JP2007272159A - 光導波路コネクタ及びそれを用いた光接続構造、並びに光導波路コネクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光導波路を高精度に位置合わせすることができる光導波路コネクタ、光接続構造および光導波路の製造方法を提供する。
【解決手段】 光コネクタ１は、光導波路コア１０と、前記光導波路コア１０を被覆する光導波路クラッド１１と、これらを支持する金属層１４と、を有する光導波路６と、前記光導波路６が搭載されるフェルール本体５とを備え、前記光導波路６は、前記フェルール本体５の一部に当接される位置合わせ用コア３０，３１をさらに備える。
【選択図】 図９

Description

本発明は、光導波路コネクタ及びそれを用いた光接続構造、並びに光導波路コネクタの製造方法に関する。

ブロードバンドの普及は目覚しく、それに伴い増大するデータを処理するルータの大容量化も進んでいる。現行の電気伝送を使用した装置実装では、ラインカードからの信号が集中するスイッチボードのコネクタ端子数ネックおよびバックボード内の伝送速度の限界から、大容量ルータの実現には光実装が必須となっている。このような状況から、光信号を送受する光モジュール、光信号を伝達する光配線板、光モジュールと光配線板および光配線板間を電気的にかつ機械的に接続する光コネクタなどの光実装部品の開発が進められている（たとえば特許文献１参照）。

光実装部品のうち光コネクタは、大略的には、コア層および該コア層を被覆するクラッド層を有する光ファイバを有する光ファイバコネクタと、コア層および該コア層を被覆するクラッド層を有する光導波路を有する光導波路コネクタと、を備え、光ファイバ及び光導波路のコア層の端部同士を接続した構成を有している。

特開２００４−６２０６４号公報

ところで、光ファイバと光導波路との接続部における光の結合損失を小さく抑えるためには、両者を高精度に位置合わせする必要があるが、その前提として光導波路が光ファイバコネクタ内における所望の位置に高精度に位置合わせする必要がある。

しかしながら、光導波路を光導波路コネクタ内に高精度に位置決めして配置することは困難であり、かかる位置決めを容易に行うことができる光導波路コネクタが求められている。

本発明の目的は、光導波路を容易にかつ高精度に位置合わせすることができる光導波路コネクタ及びそれを用いた光接続構造、並びに光導波路コネクタの製造方法を提供することである。

本発明は、光導波路コアと、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッドと、を有する光導波路と、
前記光導波路が搭載される支持体と、
前記光導波路は、前記支持体の一部に当接される位置合わせ用部材を備えることを特徴とする光導波路コネクタである。
また本発明は、前記位置合わせ用部材は、位置合わせ用コアであることを特徴とする。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記位置合わせ用コアは、その上面が前記支持体の一部に当接し、
前記位置合わせ用コアと前記光導波路コアとの高さが略等しいことを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記位置合わせ用コアと前記光導波路コアとの高さの差が、前記光導波路コアの高さの１５％以下に設定されていることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記位置合わせ用コアは、その側面が前記支持体の一部に当接することを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記位置合わせ用コアに当接される前記支持体の前記一部が凸部であることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記位置合わせ用コアが複数個存在し、該複数個の前記位置合わせ用コアは、間に間隔をあけて配置され、隣接する前記位置合わせ用コア間の領域に前記支持体の前記凸部が嵌合されることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記位置合わせ用コアは、前記光導波路コアとの間に間隔をあけて配置され、前記位置合わせ用コアと該光導波路コアとの間の領域に前記支持体の前記凸部が嵌合されることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記支持体の前記凸部は、先端部に向かって幅狭となるように側面が傾斜し、
前記位置合わせ用コアは、その側面が前記凸部の傾斜面に当接するように前記凸部に対応する形状に形成されることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記光導波路は、前記光導波路コアと、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッドと、前記位置合わせ用コアとを支持する基板をさらに備え、
前記基板は、前記光導波路コア、前記光導波路クラッドおよび前記位置合わせ用コアより熱膨張係数が小さい材料から成ることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記基板は、銅を含む材料から成ることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタにおいて、
前記位置合わせ用コアは、前記光導波路コアと同一工程で形成されることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、前記光導波路コネクタと、
光ファイバと、
前記光ファイバを収容する光ファイバコネクタと、を備えることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、光導波路コアと、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッドと、を有する光導波路と、
前記光導波路が搭載される支持体と、
前記光導波路と前記支持体との間に介在される基準部材と、を備え、
前記光導波路は、前記基準部材の一部に当接される位置合わせ用部材を備えることを特徴とする光導波路コネクタである。

また本発明は、光導波路コア、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッド、及び該光導波路クラッドより少なくとも一部が露出する位置合わせ用部材を有する光導波路と、該光導波路を搭載可能な支持体と、を準備する工程と、
前記光導波路を、その位置合わせ用部材の露出部が前記支持体に当接するように搭載し、前記光導波路を前記支持体に対して位置合わせする工程と、を備えることを特徴とする光導波路コネクタの製造方法である。

また本発明は、光導波路コア、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッド、及び該光導波路クラッドより少なくとも一部が露出する位置合わせ用部材を有する光導波路と、該光導波路を搭載可能な支持体と、前記光導波路と前記支持体との間に介在される基準部材と、を準備する工程と、
前記光導波路を、その位置合わせ用部材の露出部が前記基準部材に当接するように搭載し、前記光導波路を前記支持体に対して位置合わせする工程と、を備えることを特徴とする光導波路コネクタの製造方法である。

また本発明は、前記光導波路コネクタの製造方法において、
前記位置合わせ用部材は、前記光導波路コアと同一工程で一括的に形成される位置合わせ用コアであることを特徴とする光導波路コネクタの製造方法である。

