JP2010020085A - 光導波路構造体及びその製造方法、光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】発光デバイス及び受光デバイスを同一の光ファイバアレイに接続するのに用いられる光導波路構造体の各光導波路と光ファイバアレイの各光ファイバとの間の結合損失、あるいは、各光導波路と発光デバイスや受光デバイスとの間の結合損失を低減する。
【解決手段】光導波路構造体を、光ファイバアレイに含まれる光ファイバ３３Ａと受光デバイスとを接続する受信側光導波路７Ｂと、光ファイバアレイに含まれる光ファイバ３３Ａと発光デバイスとを接続する送信側光導波路７Ａとを備えるものとし、受信側光導波路７Ｂのコア４Ｂの断面積を、送信側光導波路７Ａのコア４Ａの断面積よりも大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば光通信などに用いる光導波路構造体に関し、例えば発光デバイス及び受光デバイスを同一の光ファイバアレイに接続するのに好適の光導波路構造体及びその製造方法、光モジュールに関する。

近年、例えば面発光レーザ（発光デバイス）やフォトダイオード（フォトディテクタ；受光デバイス）などの面型光デバイスを備える多チャンネル光トランシーバ（例えば波長多重多チャンネル光トランシーバ）の開発が進められている。
例えば多チャンネル光トランシーバなどの光モジュールにおいて、面発光レーザやフォトダイオードなどの面型光デバイスを使用する場合、面型光デバイスの光入射面（受光面）又は光出射面（発光面）は実装基板に対して平行になるため、実装基板に対して垂直に光を入射又は出射させることになる。

一方、このような光モジュールにおいては、小型化、薄型化を図ることが必要である。
小型化、薄型化を図るためには、光ファイバ（光ファイバアレイ）を実装基板に対して平行に配置するのが望ましい。この場合、光ファイバの端面と面型光デバイスの光入射面又は光出射面とは略直角の位置関係になる。
このため、基板上に実装された面型光デバイスの光入射面又は光出射面に対して垂直に入射又は出射する光の経路（光路）を略９０度曲げて、光ファイバアレイと面型光デバイスとを光学的に接続することが必要になる。

そこで、例えば光トランシーバなどの装置内の狭いスペースで光の経路を急峻に曲げるために、略直角の曲面上に光導波路（曲線導波路）を有する光導波路構造体を用い、面型光デバイスに対して入射又は出射する光を、曲面に沿って導いて、光ファイバアレイに結合させる技術がある。
このような光導波路構造体は、曲面上に液状コア材料を滴下し、その上にフィルムを貼り付け、シリコンゴムのような柔らかい素材を用いて一定の圧力で押さえ付けることによって液状コア材料を薄く延ばし、紫外線照射によって硬化させることによって製造される。
特開２００５−１１５３４６号公報

ところで、上述のような光導波路構造体では、各光導波路のコア（導波路コア）の断面形状を矩形にし、そのサイズを、受信側・送信側を問わず、同一にするのが一般的である。
また、上述のような光導波路構造体は、発光デバイスと受光デバイスを同一の光ファイバアレイに接続するのに用いられる。そして、通常、光ファイバアレイを構成する各光ファイバの直径（ファイバ径；コア径）は同一である。

例えば、正方形状の導波路コアの一辺の長さと円形状の光ファイバの直径とを同一にすると、図１３（Ａ）に示すように、送信チャネル（送信ｃｈ）において、光導波路構造体の光導波路（送信側）から出射される光を光ファイバアレイの光ファイバ（送信側）へ入射させる際に、光導波路の四隅からの光が漏れてしまい、光導波路構造体の光導波路から出射した光を、光ファイバアレイの光ファイバに損失なく結合させることができない。

逆に、正方形状の導波路コアの対角線の長さと円形状の光ファイバの直径とを同一にすると、図１３（Ｂ）に示すように、受信チャネル（受信ｃｈ）において、光ファイバアレイの光ファイバ（受信側）から出射される光を光導波路構造体の光導波路（受信側）へ入射させる際に、光ファイバの周囲からの光が漏れてしまい、光ファイバアレイの光ファイバから出射した光を、光導波路構造体の光導波路に損失なく結合させることができない。

このように、送信側・受信側の少なくとも一方において、光導波路及び光ファイバの幾何学形状に起因して、光導波路と光ファイバとの接続部で光が漏れてしまい、結合損失が生じてしまうのを避けることができない。
そこで、発光デバイス及び受光デバイスを同一の光ファイバアレイに接続するのに用いられる光導波路構造体の各光導波路と光ファイバアレイの各光ファイバとの間の結合損失、あるいは、各光導波路と発光デバイスや受光デバイスとの間の結合損失を低減できるようにしたい。

