持する（図３［４］）。このとき、被覆付きファイバ部と芯線部との境界付近にマイクロベンディングが発生しないよう、ガラスブロック１４の加圧には注意が必要となる。なお、図３［４］の工程を先とし、図３［３］の工程を後とすることも可能である。また、接着剤１３１，１３２は、図４に示すように被覆付き光ファイバ３２１〜３２８の両側のみに塗布してもよいが、より強度を高めるために被覆付き光ファイバ３２１〜３２８の周囲を覆うように塗布してもよい。

続いて、光ファイバ３０１〜３０８が収容されたＶブロック２０を、研磨用ブロック１６とともに鏡面研磨することにより、研磨端面１１を形成する（図４）。研磨前の形状を二点鎖線１７で示す。このとき、加熱又は有機溶剤によって完全除去が可能なワックス１５の選定が難しい場合には、ワックスを使用せず物理的な挟み込みによる加圧固定を用いてもよい。また、研磨端面１１は、フラットに研磨してもよいし、反射防止のため斜めに研磨してもよい（図３［４］の研磨端面１１’）。

最後に、ワックス１５を剥離して研磨用ブロック１６をＶブロック２０から取り外すことにより、図１に示す光ファイバアレイ１０が完成する。また、ワックス１５を用いず、物理的な挟み込みによる加圧固定の場合には、単純に取り外せることは言うまでもない。また、研磨用ブロック１６は、このように最終的に取り外すため、再利用することが可能である。なお、図１、図２及び図４に示すように、Ｖ溝２１１〜２１８内の光ファイバ３０１〜３０８のガラスブッロク１４に近い方の上に、接着剤１２を塗布することにより、Ｖ溝２１１〜２１８内に光ファイバ３０１〜３０８の一部を固定するようにしてもよい。

図６は本発明に係る光ファイバアレイの第二実施形態を示し、図６［１］は平面図、図６［２］は正面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の光ファイバアレイ２５では、Ｖブロック２０の接着固定領域２３１と非接着固定領域２３２との境界部分に、凹部２６が形成されている。凹部２６は、接着固定領域２３１の接着剤１２が非接着固定領域２３２へ流動することを阻止する接着剤阻止手段として機能する。

接着固定領域２３１の接着剤１２は、固化するまでは液体又は流動体であるから、光ファイバ３０１〜３０８とＶ溝２１１〜２１８との隙間を介して、毛管現象によって非接着固定領域２３２へ流れ込もうとする。非接着固定領域２３２へ流れ込んだ接着剤１２は、Ｖ溝２１１〜２１８からはみ出すことにより、光ファイバアレイ２５を光導波路基板（図示せず）の案内用溝に搭載する際の妨げとなるので、好ましくない。

そこで、本実施形態では、Ｖブロック２０に凹部２６を形成することにより、毛管現象が生じない大きさの空間を得る。本実施形態によれば、光ファイバ３０１〜３０８及びＶ溝２１１〜２１８に対する接触角が小さくかつ粘度が低い接着剤１２を用いる場合に、特に有効である。

図７乃至図１０は、本発明に係る光導波路モジュールの第一実施形態を示す。図７はＰＬＣ基板を示し、図７［１］は平面図、図７［２］は正面図、図７［３］は右側面図である。図８は光導波路モジュールの製造方法を示す正面図であり、図８［１］〜図８［３］の順に工程が進行する。図９は、図８［２］におけるIX−IX線概略断面図である。図１０は、光導波路モジュールの平面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図８において図１と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の光導波路モジュール４０は、図８［３］に示すように、光ファイバアレイ１０と光導波路５１１〜５１８が形成されたＰＬＣ基板５０とが接続されたものである。そして、ＰＬＣ基板５０にＶ溝５２１〜５２８が形成され、Ｖ溝５２１〜５２８の一端が光導波路５１１〜５１８の端面５３１〜５３８に臨み、Ｖ溝５２１〜５２８の他端がＰＬＣ基板５０の端面５４に至る。光ファイバ３０１〜３０８は、Ｖ溝５２１〜５２８内とＶ溝２１１〜２１８内とで挟持され、かつ光ファイバ３０１〜３０８の端面３１１〜３１８と光導波路５１１〜５１８の端面５３１〜５３８とが突き合わされた状態で固定されている。なお、本実施形態で用いるＰＬＣ基板５０は光スプリッタの一部である。