本発明によれば、光導波路と、該光導波路が搭載される支持体とを備えた光導波路コネクタにおいて、前記光導波路が、前記支持体の一部に当接される位置合わせ用部材、を備えていることから、光導波路を支持体に搭載する際に、前記位置合わせ用部材によって光導波路の支持体における搭載位置が規定されることとなり、光導波路及び支持体を高精度に位置合わせすることができる。その結果、光導波路が光導波路コネクタ内の所望の位置に高精度に搭載されることとなり、光導波路コネクタを光ファイバコネクタに接続する際に、光ファイバのコア層と光導波路コアとを高精度に位置合わせすることが可能となり、光結合損失の小さな光接続構造の実現に供することができる。

また本発明によれば、位置合わせ用部材は、位置合わせ用コアであるので、光導波路及び支持体を、さらに高精度に位置合わせすることができる。

また本発明によれば、前記位置合わせ用コアは、その上面が前記支持体の一部に当接していることから、支持体に対する光導波路の高さ方向の位置合わせを高精度に行うことができる。

さらに本発明によれば、前記位置合わせ用コアと前記光導波路コアとの高さの差が、前記光導波路コアの高さの１５％以下に設定されているので、位置合わせ用コアを用いた高精度の高さ方向の位置合わせを、実現することができる。

さらに本発明によれば、前記位置合わせ用コアは、その側面が前記支持体の一部に当接していることから、支持体に対する光導波路の横方向の位置合わせを高精度に行うことができる。

さらに本発明によれば、前記位置合わせ用コアに当接される前記支持体の前記一部が凸部であるので、位置合わせ用コアと凸部とを当接させて、横方向の位置合わせを高精度に行うことができる。

さらに本発明によれば、前記位置合わせ用コアが複数個存在し、該複数個の前記位置合わせ用コアは間に間隔をあけて配置され、隣接する前記位置合わせ用コア間の領域に前記支持体の前記凸部が嵌合される。これによって隣接する２つの位置合わせ用コアによって、凸部の位置合わせをすることがきるので、横方向の位置合わせを高精度に行うことができる。

さらに本発明によれば、前記位置合わせ用コアは、前記光導波路コアとの間に間隔をあけて配置され、前記位置合わせ用コアと該光導波路コアとの間の領域に前記支持体の前記凸部が嵌合される。これによって位置合わせ用コアを用いて、凸部の位置合わせをすることがきるので、横方向の位置合わせを高精度に行うことができる。

さらに本発明によれば、前記支持体の前記凸部は、先端部に向かって幅狭となるように側面が傾斜し、前記位置合わせ用コアは、その側面が前記凸部の傾斜面に当接するように前記凸部に対応する形状に形成される。それ故、前記凸部を容易に位置合わせ用コアに当接させることができ、光導波路の支持体に対する位置合わせが容易となる。

さらに本発明によれば、前記光導波路は、基板をさらに備え、前記基板は、前記光導波路コア、前記光導波路クラッドおよび前記位置合わせ用コアより熱膨張係数が小さい材料から成る。したがって、光導波路および基板が支持状態で温度が変化しても、基板の熱膨張係数が光導波路の熱膨張係数より小さいので、基板の温度上昇による熱膨張の変位量を小さく抑えることができ、光導波路が熱膨張することによって大きく変位することが良好に防止される。これによって、光導波路の温度が変化した場合であっても、光導波路コアが支持体に対して不所望に変位することを、基板によって防ぐことができる。

さらに本発明によれば、基板は、銅を含む材料から成るので、光導波路より熱膨張係数小さい基板を実現することができる。

さらに本発明によれば、前記位置合わせ用コアは、前記光導波路コアと同一工程で形成されるので、位置合わせ用コアの光導波路コアに対する位置を高精度に規定することができる。

さらに本発明によれば、光接続構造は、前述の光導波路コネクタと、光ファイバと、前記光ファイバを収容する光ファイバコネクタと、を備えるので、光ファイバのコア層と光導波路の光導波路コアとを高精度に位置合わせすることができる。

さらに本発明によれば、光導波路と、前記光導波路が搭載される支持体と、前記光導波路と前記支持体との間に介在される基準部材と、を備え、前記光導波路は、前記基準部材の一部に当接される位置合わせ用部材、を備えるので、光導波路を支持体に搭載する際に、前記位置合わせ用部材と基準部材とによって光導波路の支持体における搭載位置が規定されることとなり、光導波路及び支持体を高精度に位置合わせすることができる。

さらに本発明によれば、少なくとも一部が露出する位置合わせ用部材を有する光導波路と、該光導波路を搭載可能な支持体と、を準備する工程と、前記光導波路を、その位置合わせ用部材の露出部が前記支持体に当接するように搭載し、前記光導波路を前記支持体に対して位置合わせする工程と、を備えるので、位置合わせ用部材と支持体とを直接当接させて、位置合わせすることができる。これによって露出部を有する位置合わせ用部材によって、高精度に支持体を位置合わせすることができる。

さらに本発明によれば、少なくとも一部が露出する位置合わせ用部材を有する光導波路と、該光導波路を搭載可能な支持体と、前記光導波路と前記支持体との間に介在される基準部材と、を準備する工程と、前記光導波路を、その位置合わせ用部材の露出部が前記基準部材に当接するように搭載し、前記光導波路を前記支持体に対して位置合わせする工程と、を備えるので、位置合わせ用部材と基準部材とを直接当接させて、位置合わせすることができる。これによって露出部を有する位置合わせ用部材と基準部材によって、高精度に支持体を位置合わせすることができる。

さらに本発明によれば、位置合わせ用部材は前記光導波路コアと同一工程で一括的に形成されるので、位置合わせ用部材の光導波路コアに対する位置を高精度に規定することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１の実施形態）
＜光電気モジュールの構造＞
図１は、本発明の第１の実施形態の光電気モジュール１００を簡略化して示す斜視図である。図２は、光電気モジュール１００を簡略化して示す断面図である。