このため、光導波路構造体を、光ファイバアレイに含まれる受信用光ファイバと受光デバイスとを接続する受信側光導波路と、光ファイバアレイに含まれる送信用光ファイバと発光デバイスとを接続する送信側光導波路とを備えるものとし、受信側光導波路のコアの断面積を、送信側光導波路のコアの断面積よりも大きくすることを要件とする。
光モジュールは、上記の光導波路構造体を備えることを要件とする。

光導波路構造体の製造方法は、光ファイバアレイに含まれる受信用光ファイバと受光デバイスとを接続する受信側光導波路と、光ファイバアレイに含まれる送信用光ファイバと発光デバイスとを接続する送信側光導波路とを備える光導波路構造体の製造方法であって、受信側光導波路のコアの断面積が送信側光導波路のコアの断面積よりも大きくなるように、曲面上に異なるサイズの溝を有するクラッド構造体を作製する工程と、溝に液状コア材料を充填するとともに、溝をクラッドフィルムで覆う工程と、クラッドフィルムによって覆われた状態で液状コア材料を硬化させる工程とを含むことを要件とする。

したがって、光導波路構造体及びその製造方法、光モジュールによれば、発光デバイスと受光デバイスを同一の光ファイバアレイに接続するのに用いられる光導波路構造体の各光導波路と光ファイバアレイの各光ファイバとの間の結合損失、あるいは、各光導波路と発光デバイスや受光デバイスとの間の結合損失を低減できるという利点がある。

以下、図面により、本実施形態にかかる光導波路構造体及びその製造方法、光モジュールについて、図１〜図１０を参照しながら説明する。
まず、本光導波路構造体は、曲線状の導波路コア内を光が伝播するように形成された曲線光導波路部品（例えばポリマ光導波路）であって、図５（Ｄ）に示すように、曲面２上に形成され、複数の溝３Ａ，３Ｂ（ここでは２種類の異なるサイズの溝３Ａ，３Ｂをそれぞれ複数有する）を備えるクラッド構造体（下部クラッド）１と、各溝３Ａ，３Ｂに形成された導波路コア４Ａ，４Ｂと、複数の導波路コア４Ａ，４Ｂを覆うクラッドフィルム（上部クラッド）５とを備える。

ここで、クラッド構造体１は、図５（Ｄ）に示すように、構造体表面の曲面２上に、曲面２の一端から他端まで延び、並列に設けられた複数の溝（導波路用溝；細溝）３Ａ，３Ｂを有する曲面構造体である。ここでは、クラッド構造体１は、透明なクラッド材料からなる透明部材によって形成された透明構造体であって、屈折率ｎ１を有する。例えばオレフィン系ポリマ（例えばポリオレフィン）を用いたモールド成型体（樹脂成型体）である。

導波路コア４Ａ，４Ｂは、図５（Ｄ）に示すように、クラッド構造体１の曲面表層部に形成された各溝３Ａ，３Ｂを透明なコア材料で埋め込むことによって形成されている。このため、導波路コア４Ａ，４Ｂは、クラッド構造体１の曲面２に沿って曲線状に形成されており、柱状になっている。この導波路コア４Ａ，４Ｂは、クラッド構造体１の屈折率ｎ１よりも大きい屈折率ｎ２を有する（ｎ２＞ｎ１）。

なお、後述するように、本実施形態では、導波路コア４Ａ，４Ｂを、液状コア材料（液状接着剤）４を塗布し、硬化させて形成しているため、硬化後の屈折率がｎ２になる材料（屈折率がｎ２の透明固体）を用いる。
クラッドフィルム５は、図５（Ｄ）に示すように、クラッド構造体１の曲面２上の各溝３Ａ，３Ｂに形成された導波路コア４Ａ，４Ｂを覆うようにラミネートされている。このクラッドフィルム５は、導波路コア４Ａ，４Ｂの屈折率ｎ２よりも小さい屈折率ｎ３を有する（ｎ３＜ｎ２）。

このような光導波路構造体８は、例えば、入力された電気信号を光信号に変換し、アレイ状の光ファイバ（光ファイバアレイ）を介して送信する機能（光送信機）と、光ファイバアレイを介して入力された光信号を電気信号に変換して受信する機能（光受信機）とを備える多チャンネル光トランシーバ（光モジュール）に用いられる。
この場合、多チャンネル光トランシーバは、例えば図４に示すように、プリント基板（回路基板）３０と、表面に入射面（受光面）を有する複数の面型受光デバイス３１Ａからなる面型受光デバイスアレイ３１と、表面に出射面（発光面）を有する複数の面型発光デバイス３２Ａからなる面型発光デバイスアレイ３２と、ドライバＩＣ３５と、レシーバＩＣ３６と、クラッド構造体、導波路コア及びクラッドフィルムによって構成される複数（ここでは８つ）の曲線導波路７Ａ，７Ｂを有する光導波路構造体８とを備えるものとして構成される。なお、送信側４チャンネル、受信側４チャンネルの光トランシーバを例に挙げている。