第一従来例では、Ｖ溝と光導波路とを別々の基板に形成していたことにより、位置合わせマークを使ってＶ溝基板に光導波路基板を接着固定する工程が必要であった。これに対して、本実施形態では、光導波路５１１〜５１８が形成されたＰＬＣ基板５０にＶ溝５２１〜５２８も形成するので、製造工程が簡単になり位置精度も向上する。また、従来技術では、Ｖ溝に光ファイバを沿わせても光ファイバがＶ溝内で揺動することにより、位置合わせ精度が低下していた。これに対して、本実施形態では、光ファイバアレイ１０を用いたことにより、製造工程中におけるＶ溝５２１〜５２８内での光ファイバ３２１〜３２８の揺動が抑えられるので、位置決め精度が向上する。また、製造工程中における光ファイバ３２１〜３２８の破損も抑制されるので、歩留まりも向上する。

次に、図７に基づき、ＰＬＣ基板５０の製造方法について説明する。

まず、シリコン基板５５に、Ｖ溝５２１〜５２８形成用及び光導波路５１１〜５１８形成用の目合せパターンを形成する。続いて、シリコン基板５５上の全面にシリカガラス層５６を成膜し、フォトリソグラフィ技術によって光導波路５１１〜５１８及び光回路（図示せず）を形成する。このとき、前述の目合せパターンを用いて、光導波路５１１〜５１８の位置をＶ溝５２１〜５２８となる位置と合わせる。続いて、Ｖ溝５２１〜５２８となる領域上のシリカガラス層５６をエッチングによって除去して、シリコン基板５５を露出させる。続いて、露出したシリコン基板５５にＫＯＨ溶液による異方性エッチングを施すことにより、Ｖ溝５２１〜５２８を形成する。Ｖ溝５２１〜５２８の間隔及び本数は、図２に示すＶブロック２０のＶ溝２１１〜２１８と同じにする。続いて、光導波路５１１〜５１８とＶ溝５２１〜５２８との境界部分のシリコン基板５５及びシリカガラス層５６を、回転ブレードを使って研削することにより、スリット５７を形成する。最後に、上記工程によって加工されたシリコン基板５５を所望の大きさのチップに切断することにより、光導波路５１１〜５１８の端面５３１〜５３８が形成され、光導波路アレイを有するＰＬＣ基板５０が完成する。更に、光導波路５１１〜５１８の端面５３１〜５３８を、スライサを用いて斜めに研削することも可能である。

次に、図８に基づき、光導波路モジュール４０の製造方法について説明する。

図８は、案内用のＶ溝５２１〜５２８付き光導波路アレイを有するＰＬＣ基板５０に、光ファイバアレイ１０をパッシブアライン実装する様子を示している。まず、ＰＬＣ基板５０のＶ溝５２１〜５２８に、ＵＶ光硬化型の接着剤４１を塗布する（図８［１］）。続いて、Ｖ溝５２１〜５２８に光ファイバ３２１〜３２８を沿わせるようにして、ＰＬＣ基板５０に光ファイバアレイ１０を載置する（図８［２］）。これにより、光ファイバ３２１〜３２８がＶ溝５２１〜５２８内とＶ溝２１１〜２１８内とで挟持される。

このとき、Ｖブロック２０のＶ溝２１１〜２１８とＰＬＣ基板５０のＶ溝５２１〜５２８とを所望の形状に設計することにより、図９における接着剤４１の厚さｔを容易に調整することができる。なお、ＰＬＣ基板５０とＶブロック２０との間に厚さｔで示される隙間が生じていることは、Ｖ溝５２１〜５２８及びＶ溝２１１〜２１８のみで光ファイバ３０１〜３０８が挟持されていることを示している。このとき、光ファイバ３０１〜３０８はＶ溝５２１〜５２８内及びＶ溝２１１〜２１８内で遊動しないので、光ファイバ３０１〜３０８の位置精度は良好である。

続いて、光ファイバアレイ１０の上面から加圧しながら、光導波路５１１〜５１８の端面５３１〜５３８に光ファイバ３２１〜３２８の端面３１１〜３１８を突き当てる。最後に、光ファイバアレイ１０の上方からＵＶ光４２を照射することにより、ＰＬＣ基板５０に光ファイバアレイ１０を接着固定する（図８［３］）。なお、Ｖブロック２０がシリコン基板からなる場合には、紫外線を透過しないため、熱硬化型の接着剤を用いて加熱により接着固定する。

このように、光ファイバアレイ１０とＰＬＣ基板５０とは理想的なパッシブアライメントが可能となるので、繁雑な調整をすることなく、高精度な実装を実現できる。したがって、多芯デバイスを低コストで高効率に光結合でき、また、端面を斜めにすることも容易になるため、フレネル反射の影響も除去できる。