光電気モジュール１００は、基板１９と、基板１９上に光導波路６が載置される光コネクタ１と、光コネクタ１の光導波路６に接続され、光を反射するミラー手段１５と、ミラー手段１５によって反射された光を受光し、受光した光を電気信号に変換する受光素子１６と、受光素子１６によって変換された電気信号が入力され、該入力された電気信号に基づいて処理を行なうドライバーＩＣ２２と、該ドライバーＩＣ２２の処理によって出力される電気信号が入力され、該入力された電気信号に基づいて電気を光に変換する発光素子１７と、を備えた構成を有している。

ミラー手段１５は、光導波路６の端面を傾斜させ、該傾斜面に対して金、アルミニウム、チタン、クロム等の光を反射させる金属材料を被着させて構成されている。光導波路６の端面を傾斜させる方法としては、金型で成形する方法、ダイヤモンド工具等で加工する方法がある。また金属材料は、蒸着法等によって被着される。

受光素子１６としては、例えば、フォトダイオードが用いられ、光導波路６によって伝達される光を受光する。また発光素子１７としては、ＶＣＳＥＬ等の面発光の半導体レーザや、端面発光のレーザダイオード等が用いられ、光導波路６に向かって光を発光する。なお、受光素子１６及び発光素子１７は、光導波路６の位置に対応するように直線状に配列されている。

このような構成を有する光電気モジュール１００は、光コネクタ１が後述する構成を有するため、光コネクタ１内における光の結合損失が小さく抑えられる。その結果、従来よりも正確な情報が光コネクタ１によって入力されることによって、ドライバーＩＣ２２等の電気回路によって従来よりも正確な処理を行い、処理した情報が光コネクタ１によって従来よりも正確に外部へ伝達されることとなる。従って、光電気モジュール１００を、高い精度および正確な処理が要求される装置、例えば、スーパコンピュータ、ワークステーション、サーバー等のコンピュータ機器およびルーター等の通信接続装置に組み込むことにより、かかる装置の性能を大幅に向上させることが可能となる。

＜光コネクタ１の構造＞
図３は、光コネクタ１を示す斜視図であって、光コネクタ１を構成する第１フェルール２に第２フェルール３が接続された状態を示す斜視図である。図４（ａ）は、第１フェルール２に第２フェルール３が接続された状態を示す平面図である。図４（ｂ）は、第１フェルール２に対し第２フェルール３を離脱した状態を表す平面図である。

本実施形態に係る光コネクタ１は、大略的に、光導波路コネクタである第１フェルール２と、光ファイバコネクタである第２フェルール３と、第１フェルール２と第２フェルール３との双方に挿入される一対のガイドピン４と、を含んで構成されており、これら第１および第２フェルール２，３が着脱可能な状態で互いに端面同士を接続されている。

なお、ガイドピン４の長手方向をｘ方向、ガイドピン４の配列方向をｙ方向、ｘおよびｙ方向に直交する方向（フェルールの厚み方向）をｚ方向とそれぞれ定義する。

＜＜第１フェルール２の概略構造＞＞
図５は、第１フェルール２の要部を表す端面図（図４のＶ−Ｖ線端面図）である。図６は、第１フェルール２を分解して表す端面図であり、図６（ａ）は固定部材７の端面図、図６（ｂ）は光導波路６の端面図、図６（ｃ）はフェルール本体５の端面図である。

第１フェルール２は、凹部１２及び一対のガイド孔５ａ，５ｂを有するフェルール本体５と、フェルール本体５の凹部１２に嵌合される光導波路６と、該光導波路６をフェルール本体５に対して固定するための固定部材７とを有している。

フェルール本体５は、たとえば、エポキシ樹脂、ＰＰＳ（ＰＰＳ：Polyphenylene
sulfied）樹脂などの合成樹脂に、シリカ粒子等の無機質粒子を含有させた材料から成る。

また、フェルール本体５（支持体に相当）は、光導波路６を支持可能に構成されており、図６（ｃ）に示すように、ｙｚ断面において凹状となるように形成され、そのｙ方向の両端部には、後述する第１フェルール２の光導波路６と第２フェルール３の光ファイバ８との位置合わせを行うための一対のガイドピン４が挿入されるガイド孔５ａ，５ｂが形成されている。各ガイド孔５ａ，５ｂは、ｘ方向に沿って設けられている。なお、ガイド孔５ａ，５ｂはフェルール本体５を貫通するように形成しても良い。この場合、フェルール本体５を射出成形法によって形成する際の加工精度が向上するという効果がある。

そして、フェルール本体５の凹部１２の底面１２ｄには、ｚ方向に突出した複数（本実施の形態では３つ）の凸部３０がｙ方向に沿って設けられる。この凸部３０は、凹部１２に光導波路６が嵌合された状態では、光導波路６に対して当接する。

フェルール本体５の凹部１２に嵌合される光導波路６は、図６（ｂ）に示すように、それぞれ複数の光導波路コア１０と、各光導波路コア１０を被覆する光導波路クラッド１１と、後述する複数の位置合わせ用コア３１，３２と、光導波路クラッド１１の主面に被着され、補強材として機能する金属層１４とを有する。

光導波路コア１０は、光導波路クラッド１１よりも屈折率の小さな材料（たとえば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン系樹脂および石英等の材料）が用いられる。光導波路クラッド１１は、たとえば光導波路コア１０と同種の材料であって、原材料を構成する複数の成分の調合比を変更して屈折率を変更した材料が用いられる。一方、位置合わせ用コア３１，３２は、光導波路コア１０と同様の材料により形成されている。

光導波路コア１０は、光ファイバ８のコア層に接続されるものであり、略一定間隔のピッチδ１（隣接する光導波路コア１０同士の図心の間隔）で配列されている。かかる光導波路コア１０は、光ファイバ８から入射された光を伝播する機能、または光ファイバ８に入射すべき光を伝播する機能を有している（本実施形態においては前者の機能を有する）。一方、位置合わせ用コア３１，３２は、位置合わせのための基準となる部材であり、後述するように一部が光導波路クラッド１１より露出していることに起因して内部に入射した光は前記露出部より外部に漏れるため、通常、光の伝播媒体として用いないようにする。