ここでは、面型受光デバイス３１Ａは、フォトダイオード（フォトディテクタ；ＰＤ；Photo detector）であり、面型受光デバイスアレイ３１は複数（ここでは４つ）のフォトダイオードを備えるＰＤアレイチップである。
また、面型発光デバイス３２Ａは、面発光レーザ［ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface−Emitting Laser）］であり、面型発光デバイスアレイ３２は複数（ここでは４つ）の面発光レーザを備えるＶＣＳＥＬアレイチップある。

また、光導波路構造体８に備えられる複数（ここでは８つ）の曲線導波路のうち、一部（ここでは４つ）の曲線導波路７Ｂは、光ファイバアレイ３３に含まれる一部（ここでは４つ）の光ファイバ（受信用光ファイバ）３３Ａと受光デバイス３１Ａとを接続する受信側光導波路（受信チャネル）として機能し、残り（ここでは４つ）の曲線導波路７Ａは、光ファイバアレイ３３に含まれる残り（ここでは４つ）の光ファイバ（送信用光ファイバ）３３Ａと発光デバイス３２Ａとを接続する送信側光導波路（送信チャネル）として機能する。ここでは、複数の受信側光導波路７Ｂと複数の送信側光導波路７Ａとが並列に設けられていることになる。

そして、光導波路構造体８は、その一の端面を介してプリント基板３０上に実装され、この一の端面には、面型受光デバイスアレイ３１及び面型発光デバイスアレイ３２が例えばレンズなどを介して光学的に接続され、この一の端面に直交する他の端面には、同一のファイバ径を有する複数（ここでは１２本）の光ファイバ３３Ａからなる光ファイバアレイ３３が光学的に接続される。なお、ここでは、光ファイバアレイ３３はリボンファイバである。また、ここでは、光コネクタ３４付きの光ファイバアレイ３３を用いている。

また、プリント基板３０は、装置側電気コネクタを介して外部装置と電気的に接続されており、電気信号が入力又は出力（電気Ｉ／Ｏ）されるようになっている。
このように、本光導波路構造体８は、送信側と受信側が並列に設けられた多チャンネル光トランシーバにおいて面型発光デバイスアレイ３２及び面型受光デバイスアレイ３１を同一の光ファイバアレイ３３に接続する多チャンネル光導波路アダプタとして用いられる。

ところで、マルチモード光伝送の場合、光ファイバ又は光導波路の端面から出射される光は、そのコアの表面の任意の点から開口数（ＮＡ；Numeral Aperture）で規定される範囲の任意の角度で出射した光線の束（光束）として表現できる。この光束を、一般的なレンズ系を用いて、出射したコア面よりも狭いエリアに集光させるのは困難である。
そこで、光ファイバ３３Ａ（又は光導波路７Ａ，７Ｂ）の出射面（コア面）におけるスポットサイズと光導波路７Ａ，７Ｂ（又は光ファイバ３３Ａ）の入射面（コア面）におけるスポットサイズとが同じになるように、レンズ系［ここでは図２（Ｂ）中、符号９で示すレンズ］によって集光させるようにしている。

そして、本実施形態では、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、受信側光導波路７Ｂのコア（導波路コア；受信側コア）４Ｂの断面積が、送信側光導波路７Ａのコア（導波路コア；送信側コア）４Ａの断面積よりも大きくなるようにしている。
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、受信側光導波路７Ｂのコア４Ｂの断面の最短距離（ここでは導波路コア４Ｂの断面は矩形であるため、その短辺の長さ）が、光ファイバ３３Ａのコア（円形断面）の直径と同一又はそれよりも大きくなるようにしている。また、送信側光導波路７Ａのコア４Ａの断面の最長距離（ここでは矩形断面の対角線の長さ）が、送信用光ファイバ３３Ａのコア（円形断面）の直径と同一又はそれよりも小さくなるようにしている。

このように、受信側・送信側のいずれにおいても出射側の断面積よりも入射側の断面積の方が大きくなる（出射側断面積＜入射側断面積）ようにすることで、光導波路構造体８の各光導波路７Ａ，７Ｂと光ファイバアレイ３３の各光ファイバ３３Ａとの間の結合損失を最小限に低減するようにしている。
また、図３（Ａ）に示すように、送信側光導波路７Ａのコア４Ａの断面の最短距離（ここでは導波路コア４Ａの断面は矩形であるため、その短辺の長さ）が、発光デバイス３２Ａの発光面（円形）３２ＡＸの直径と同一又はそれよりも大きくなるようにしている。また、図３（Ｂ）に示すように、受信側光導波路７Ｂのコア４Ｂの断面の最長距離（ここでは矩形断面の対角線の長さ）が、受光デバイス３１Ａの受光面（円形）３１ＡＸの直径と同一又はそれよりも小さくなるようにしている。