図１０に示すように、本実施形態の光導波路モジュール４０は、一本の光ファイバからの光信号を八本の光ファイバに分岐する光スプリッタである。

光導波路モジュール４０の出力側（図面右側）には、ＰＬＣ基板５０が接着剤４１を介して光ファイバアレイ１０と光接続されている。光ファイバアレイ１０の出力側には、被覆付き光ファイバ３２１〜３２８を更にポリアミド系合成繊維やＵＶ樹脂等で被覆したテープ芯線３０が延伸している。

一方、光導波路モジュール４０の入力側（図面右側）には、ＰＬＣ基板５０が接着剤４１’を介して光ファイバアレイ１０’と光接続されている。光ファイバアレイ１０’は、光ファイバが一本である点を除き、光ファイバアレイ１０と同じ構成である。光ファイバアレイ１０’の入力側には、一本の被覆付き光ファイバを更にポリアミド系合成繊維やＵＶ樹脂等で被覆した光ファイバ芯線３０’が延伸している。

図１１は本発明に係る光導波路モジュール及びその製造方法の第二実施形態を示す正面図であり、図１１［１］〜図１１［３］の順に工程が進行する。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図８と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の光導波路モジュール６０は、図１１［３］に示すように、第一実施形態の光導波路モジュール４０の構成に当接用ブロック６１を付加したものである。この当接用ブロック６１は、ＰＬＣ基板５０に設けられるとともに、光導波路５１１〜５１８の端面５３１〜５３８と同一平面の当接面６２を有する。また、当接用ブロック６１は、例えばガラス基板又はシリコン基板から成り、接着剤等でＰＬＣ基板５０に固定され、スリット５７と同時に当接面６２が形成される。なお、光ファイバ３０１〜３０８の端面３１１〜３１８及びＶブロック２０の端面２２と、光導波路５１１〜５１８の端面５３１〜５３８及び当接用ブロック６１の当接面６２とは、図示できないほどに薄い接着剤４１によって貼り合わされている。

本実施形態によれば、光ファイバ３０１〜３０８の端面３１１〜３１８及びＶブロック２０の端面２２が、光導波路５１１〜５１８の端面５３１〜５３８に加え当接用ブロック６１の当接面６２にも突き合わされるため、より強度が増す。すなわち、光導波路モジュール６０の堅牢性が向上する。

なお、本発明は、多芯ファイバだけでなく単芯ファイバにも適用可能である（例えば図１０の光ファイバアレイ１０’）。この場合、斜め研磨を施した単芯ファイバの実装で問題になる光ファイバ端面と光導波路端面の面合わせを、実施せずに実装が可能となる。また、Ｖ溝の代わりに、例えばＵ字状、半円状、四角状等、どのような断面形状の溝を用いてもよい。

本発明に係る光ファイバアレイの第一実施形態を示し、図１［１］は平面図、図１［２］は正面図である。 図１の光ファイバアレイの右側面図である。 図１の光ファイバアレイの製造工程を示す正面図であり、図３［１］〜図３［４］の順に工程が進行する。 光ファイバアレイの製造工程の一部を示し、図４［１］は平面図、図４［２］は正面図である。 図４［１］におけるＶ−Ｖ線概略断面図であり、図５［１］は第一例、図５［２］は第二例である。 本発明に係る光ファイバアレイの第二実施形態を示し、図６［１］は平面図、図６［２］は正面図である。 本発明に係る光導波路モジュールの第一実施形態におけるＰＬＣ基板を示し、図７［１］は平面図、図７［２］は正面図、図７［３］は右側面図である。 本発明に係る光導波路モジュールの製造方法の第一実施形態を示す正面図であり、図８［１］〜図８［３］の順に工程が進行する。 図８［２］におけるIX−IX線概略断面図である。 本発明に係る光導波路モジュールの第一実施形態を示す平面図である。 本発明に係る光導波路モジュール及びその製造方法の第二実施形態を示す正面図であり、図１１［１］〜図１１［３］の順に工程が進行する。 第一従来例を示す斜視図である。 第一従来例を示す平面図である。 第二従来例を示す斜視図である。

符号の説明

１０，１０’，２５ 光ファイバアレイ（光ファイバ部品）
１２ 接着剤
１４ ガラスブロック（挟持用ブロック）
２０，２０’ Ｖブロック（収容ブロック）
２１１〜２１８ Ｖ溝（溝）
２２ Ｖブロックの端面
２３１ 接着固定領域
２３２ 非接着固定領域
２６ 凹部（接着剤阻止手段）
３０１〜３０８ 光ファイバ
３１１〜３１８ 光ファイバの端面
４０，６０ 光導波路モジュール
５０ ＰＬＣ基板（光導波路基板）
５１１〜５１８ 光導波路
５２１〜５２８ Ｖ溝（案内用溝）
５３１〜５３８ 光導波路の端面
６１ 当接用ブロック
６２ 当接用ブロックの当接面