金属層１４（基板）は、光導波路コア１０と、光導波路クラッド１１と、位置合わせ用コア３１とを支持するためのものである。金属層１４は、光導波路コア１０、光導波路クラッド１１および前記位置合わせ用コア３１より熱膨張係数が小さい材料により形成されることが好ましいため、本実施の形態では、金属層１４は、銅を含む材料（例えば銅箔）により形成されている。

一方、光導波路６をフェルール本体５に対して固定する固定部材７は、図４（ａ）に示すように、フェルール本体５の凹部１２に嵌合された光導波路６を押圧することにより光導波路６の嵌合状態を保持するものである。固定部材７は、フェルール本体５と同様のエポキシ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの合成樹脂に、シリカ粒子を充填した材料から成る。固定部材７は、平面視矩形状に形成され、ｘ方向に見て凸形状となるように形成されている。

＜＜第２フェルール３の概略構造＞＞
図７は、第２フェルール３の要部を表す端面図（図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線端面図）である。

第２フェルール３は、たとえばエポキシ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの合成樹脂に、シリカ粒子等の無機質粒子を含有させた材料により直方体状に形成される。第２フェルール３は、光ファイバ８が挿入される複数のファイバ孔２９と、一対のガイドピン４ａ，４ｂが挿入されるガイド孔３ａ，３ｂが設けられる。

ファイバ孔２９は、ｙ方向に平行に複数形成される。ファイバ孔２９に挿入される光ファイバ８は、その長手方向がｘ方向に平行に配置されている。具体的には、各光ファイバ８は、各ファイバ孔２９にそれぞれ挿入されることによって、ｙ方向に配列されている。光ファイバ８は、光導波路６に伝達される光を伝播する機能を有する。光ファイバ８は、光導波路６の光導波路コア１０に対応させてｙ方向にδ１のピッチで配列される。

光ファイバ８は、断面円形状のコア層８ａを、コア層８ａよりも屈折率の小さい材料からなるクラッド層８ｂで被覆した構成を有し、全反射の原理によって光が外部に可能な限り漏れないようにしている。光ファイバは８、主に短距離通信の用途として用いられるマルチモードの場合、クラッド層８ｂの直径が１２５μｍに、該クラッド層８ｂで覆われた内部のコア層８ａの直径５０μｍ以上６２．５μｍ以下に規格化されている。また、長距離通信の用途として用いられるシングルモードの場合、クラッド層８ｂの直径が１２５μｍに、該クラッド層８ｂで覆われた内部のコア層８ａの直径が１０μｍに規格化されている。

＜＜光導波路６と光ファイバ８との接続構造＞＞
図８は、光導波路６と光ファイバ８との関係を表す斜視図である。

光導波路６の光導波路コア１０は、図６に示すように、光ファイバ８のコア層８ａに接続される。光ファイバ８と光導波路６との接続部においては、光ファイバ８のコア層８ａの断面における外縁が光導波路コア１０の断面における外縁の内側に配設されるように、光導波路コア１０の断面積の大きさが設定されている。

具体的には、光導波路コア１０層１０の断面形状が略矩形状を成している場合、光導波路コア１０について、ｙ方向の長さをＬｗ１、ｚ方向の長さをＬｈ１、コア層８ａの直径をφ、とそれぞれ定義する。このとき、本実施形態においては、Ｌｗ１≧φ１、およびＬｈ１≧φ１の式を満足している。

これによって光ファイバ８から光導波路コア１０の順に光が伝達される光ファイバ８と光導波路６との接続部において、光ファイバ８を伝播する光の大部分が光導波路コア１０に良好に伝達されることとなる。それ故、前記接続部における光の結合損失が良好に防止される。

また光導波路コア１０から光ファイバ８の順に光が伝達される光ファイバ８と光導波路６との接続部において、光導波路コア１０を伝播する光の大部分が光ファイバ８に良好に伝達される。それ故、前記接続部における光の結合損失が良好に防止される。

＜＜第１フェルール２の詳細構造＞＞
図９は、光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向中央部を拡大して示す端面図である。前述したように光導波路６は、複数の光導波路コア１０と、光導波路クラッド１１と、複数の位置合わせ用コア３１と、金属層１４とを有する。

光導波路クラッド１１は、第１光導波路クラッド１１ａと第２光導波路クラッド１１ｂとを有する。第１光導波路クラッド１１ａは、金属層１４の主面に積層される。光導波路コア１０は、第１光導波路クラッド１１ａ上に、複数積層される。位置合わせ用コア３１，３２は、金属層１４の主面および第１光導波路クラッド１１ａに積層される。第２光導波路クラッド１１ｂは、光導波路コア１０を被覆しつつ位置合わせ用コア３１，３２の一部を露出するように、第１光導波路クラッド１１ａおよび光導波路コア１０に積層される。

本実施形態においては、図９に示すように、２つの位置合わせ用コア３１，３２のうち、一方の位置合わせ用コア３１では、ｙ方向一方の側面３１ｂおよびｚ方向他方の上面３１ａが外方に露出し、他方の位置合わせ用コア３２では、ｙ方向他方の側面３２ｂおよびｚ方向他方の上面３２ａが外方に露出する。換言すると、隣接する２つの位置合わせ用コア３１，３２の互いに対向する側面３１ｂ、３２ｂが、外方に露出する。また本実施の形態では、隣接する位置合わせ用コア３１，３２間では、金属層１４の主面が露出している。このような隣接する前記位置合わせ用コア３１，３２間の領域にフェルール本体５の凸部３０が嵌合される被嵌合部が形成される。被嵌合部は、本実施の形態では、隣接する位置合わせ用コア３１の各側面３１ｂおよび金属層１４の主面によって構成される。