このように、受信側・送信側のいずれにおいても出射側の断面積よりも入射側の断面積の方が大きくなる（出射側断面積＜入射側断面積）ようにすることで、光導波路構造体８の各光導波路７Ａ，７Ｂと発光デバイス３２Ａや受光デバイス３１Ａとの間の結合損失を最小限に低減するようにしている。
なお、本実施形態では、受信側光導波路７Ｂ及び送信側光導波路７Ａは、いずれも、全長にわたって断面積のサイズが同一になるようにしているが、これに限られるものではなく、少なくとも、光ファイバアレイ３３との接続部（結合部）、あるいは、発光デバイス３２Ａや受光デバイス３１Ａとの接続部（結合部）において、上述のような関係を満たす断面積のサイズになっていれば良い。

また、本実施形態では、光導波路構造体８の各光導波路７Ａ，７Ｂのコア４Ｂ，４Ａの断面形状は矩形であるが、これに限られるものではなく、例えば楕円形や円形であっても良い。この場合、受信側光導波路７Ｂ及び送信側光導波路７Ａのコア４Ｂ，４Ａの断面の最短距離は、楕円形の短径の長さあるいは円形の直径の長さであり、受信側光導波路７Ｂ及び送信側光導波路７Ａのコア４Ｂ，４Ａの断面の最長距離は、楕円形の長径の長さあるいは円形の直径の長さである。

さらに、受信側光導波路７Ｂ及び送信側光導波路７Ａは、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、光ファイバアレイ３３が接続される側の端面において、これらの光導波路７Ａ，７Ｂのコア４Ａ，４Ｂの中心軸Ｘが同一平面上に並び、かつ、図２（Ｂ）に示すように、光ファイバアレイ３３を構成する各光ファイバ３３Ａのコアの中心軸の間隔と一致するように設けられている。

ここでは、クラッド構造体１の曲面２の表面上に複数の光導波路７Ａ，７Ｂからなる導波路アレイを形成するのに、これらの光導波路７Ａ，７Ｂのコア４Ａ，４Ｂの中心軸が同一平面上に並ぶようにクラッド構造体１の各溝３Ａ，３Ｂの深さ（各導波路コア４Ａ，４Ｂの高さ）を設定している。この場合、図１（Ｂ）に示すように、受信側光導波路７Ｂと送信側光導波路７Ａとの間のクラッド構造体１の表面には段差６ができることになる。

また、光ファイバアレイ３３の各光ファイバ３３Ａのコアの中心軸の間隔と一致するように、クラッド構造体１の各溝３Ａ，３Ｂの間隔（ピッチ）を設定している。これにより、受信側・送信側のすべての光導波路７Ａ，７Ｂのコア４Ａ，４Ｂの中心軸を光ファイバアレイ３３の各光ファイバ３３Ａのコアの中心軸に一致させることができ、受信側・送信側のいずれにおいても光導波路７Ａ，７Ｂと光ファイバ３３Ａとの間で軸ずれが生じないようにすることができる。

これにより、光ファイバアレイ３３との接続を損失なく行なうことができ、さらに、受信側と送信側とで結合損失の差が生じないようにすることができる。
特に、本光導波路構造体８では、曲面２上に複数の導波路コア４Ａ，４Ｂが隣接して形成されているため、一の導波路コアからの漏れ光が隣接する他の導波路コアへ入ってしまい、クロストーク（クロストークノイズ）が生じてしまうおそれがある。しかしながら、上述のようにして結合損失を低減することで、このような隣接チャネル間のクロストークを低減することもでき、この結果、クロストーク性能を改善することができ、信頼性を高めることができる。

次に、本実施形態にかかる光導波路構造体の製造方法について、図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら説明する。
本光導波路構造体の製造方法は、光ファイバアレイ３３に含まれる光ファイバ３３Ａと受光デバイス３１Ａとを接続する受信側光導波路７Ｂと、光ファイバアレイ３３に含まれる光ファイバ３３Ａと発光デバイス３２Ａとを接続する送信側光導波路７Ａとを備える光導波路構造体８の製造方法であって、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すような各工程を含む。

まず、図５（Ａ）に示すように、構造体表面の曲面２上に、曲面２の一端から他端まで延びる複数の溝（導波路用溝；細溝）３Ａ，３Ｂを有する曲面構造体（クラッド構造体；透明構造体）１を、例えばオレフィン系ポリマ（ポリオレフィン；透明なクラッド材料からなる透明部材）を用い、モールド成型によって作製する。つまり、予め曲面２上に溝３Ａ，３Ｂが形成されている曲面構造体（モールド母材；モールド光導波路）１を作製する。

ここでは、受信側光導波路７Ｂのコア４Ｂの断面積が送信側光導波路７Ａのコア４Ａの断面積よりも大きくなるように［図１（Ｂ）参照］、曲面２上に２種類の異なるサイズの溝３Ａ，３Ｂをそれぞれ複数有する曲面構造体１を作製する。
次に、図５（Ｂ）に示すように、ディスペンサ（定量ディスペンサ；液体コア材料滴下装置）によって、曲面構造体１の各溝３Ａ，３Ｂの一端側又は他端側の各溝３Ａ，３Ｂを含む曲面２上に所定量の液状コア材料（導波路コア液或いは透明ポリマ液或いは透明液体或いは透明接着剤）４を滴下する。