Claims (20)

1. 表面に溝が形成された収容ブロックと、前記溝内に収容された光ファイバとを備え、
   この光ファイバの端面と前記収容ブロックの端面とが略同一平面に形成され、
   前記溝内に収容された前記光ファイバは、前記溝に面していない側が露出している、
   ことを特徴とする光ファイバ部品。
2. 前記溝が前記収容ブロックに複数形成されており、前記光ファイバが前記収容ブロックに複数配列されて収容されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ部品。
3. 前記略同一平面が、前記光ファイバの軸に対して垂直に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ部品。
4. 前記略同一平面が、前記光ファイバの軸に対して垂直な角度から傾けられて形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ部品。
5. 前記溝は、前記光ファイバが挿入されただけの非接着固定領域のみから成る、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバ部品。
6. 前記溝は、前記光ファイバが挿入されかつ接着剤によって固定された接着固定領域と、前記光ファイバが挿入されただけの非接着固定領域とに分けられる、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバ部品。
7. 前記収容ブロックの前記接着固定領域と前記非接着固定領域との境界部分には、前記接着固定領域の前記接着剤が前記非接着固定領域へ流動することを阻止する接着剤阻止手段が設けられた、
   請求項６記載の光ファイバ部品。
8. 前記接着剤阻止手段は、前記収容ブロックに形成された凹部である、
   請求項７記載の光ファイバ部品。
9. 前記収容ブロックとともに前記光ファイバを挟持する挟持用ブロックを、
   更に備えた請求項１乃至８のいずれかに記載の光ファイバ部品。
10. 前記溝はＶ溝である、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の光ファイバ部品。
11. 前記収容ブロックは、ガラス基板から成る、
    請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバ部品。
12. 前記収容ブロックは、シリコン基板から成る、
    請求項１乃至１１のいずれかに記載の光ファイバ部品。
    
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の光ファイバ部品を製造する方法であって、
    前記収容ブロックの前記溝内に、前記光ファイバを収容する工程と、
    前記収容ブロックの前記溝内に、前記光ファイバを仮固定用ブロックで仮固定する工程と、
    仮固定された前記収容ブロックの端面と前記光ファイバの端面とを略同一平面に形成する工程と、
    前記仮固定用ブロックを取り外す工程と、
    を含むことを特徴とする光ファイバ部品の製造方法。
14. 前記仮固定用ブロックは、ワックスによって仮固定されている、
    ことを特徴とする請求項１３記載の光ファイバ部品の製造方法。
15. 前記仮固定用ブロックは、機械的に仮固定されている、
    ことを特徴とする請求項１３記載の光ファイバ部品の製造方法。
    
16. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の光ファイバ部品と光導波路が形成された光導波路基板とを有し、当該光ファイバ部品と当該光導波路基板とが光接続された光導波路モジュールであって、
    前記光導波路基板に案内用溝が形成され、当該案内用溝の一端が前記光導波路の端面に臨み、当該案内用溝の他端が前記光導波路基板の端面に至り、
    前記光ファイバは、前記案内用溝内と前記溝内とで挟持され、かつ当該光ファイバの端面と前記光導波路の端面とが突き合わされた状態で固定された、
    ことを特徴とする光導波路モジュール。
17. 前記光導波路基板に設けられるとともに前記光導波路の端面と同一平面の当接面を有する当接用ブロックを更に備え、
    前記光ファイバは、前記案内用溝内と前記溝内とで挟持され、かつ当該光ファイバの端面及び前記収容ブロックの端面と前記光導波路の端面及び前記当接用ブロックの当接面とが突き合わされた状態で固定された、
    請求項１６記載の光導波路モジュール。
18. 前記案内用溝はＶ溝である、
    請求項１６又は１７記載の光導波路モジュール。
19. 前記光導波路ブロックと前記収容ブロックとは、前記案内用溝及び前記溝のみで前記光ファイバを挟持する、
    請求項１６乃至１８のいずれかに記載の光導波路モジュール。
    
20. 請求項１６乃至１９のいずれかに記載の光導波路モジュールを製造する方法であって、
    前記光導波路基板に前記光導波路と前記案内溝とを形成する工程と、
    前記光導波路基板上に前記光ファイバ部品を載置することにより、前記光ファイバを前記案内溝内と前記溝内とで挟持する工程と、
    前記光ファイバを前記案内溝内と前記溝内とで挟持しつつ、前記光ファイバの端面と前記光導波路の端面とを突き合わせ、この状態で固定する工程と、
    を含むことを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。

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