位置合わせ用コア３１は、光導波路コア１０と同一の材料からなり、光導波路コア１０が形成されると同時に形成される。したがって、位置合わせ用コア３１は、光導波路コア１０に対して高精度に位置合わせされた状態にある。また光導波路コア１０は、光導波路クラッド１１のｚ方向の所望の位置に高精度に形成される。ここえ図９に示し高さＬ７は、第１クラッド１１ａの上面から光導波路コア１０の上面までの距離であり、高さＬ８は、光導波路コア１０の上面から第２光導波路クラッド１１ｂの上面までの距離である。

位置合わせ用コア３１は、その側面３１ｂがフェルール本体５の凸部３０の側面３０ｂに当接している。それ故、位置合わせ用コア３１，３２によって光導波路６のｙ方向の位置が規定された形となり、光導波路６のフェルール本体５に対する横方向の位置合わせが高精度に行われた形となっている。

また、凸部３０は、先端部に向かうに従って幅狭となるように側面（ｙ方向両側の側面）が傾斜している。それ故、フェルール本体５の凸部３０を容易に位置合わせ用コア３１，３２の間の領域に嵌合させることができ、光導波路６のフェルール本体５に対する位置合わせが容易となる。また、位置合わせ用コア３１の材料の硬度が低い場合、および強度が低い場合は、エッジの部分が変形したり破損する可能性があるが、凸部３０の側面を上述の形状にすることにより、光導波路６とフェルール本体５との位置合わせの際に、位置合わせコア３１，３２に対して凸部３０が引っかかる等して大きな押圧力が位置合わせ用コア３１，３２に印加されるおそれを低減し、位置合わせ用コア３１，３２の変形および破損を良好に防止することができる。

なお、凸部３０は、前述のような形状に限らず、側面を上述とは逆方向に傾斜しても良いが、導波路材料である位置合わせ用コア３１の材料の硬度が低い場合、および強度が低い場合は、エッジの部分が変形したり破損しやすくなる傾向があるため、好ましくない場合がある。

また、凸部３０のｘ方向の両端に位置する端面は垂直であっても良い。端面が垂直である場合は、端部の寸法精度を高くできる。

凸部３０の高さＬ１は、光導波路コア１０および光導波路クラッド１１の合計の高さＬ２より小さく設定しても良く、また大きく設定することも可能である。図９では、凸部３０の高さＬ１は、光導波路コア１０および光導波路クラッド１１の合計の高さＬ２より小さい場合を示す。凸部３０の高さＬ１は、凹部１２の底面１２ｄから、凸部３０の上面３０ａまでの距離である。金属層１４の厚さが１００μｍ以下である場合は、光導波路６を支持する強度が低いので、凸部３０の高さＬ１は、光導波路コア１０および光導波路クラッド１１の合計の高さＬ２より小さく設定した方が好ましい。この場合、光導波路コア１０の高さ方向の位置精度は、光導波路コア１０と光導波路クラッド１１の厚さで制御される。金属層１４の厚さが１００μｍを超える場合は、光導波路を支持する強度が高いので、凸部３０の高さＬ１は、光導波路コア１０および光導波路クラッド１１の合計の高さＬ２より大きく設定できる。

凸部３０の高さＬ１は、たとえば１０μｍ以上４０μｍ以下である。また凸部３０の幅寸法Ｗ１は、隣接する位置合わせ用コア３１，３２間のｙ方向に関する幅寸法Ｗ２より、たとえば隙間寸法δ２だけ小さく設定される。隙間寸法δ２は、たとえば±３μｍであり、マイナスの方向はいわゆるしまり嵌めであり、位置合わせ用コア３１，３２が変形することによって嵌合される。これによって凸部３０が、隣接する位置合わせ用コア３１，３２間に形成される被嵌合部に嵌合可能である。

図９では、この凸部３０と、位置合わせ用コア３１とは接触しているが、凸部３０と位置合わせ用コア３２とは非接触となっており、この１箇所のみではｙ方向にがたが生じるおそれがないわけではないが、図５に示すように、フェルール本体５に複数の凸部３０を形成することにより、光導波路６のｙ方向のがたをより確実に防止することができる。また凸部３０と位置合わせ用コア３１，３２とは、二箇所以上接触してもよい。

図１０は、光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向一端部を拡大して示す端面図である。ｙ方向の一端部に形成される凸部３０が嵌合される被嵌合部は、１つの位置合わせ用コア３１と、位置合わせ用コア３１と間隔をあけて設けられる光導波路クラッド１１と、露出している金属層１４の主面とによって形成される。位置合わせ用コア３１は、その側面３１ｂがフェルール本体５の凸部３０の一方の側面３０ｂに当接する。このような凸部３０であっても、位置合わせ用コア３１によって高精度に位置合わせされる。

以上、説明したように、本実施の形態の第１フェルール２は、光導波路６が位置合わせ用コア３１を含んで構成される。位置合わせ用コア３１の形成は、前記光導波路コア１０の形成と一体的に行われるので、位置合わせ用コア３１と光導波路コア１０とを高精度に位置合わせすることができる。また位置合わせ用コア３１は、フェルール本体５の凸部３０の側面に当接されている。したがって、位置合わせ用コア３１によってフェルール本体５に対して光導波路６をｙ方向に高精度に位置合わせすることができる。このような位置合わせ用コア３１は、光導波路コア１０と同時に製造可能であるので、位置合わせ用コア３１を容易に製造することができる。

高精度の位置合わせすることによって、光ファイバ８と光導波路６との接続部において、光ファイバのコア層から入射する光が良好に光導波路６の光導波路コア１０内に良好に伝達されることとなる。それ故、前記接続部における光の結合損失が良好に防止される。特に、光ファイバ８のコア層８ａが微小、たとえば５０μｍ以下であり、光導波路コア１０が微小、たとえば一辺が５０μｍ以下の矩形状である場合、コア層８ａに対して光導波路コア１０が１０μｍずれると。光の結合損失が大きくなるが、位置合わせ用コア３１は、マスクを用いて３μｍ以下の精度で形成可能であるので、光導波路コア１０を所望の位置に３μｍ以下の精度で、フェルール本体５に支持させることができる。