次いで、図５（Ｃ）に示すように、液状コア材料４が滴下された側から反対側へ向けて、クラッドフィルム（例えばオレフィン系フィルム）５を徐々に押し付けて覆っていきながら（即ち、クラッドフィルム５をラミネートしていきながら）、各溝３Ａ，３Ｂに液状コア材料４を充填していく。
次に、図５（Ｄ）に示すように、クラッドフィルム５によって覆われた状態で（即ち、クラッドフィルム５を曲面２上に押し付けたままの状態で）、例えば紫外線を照射して液状コア材料（例えばＵＶエポキシ樹脂或いは紫外線硬化性樹脂材料或いは光硬化性樹脂材料）４を硬化（ここでは半硬化或いは仮硬化）させる。

なお、本実施形態では、この段階で液状コア材料４を半硬化状態に留めておくため、その後の工程において、液状コア材料４を完全に、或いは、略完全に硬化させることになる。なお、本明細書では、以下、このように、完全に、或いは、略完全に硬化させることを「本硬化」という。
ここでは、透明曲面構造体１の裏面側から曲面構造体１を通して例えば紫外線を照射して液状コア材料４を硬化（ここでは半硬化）させるようにしている。なお、クラッドフィルム５として透明フィルムを用いる場合、表面側からクラッドフィルム５を通して例えば紫外線を照射して液状コア材料４を硬化（ここでは半硬化）させるようにしても良い。

なお、ここでは、液状コア材料４は、この段階では半硬化させるようにしているが、これに限られるものではなく、この段階で本硬化させるようにしても良い。
その後、図５（Ｄ）に示すように、例えば熱を加えて液状コア材料４を本硬化させる。これにより、導波路コア４Ａ，４Ｂが形成される。
このようにして、曲面２上に複数のチャネル状の光導波路（曲線導波路；光路）として受信側光導波路７Ｂ及び送信側光導波路７Ａを備える光導波路構造体８を製造する。なお、光導波路構造体８は、ポリマを主材料とするポリマ光導波路であり、光導波路部材ともいう。また、光導波路構造体８は、光ファイバ３３Ａと受光デバイス３１Ａや発光デバイス３２Ａとを光学的に接続するものであるため、光接続部材ともいう。

したがって、本実施形態にかかる光導波路構造体及びその製造方法によれば、発光デバイス３２Ａと受光デバイス３１Ａを同一の光ファイバアレイ３３に接続するのに用いられる光導波路構造体８の各光導波路７Ａ，７Ｂと光ファイバアレイ３３の各光ファイバ３３Ａとの間の結合損失、あるいは、各光導波路７Ａ，７Ｂと発光デバイス３２Ａや受光デバイス３１Ａとの間の結合損失を低減できるという利点がある。つまり、送信側と受信側とを同一部品に組み込んだ光導波路構造体（光導波路アダプタ）８を用いる場合に、送信側・受信側ともに標準的な光ファイバアレイ３３との結合損失を最低限に抑えることができ、高性能な光トランシーバを実現できることになる。また、このような光導波路構造体８のクロストーク性能を改善することができ、信頼性を高めることもできる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。
また、上述の実施形態では、液体コア材料４として、例えばＵＶエポキシ樹脂材料などの紫外線硬化性樹脂材料を用い、紫外線を照射して硬化させるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、液体コア材料として光硬化性樹脂材料を用い、光を照射して硬化させるようにしても良い。また、液体コア材料として熱硬化性樹脂材料を用い、熱を加えて硬化させるようにしても良い。

また、上述の実施形態では、多チャンネル光トランシーバにおいて面型発光デバイスアレイ３２及び面型受光デバイスアレイ３１を同一の光ファイバアレイ３３に接続するのに用いられる多チャンネル光導波路アダプタ８に本発明を適用した場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、光トランシーバにおいて一の発光デバイス及び一の受光デバイスを同一の光ファイバアレイ（２つの光ファイバからなる）に接続するのに用いられる光導波路アダプタに本発明を適用することもできる。

また、上述の実施形態では、受信側光導波路７Ｂと送信側光導波路７Ａとが、光ファイバアレイ３３が接続される側の端面において光導波路７Ａ，７Ｂの中心軸が同一平面上に並ぶように設けられており、受信側光導波路７Ｂと送信側光導波路７Ａとの間のクラッド構造体１の表面に段差６ができているが、これに限られるものではない。
つまり、製品の観点から見ると、上述の実施形態のように、コアサイズの異なる受信側光導波路７Ｂと送信側光導波路７Ａとの間のクラッド構造体１の表面に段差６ができていると、クラッドフィルム（カバーフィルム）５にクラックが生じやすいため、長期信頼性を確保するのが望ましい。