また本実施の形態では、金属層１４は、光導波路コア１０、光導波路クラッド１１および位置合わせ用コア３１より熱膨張係数が小さい材料から成る。したがって、光導波路６および金属層１４が支持状態で温度が変化しても、金属層１４の熱膨張係数が光導波路６の熱膨張係数より小さいので、金属層１４の温度上昇による熱膨張の変位量を小さく抑えることができ、光導波路６が熱膨張することによって大きく変位することが良好に防止される。これによって、光導波路６の温度が変化した場合であっても、光導波路コア１０がフェルール本体５に対して不所望に変位することを、金属層１４によって防ぐことができる。金属層１４は、銅を含む材料から成るので、熱膨張係数が樹脂から成る光導波路６より小さい金属層１４を実現することができる。

＜光コネクタ１の製造方法＞
図１１は、光コネクタ１の製造方法を段階的に表すフローチャートである。本実施形態の光コネクタの製造方法は、大略的に、第１フェルール２を製造する工程（ステップａ１）と、第２フェルール３を製造する工程（ステップａ２）と、第１フェルール２と第２フェルール３とを接続する工程（ステップａ３）とを含む。ステップａ１とステップａ２の順番は入れ替わっても良い。

第１フェルール２を製造する工程（ステップａ１）では、まず、フェルール本体５と、光導波路６、固定部材７をそれぞれ形成する。フェルール本体５及び固定部材７は、従来周知の射出成形法によって形成される。次に、印刷法を用いて光導波路６を製作する場合、銅箔から成る金属層１４の一部に、まず、第１光導波路クラッド１１ａを、従来周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術（以下、単に「形成技術」ということがある）あるいは、金型またはゴム型等を用いたスタンプ法等を用いて形成した後、光導波路コア１０と位置合わせ用コア３１，３２とを、同一のマスクを用いて形成技術によって同時に形成する。したがって光導波路コア１０と位置合わせ用コア３１，３２とは、同一工程で一括的に形成される。次に、光導波路コア１０を被覆し、且つ位置合わせ用コア３１，３２の一部を露出するように、第１光導波路クラッド１１ａおよび光導波路コア１０に、第２光導波路クラッド１１ｂを形成技術によって形成する。また従来周知の金型を用いた方法によって光導波路６を形成してもよい。

続いて、製作されたフェルール本体５の凹部１２に接着剤を介して光導波路６を搭載する。その際、光導波路６の位置合わせ用コア３１，３２の一部、つまり露出部を凸部３０に対して当接させる。その結果、光導波路６のｙ方向の位置が規定されることとなり、光導波路６のフェルール本体５に対する位置合わせが行われる。

そして、固定部材７で光導波路６の位置を固定することにより、第１フェルール２が完成する。

次に、第２フェルール３を製造する工程（ステップａ２）では、第２フェルール３は、複数の光ファイバ８が挿通可能なファイバ孔２９が形成される。第２フェルール３は、従来周知の射出成形法によって形成される。

次に、第１フェルール２と第２フェルール３とを接続する工程（ステップａ３）では、ステップａ１およびステップａ２にてそれぞれ製作された第１、第２フェルール２，３に関して、接続部に対応する端面を、予め研磨機などの加工機を用いて平面研磨して平滑度を上げ、洗浄する。その後、第１フェルール２と第２フェルール３とを圧接する。所望によりこの接続部間に、たとえば屈折率整合材を介して接続することにより光コネクタ１が完成する。なお、前記屈折率整合材は、光ファイバ８のコア層８ａと、光導波路６の光導波路コア１０と、略等しい屈折率（またはコア層８と光導波路コア１０との間の屈折率）を有する透光性の整合材であり、この屈折率整合材を前記接続端部間に介在させることで、光ファイバ８の端面および光導波路６の端面での光反射を一層低減することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に関して説明する。図１２は、本実施の形態の光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向中央部を拡大して示す端面図である。

本実施の形態では、位置合わせ用コア３１は、上面３１ａがフェルール本体５の凹部１２の底面１２ｄに当接し、位置合わせ用コア３１の高さＬ４と前記光導波路コア１０の高さＬ３が略等しい点に特徴を有する。位置合わせ用コア３１の高さＬ４と光導波路コア１０の高さＬ３との差は、前記位置合わせ用コア３１と前記光導波路コア１０との高さＬの差（Ｌ４−Ｌ３）が、前記光導波路コア１０の高さＬ３の１５％以下であることが好ましい（損失を更に少なくするためには１０％以下が望ましく、更に最適には５％以下が用いられる）。

本実施の形態の光導波路６に形成される位置合わせ用コア３１は、その上面３１ａに第２光導波路クラッド１１ｂが形成されておらず、位置合わせ用コア３１の上面３１ａが露出している。したがって、位置合わせ用コア３１の上面３１ａ、つまり露出部を凹部１２の底面１２ｄに当接させることができる。

凸部３０の高さＬ１は、光導波路コア１０および光導波路クラッド１１の合計の高さＬ２より小さく設定される。また凸部３０の高さＬ１は、位置合わせ用コア３１の高さＬ４より、たとえば隙間寸法δ３だけ小さく設定される。隙間寸法δ３は、たとえば１０μｍである。この場合隙間があれば良いためあまり重要ではない。

凸部３０の高さＬ１は、光導波路コア１０および光導波路クラッド１１の合計の高さＬ２より小さく設定されるので、支持状態では、凹部１２のｙ方向の一端面である底面１２ｄが不所望に光導波路６に当接しないように、窪み１２ａが形成される。窪み１２ａは、光導波路コア１０に対応する位置に設けられており、光導波路コア１０を被覆する光導波路クラッド１１ｂがフェルール本体５に接触することを防止している。

凸部３０は、前述の被嵌合部に嵌合される。位置合わせ用コア３１，３２は、その側面３１ｂが前記フェルール本体５の凸部３０の側面３０ｂに当接する。また凸部３０は、上面３０ａが金属層１４の主面と隙間寸法δ３離間し、位置合わせ用コア３１の上面３１ａが凹部１２の底面１２ｄに当接する。

このように本実施の形態では、位置合わせ用コア３１，３２によって、光導波路６のフェルール本体５に対する位置関係がｙ方向及びｚ方向に関して規定され、両方向に関して光導波路６を高精度に位置合わせすることができる。

また位置合わせ用コア３１と光導波路コア１０との高さＬの差（Ｌ４−Ｌ３）が、前記光導波路コア１０の高さの１５％以下に設定されている。このように位置合わせ用コア３１と光導波路コア１０との高さを設定することによって、フェルール本体５とのｙ方向に関する高精度の位置合わせを実現することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に関して説明する。図１３は、本実施の形態の光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向中央部を拡大して示す端面図である。本実施の形態では、フェルール本体５は、凸部３０が形成されず、位置合わせピン４０（基準部材）をさらに備える点に特徴を有する。

位置合わせピン４０は、略円柱状に形成される。凹部１２には、ピン収容部分４１が形成される。ピン収容部分４１は、位置合わせピン４０の外周面４０ａに当接し、位置合わせピン４０のｙ方向の変位を規制するように形成され、本実施の形態では、ｙ方向他方にＬ字状に屈曲する２つの傾斜面１２ｂ，１２ｃによって形成される。ピン収容部分４１に位置合わせピン４０が収容された状態では、位置合わせピン４０の外周面４０ａは、凹部１２からｙ方向一方に突出する。換言すると、凹部１２から断面形状が円弧状をなしてｙ方向一方に突出する凸状の部分が形成される。

位置合わせピン４０は、その直径Ｄ１は、隣接する位置合わせ用コア３１間の距離Ｗ３と、光導波路コア１０および光導波路クラッド１１の合計の高さＬ２と、凹部１２に形成されるピン収容部分４１の深さ寸法Ｌ５に基づいて設定される。位置合わせピン４０の直径Ｄ１は、前記位置合わせ用コア３１間の距離Ｗ３より大きく設定される。また位置合わせピン４０の直径Ｄ１は、ピン収容部分４１の深さ寸法Ｌ５より大きく設定される。

位置合わせピン４０は、前述の被嵌合部に嵌合されるとともに、ピン収容部分４１に収容される。位置合わせ用コア３１は、その側面３１ｂが位置合わせピン４０の外周面４０ａに当接する。また位置合わせピン４０は、その外周面４０ａが金属層１４の主面と離間する。

このように本実施の形態では、位置合わせピン４０を用いて、前記位置合わせ用コア３１と位置合わせされる。これによってｙ方向およびｚ方向の両方を高精度に位置合わせすることができる。また本実施の形態では、基準部材として円柱状の位置合わせピン４０を用いたが、円柱状に限らず、角柱状であってもよい。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に関して説明する。図１４は、本実施の形態の光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向中央部を拡大して示す端面図である。

本実施の形態では、フェルール本体５は、凸部３０が形成されず、光導波路６にめっき部５０（位置合わせ用部材）をさらに備える点に特徴を有する。

めっき部５０は、隣接する位置合わせ用コア３１間であって、金属層１４が外方に露出する主面から、たとえば電解めっきによって形成される。めっき部５０は、その高さＬ６は、光導波路コア１０および光導波路クラッド１１の合計の高さＬ２より大きくなるように形成される。めっき部５０は、断面形状が円弧状をなしてｙ方向他方に突出する凸状の部分が形成される。

凹部１２には、めっき当接部分５１が形成される。めっき当接部分５１は、めっき部５０の外周面に当接し、めっき部５０のｙ方向の変位を規制するように形成され、本実施の形態では、ｙ方向他方にＬ字状に屈曲する２つの傾斜面１２ｂ，１２ｃによって形成される。

めっき部５０は、めっき当接部分５１に嵌合される。めっき部５０は、その外周面５０ａがめっき当接部分５１の２つの傾斜面１２ｂ，１２ｃに当接する。

このように本実施の形態では、位置合わせ用コア３１を基準にして、めっき部５０が形成されるので、光導波路コア１０と高精度に位置合わせすることができる。このようなめっき部５０を用いることによって、フェルール本体５とｙ方向およびｚ方向の両方を高精度に位置合わせすることができる。

以上のような本発明の各実施形態は、発明の一例示に過ぎず発明の範囲内で構成を変更することができる。前述の実施の各形態では、被嵌合部は隣接する位置合わせ用コア３１などによって実現されているが、これに限ることはなく、被嵌合部は位置合わせ用コア３１と前記光導波路コア１０との間に形成してもよい。

前述の第１の実施形態では、位置合わせ用コア３１は、３つの凸部３０に応じて形成されたが、これに限ることはなく、各光導波路コア１０の数に応じて、隣接する各光導波路コア１０間にそれぞれ設けることが好ましい。このような位置合わせ用コア３１に応じて凸部３０を形成することによって、フェルール本体５に光導波路６の各光導波路コア１０を高精度に位置合わせすることができる。

また位置合わせ用コア３１は、光導波路コア１０と異なり、光を導光する必要がないので、ｘ方向の寸法を位置合わせに必要な寸法だけ形成すればよい。したがって位置合わせ用コア３１を形成することによって、光導波路コア１０の設計の自由度が低下することを防ぐことができる。