そこで、クラッドフィルム５にクラックが発生するのを防止すべく、例えば、コアサイズの異なる受信側光導波路７Ｂと送信側光導波路７Ａとの間の表面に段差６ができないように、図６，図７に示すように、受信側光導波路７Ｂが設けられている領域と送信側光導波路７Ａが設けられている領域とを斜面１０でつなぐようにして、クラッドフィルム５にかかるストレスを緩和するのが好ましい。この場合、クラッド構造体１は、受信側光導波路７Ｂと送信側光導波路７Ａとの間の表面に斜面１０を有するものとなる。なお、図６，図７では、上述の第１実施形態［図５（Ｄ），図２参照］のものと同一のものには同一の符号を付している。

また、例えば、コアサイズの異なる受信側光導波路７Ｂと送信側光導波路７Ａとの間の表面にできる段差６はそのままにして、クラッドフィルム（カバーフィルム）５を、段差６に応じた部分にスリットを有するものとするか、又は、図８，図９に示すように、２分割されたクラッドフィルム（カバーフィルム）５Ａ，５Ｂを用い、段差６に応じた部分に隙間ができるように段差６を挟んで両側に設けるようにして、クラッドフィルム５に歪が生じないようにするのも好ましい。なお、図８，図９では、上述の第１実施形態［図５（Ｄ），図２参照］のものと同一のものには同一の符号を付している。

また、上述の実施形態では、曲面２上に形成された受信側光導波路７Ｂ及び送信側光導波路７Ａを持つクラッド構造体１を用いた光導波路構造体８に本発明を適用した場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば図１０に示すように、平面１２上に形成された受信側光導波路（直線導波路）７ＢＸ及び送信側光導波路（直線導波路）７ＡＸを持つクラッド構造体１１を用いた光導波路構造体に本発明を適用することもできる。なお、図１０では、上述の第１実施形態［図２参照］のものと同一のものには同一の符号を付している。

以下、実施例によって更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
本実施例では、上述の実施形態で説明した製造方法（プロセスフロー）によって、曲面２上にコアサイズの異なる受信側光導波路７Ｂ及び送信側光導波路７Ａを有する光導波路構造体（ポリマ光導波路）８のサンプルを作製し、光ファイバアレイ３３、受光デバイス３１Ａ、発光デバイス３２Ａとの間の結合損失を、従来構造のサンプルと比較した。

本実施例では、透明曲面構造体１を射出成型（モールド成型）によって作製して用いた。つまり、曲率半径５ｍｍの曲面（１／４円弧）を凸面とし、この凸面を構成する曲面２に沿って、８本の溝（導波路溝）３Ａ，３Ｂが平行に形成されたモールド成型体を曲面構造体１として用いた。材料はポリオレフィンを用いた。波長８５０ｎｍでの屈折率は１．５０であった。

ここでは、８本の溝として、縦０．０５０ｍｍ×横０．０５０ｍｍの断面形状を有する４本の溝（受信側導波路溝）３Ｂをピッチ０．２５ｍｍで平行に形成するとともに、縦０．０３４ｍｍ×横０．０３４ｍｍの断面形状を有する４本の溝（送信側導波路溝）３Ａをピッチ０．２５ｍｍで平行に形成した。
また、後述するようにして受信側導波路溝３Ｂに形成される導波路コア（受信側光導波路７Ｂのコア）４Ｂの中心軸（受信側光導波路７Ｂの中心軸）と送信側導波路溝３Ａに形成される導波路コア（送信側光導波路７Ａのコア）４Ａの中心軸（送信側光導波路７Ａの中心軸）とが同一平面上に並び［図１（Ａ），（Ｂ）参照］、各光導波路７Ａ，７Ｂの中心軸が光ファイバアレイ３３（ここでは１２本の光ファイバ３３Ａをピッチ０．２５ｍｍで備えるファイバアレイ）を構成する各光ファイバ３３Ａの中心軸と一致するように［図２（Ｂ）参照］、縦０．０５０ｍｍ×横０．０５０ｍｍの断面形状を有する受信側導波路溝３Ｂの底を、縦０．０３４ｍｍ×横０．０３４ｍｍの断面形状を有する送信側導波路溝３Ａの底よりも０．００８ｍｍだけ深い位置に形成した［図２（Ａ）参照］。これに応じて、曲面構造体１の曲面２には、受信側導波路溝３Ｂが形成されている領域（受信側光導波路７Ｂの表面）と送信側導波路溝３Ａが形成されている領域（送信側光導波路７Ａの表面）との間に０．００８ｍｍの段差６ができた［図２（Ａ）参照］。

さらに、上述のように射出成型によって曲面構造体１を作製する際に、各溝３Ａ，３Ｂの両端面に外向きに凸の半球面レンズ９を同時に形成した［図２（Ｂ）参照］。レンズ９の直径は０．２５ｍｍとし、レンズ９と溝３Ａ，３Ｂの終端との間の距離は０．５ｍｍとし、レンズ９の焦点距離（レンズ９と光ファイバ３３Ａとの間の距離）は０．５ｍｍとした［図２（Ｂ）参照］。

充填用のコア液（ポリマ液）４には、硬化後の屈折率が１．５５となる紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いた。
コア液４が充填された溝（導波路溝）３Ａ，３Ｂの上部を覆うクラッドフィルム５には、ポリオレフィン製で厚さ０．０５ｍｍのフィルム（透明フィルム；オレフィンフィルム）を用いた。波長８５０ｎｍでの屈折率は１．５０であった。

これらを用いて、以下のようにして光導波路構造体８のサンプルを作製した。
まず、透明曲面構造体１の曲面２上の溝部分に、定量ディスペンサによって例えば０．１ｃｃのコア液４を滴下した。
次に、その表面にクラッドフィルム５を押し当てながら、溝３Ａ，３Ｂにコア液４を完全に充填し、同時に溝３Ａ，３Ｂ以外の部分のコア液４を排除した。

この状態でコア液４に紫外線を照射して半硬化させた。なお、ここではコア液４を半硬化させるに留めているが、この段階で本硬化させても良い。
そして、これをオーブンに入れて１２０℃で６０分にわたって加熱して、コア液４を本硬化させて、導波路コア４Ａ，４Ｂを形成した。
このようにして、曲面２上に受信側光導波路７Ｂ及び送信側光導波路７Ａを備える光導波路構造体８のサンプルを作製した。

一方、比較例として、従来構造のサンプルも用意した。つまり、８本の溝のすべてが縦０．０５０ｍｍ×横０．０５０ｍｍの断面形状を有し、それ以外は同一の透明曲面構造体、及び、８本の溝のすべてが縦０．０３４ｍｍ×横０．０３４ｍｍの断面形状を有し、それ以外は同一の透明曲面構造体の２種類の透明曲面構造体を用意した。そして、これらの透明曲面構造体のそれぞれに、上述の実施例と同様の方法で、コア液を滴下し、クラッドフィルムで覆いながら溝にコア液を充填した後、コア液を硬化させて、２種類の従来構造のサンプルを作製した。なお、コアが縦０．０５０ｍｍ×横０．０５０ｍｍの断面形状を有するものを第１サンプルと呼び、コアが縦０．０３４ｍｍ×横０．０３４ｍｍの断面形状を有するものを第２サンプルと呼ぶ。

このようにして得られたサンプルを、以下のようにして評価した。
送信側の結合損失の評価は、以下のようにして行なった。
光源として波長８５０ｎｍの面発光レーザ３２Ａを用い、この面発光レーザ３２Ａの発光面３２ＡＸ（出射径１５μｍ）上に、上述のようにして作製した各サンプルをアライメントして設置し、各サンプルを通過して反対側に出てきた光を、調芯したマルチモード光ファイバ（コア径０．０５０ｍｍ）３３Ａで受け、光パワーメータで出力を測定した。

受信側の結合損失の評価は、以下のようにして行なった。
波長８５０ｎｍの外部光源からの光を、マルチモード光ファイバ（コア径０．０５０ｍｍ）を介して、上述のようにして作製した各サンプルの光ファイバ側の端面まで導き、各サンプルを通過して反対側に出てきた光を、調芯したマルチモード光ファイバ（コア径０．１０ｍｍ）で受け、光パワーメータで出力を測定した。なお、ここでは、結合損失を、より正確に測定するために、フォトディテクタ（受光素子）３１Ａの受光面３１ＡＸ（直径０．１０ｍｍ）と同じ直径のコアを持つ光ファイバで受けて、光パワーメータで出力を測定するようにしている。

この結果、図１１に示すように、本実施例のサンプルを用いた場合の送信側の結合損失は、第１サンプルを用いた場合と比較して、０．８〜１．２ｄＢ程度低くなった。また、本実施例のサンプルを用いた場合の受信側の結合損失は、第２サンプルを用いた場合と比較して、０．７〜１．０ｄＢ程度低くなった。このように、本実施例のサンプルを用いることで、受信側及び送信側ともに結合損失を抑えることができることが確認できた。また、本実施例のサンプルを用いることによって、他の導波路コアからの出射光量（漏れ光の出射光量）は、入射光量の−３０〜−３５ｄＢのレンジになっており、ノイズ（クロストークノイズ）を低減できることも確認できた。