本発明の第１の実施形態の光電気モジュール１００を簡略化して示す斜視図である。 光電気モジュール１００を簡略化して示す断面図である。 光コネクタ１を示す斜視図であって、光コネクタ１を構成する第１フェルール２に第２フェルール３が接続された状態を示す斜視図である。 第１フェルール２に第２フェルール３との接続状態を示す平面図である。 第１フェルール２の要部を表す端面図（図４のＶ−Ｖ線端面図）である。 第１フェルール２を分解して表す端面図である。 第２フェルール３の要部を表す端面図（図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線端面図）である。 光導波路６と光ファイバ８との関係を表す斜視図である。 光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向中央部を拡大して示す端面図である。 光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向一端部を拡大して示す端面図である。 光コネクタ１の製造方法を段階的に表すフローチャートである。 光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向中央部を拡大して示す端面図である。 光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向中央部を拡大して示す端面図である。 光導波路６とフェルール本体５とが当接している支持状態を示す図であって、フェルール本体５のｙ方向中央部を拡大して示す端面図である。

符号の説明

１ 光コネクタ
２ 第１フェルール
３ 第２フェルール
５ フェルール本体
６ 光導波路
７ 固定部材
８ 光ファイバ
１０ 光導波路コア
１１ 光導波路クラッド
１２ 凹部
３０ 凸部
３１，３２ 位置合わせ用コア
４０ 位置合わせピン
５０ めっき部
１００ 光電気モジュール

Claims (17)

1. 光導波路コアと、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッドと、を有する光導波路と、
   前記光導波路が搭載される支持体と、
   前記光導波路は、前記支持体の一部に当接される位置合わせ用部材を備えることを特徴とする光導波路コネクタ。
2. 前記位置合わせ用部材は、位置合わせ用コアであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路コネクタ。
3. 請求項２に記載の光導波路コネクタにおいて、
   前記位置合わせ用コアは、その上面が前記支持体の一部に当接し、
   前記位置合わせ用コアと前記光導波路コアとの高さが略等しいことを特徴とする光導波路コネクタ。
4. 請求項３に記載の光導波路コネクタにおいて、
   前記位置合わせ用コアと前記光導波路コアとの高さの差が、前記光導波路コアの高さの１５％以下に設定されていることを特徴とする光導波路コネクタ。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の光導波路コネクタにおいて、
   前記位置合わせ用コアは、その側面が前記支持体の一部に当接することを特徴とする光導波路コネクタ。
6. 請求項５に記載の光導波路コネクタにおいて、
   前記位置合わせ用コアに当接される前記支持体の前記一部が凸部であることを特徴とする光導波路コネクタ。
7. 請求項６に記載の光導波路コネクタにおいて、
   前記位置合わせ用コアが複数個存在し、該複数個の前記位置合わせ用コアは、間に間隔をあけて配置され、隣接する前記位置合わせ用コア間の領域に前記支持体の前記凸部が嵌合されることを特徴とする光導波路コネクタ。
8. 請求項６に記載の光導波路コネクタにおいて、
   前記位置合わせ用コアは、前記光導波路コアとの間に間隔をあけて配置され、前記位置合わせ用コアと該光導波路コアとの間の領域に前記支持体の前記凸部が嵌合されることを特徴とする光導波路コネクタ。
9. 請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の光導波路コネクタにおいて、
   前記支持体の前記凸部は、先端部に向かって幅狭となるように側面が傾斜し、
   前記位置合わせ用コアは、その側面が前記凸部の傾斜面に当接するように前記凸部に対応する形状に形成されることを特徴とする光導波路コネクタ。
10. 請求項２乃至請求項９のいずれかに記載の光導波路コネクタにおいて、
    前記光導波路は、前記光導波路コアと、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッドと、前記位置合わせ用コアとを支持する基板をさらに備え、
    前記基板は、前記光導波路コア、前記光導波路クラッドおよび前記位置合わせ用コアより熱膨張係数が小さい材料から成ることを特徴とする光導波路コネクタ。
11. 請求項１０に記載の光導波路コネクタにおいて、
    前記基板は、銅を含む材料から成ることを特徴とする光導波路コネクタ。
12. 請求項２乃至請求項１１のいずれかに記載の光導波路コネクタにおいて、
    前記位置合わせ用コアは、前記光導波路コアと同一工程で形成されることを特徴とする光導波路コネクタ。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の光導波路コネクタと、
    光ファイバと、
    前記光ファイバを収容する光ファイバコネクタと、を備えることを特徴とする光接続構造。
14. 光導波路コアと、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッドと、を有する光導波路と、
    前記光導波路が搭載される支持体と、
    前記光導波路と前記支持体との間に介在される基準部材と、を備え、
    前記光導波路は、前記基準部材の一部に当接される位置合わせ用部材を備えることを特徴とする光導波路コネクタ。
15. 光導波路コア、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッド、及び該光導波路クラッドより少なくとも一部が露出する位置合わせ用部材を有する光導波路と、該光導波路を搭載可能な支持体と、を準備する工程と、
    前記光導波路を、その位置合わせ用部材の露出部が前記支持体に当接するように搭載し、前記光導波路を前記支持体に対して位置合わせする工程と、を備えることを特徴とする光導波路コネクタの製造方法。
16. 光導波路コア、前記光導波路コアを被覆する光導波路クラッド、及び該光導波路クラッドより少なくとも一部が露出する位置合わせ用部材を有する光導波路と、該光導波路を搭載可能な支持体と、前記光導波路と前記支持体との間に介在される基準部材と、を準備する工程と、
    前記光導波路を、その位置合わせ用部材の露出部が前記基準部材に当接するように搭載し、前記光導波路を前記支持体に対して位置合わせする工程と、を備えることを特徴とする光導波路コネクタの製造方法。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の光導波路コネクタの製造方法において、
    前記位置合わせ用部材は、前記光導波路コアと同一工程で一括的に形成される位置合わせ用コアであることを特徴とする光導波路コネクタの製造方法。

Images