次に、他の実施例のサンプルとして、コアサイズの異なる受信側光導波路７Ｂと送信側光導波路７Ａとの間の表面に段差６がなく、斜面１０になっており、それ以外は同一の曲面構造体１を用い、上述の実施例と同様の方法で作製したサンプル（図６，図７参照）、及び、上述の実施例と同一の曲面構造体１を、段差６を挟んで両側に２分割された２枚のクラッドフィルム５Ａ，５Ｂで覆うようにし、それ以外は上述の実施例と同様の方法で作製されたサンプル（図８，図９参照）の２種類のサンプルを作製し、上述の実施例のサンプルと比較して、作製直後にクラッドフィルムに生じるクラックの発生率（クラック発生率）の評価を行なった。

図１２に示すように、上述の実施例（第１実施例）のサンプルでは、２０サンプル中、６個にクラックが観察され、クラック発生率は３０％であった。これに対し、曲面構造体が斜面を有する他の実施例（第２実施例）のサンプルでは、２０サンプル中、２個にクラックが観察され、クラック発生率は１０％であった。また、クラッドフィルムを２分割した他の実施例のサンプル（第３実施例）では、２０サンプル中、クラックが観察されたものはなく、クラック発生率は０％であった。このように、２種類の他の実施例の構成は、いずれも、クラックの発生を抑える効果があることが確認できた。また、段差上にクラッドフィルムを設けない構成は、クラックの発生を抑えるのに特に有効であることが確認できた。

以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
光ファイバアレイに含まれる受信用光ファイバと受光デバイスとを接続する受信側光導波路と、
前記光ファイバアレイに含まれる送信用光ファイバと発光デバイスとを接続する送信側光導波路とを備え、
前記受信側光導波路のコアの断面積が、前記送信側光導波路のコアの断面積よりも大きいことを特徴とする光導波路構造体。

（付記２）
前記受信側光導波路のコアの断面の最短距離は、前記受信用光ファイバのコアの直径と同一又はそれよりも大きく、
前記送信側光導波路のコアの断面の最長距離は、前記送信用光ファイバのコアの直径と同一又はそれよりも小さいことを備えることを特徴とする、付記１記載の光導波路構造体。

（付記３）
前記受信側光導波路のコアの断面の最長距離は、前記受光デバイスの受光面の直径と同一又はそれよりも小さく、
前記送信側光導波路のコアの断面の最短距離は、前記発光デバイスの発光面の直径と同一又はそれよりも大きいことを備えることを特徴とする、付記１又は２記載の光導波路構造体。

（付記４）
前記受信側光導波路と前記送信側光導波路とは、前記光ファイバアレイが接続される側の端面において光導波路の中心軸が同一平面上に並び、かつ、前記光ファイバアレイを構成する各光ファイバの中心軸の間隔と一致するように設けられていることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光導波路構造体。

（付記５）
曲面上に形成された異なるサイズの溝を有するクラッド構造体と、
前記溝に形成された導波路コアと、
前記導波路コアを覆うクラッドフィルムとを備え、
前記受信側光導波路及び前記送信側光導波路は、前記クラッド構造体、前記導波路コア及び前記クラッドフィルムによって構成されることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光導波路構造体。

（付記６）
曲面上に形成された異なるサイズの溝を有するクラッド構造体と、
前記溝に形成された導波路コアと、
前記導波路コアを覆うクラッドフィルムとを備え、
前記受信側光導波路及び前記送信側光導波路は、前記クラッド構造体、前記導波路コア及び前記クラッドフィルムによって構成され、
前記受信側光導波路と前記送信側光導波路とは、前記光ファイバアレイが接続される側の端面において光導波路の中心軸が同一平面上に並び、かつ、前記光ファイバアレイを構成する各光ファイバの中心軸の間隔と一致するように設けられており、
前記クラッド構造体は、前記受信側光導波路と前記送信側光導波路との間の表面に段差を有することを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光導波路構造体。

（付記７）
前記クラッドフィルムは、前記段差に応じた部分にスリットを有するか、又は、前記クラッドフィルムは、２分割されており、前記段差を挟んで両側に設けられていることを特徴とする、付記６記載の光導波路構造体。
（付記８）
曲面上に形成された異なるサイズの溝を有するクラッド構造体と、
前記溝に形成された導波路コアと、
前記導波路コアを覆うクラッドフィルムとを備え、
前記受信側光導波路及び前記送信側光導波路は、前記クラッド構造体、前記導波路コア及び前記クラッドフィルムによって構成され、
前記受信側光導波路と前記送信側光導波路とは、前記光ファイバアレイが接続される側の端面において光導波路の中心軸が同一平面上に並び、かつ、前記光ファイバアレイを構成する各光ファイバの中心軸の間隔と一致するように設けられており、
前記クラッド構造体は、前記受信側光導波路と前記送信側光導波路との間の表面に斜面を有することを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光導波路構造体。

（付記９）
付記１〜８のいずれか１項に記載の光導波路構造体を備えることを特徴とする光モジュール。
（付記１０）
光ファイバアレイに含まれる受信用光ファイバと受光デバイスとを接続する受信側光導波路と、前記光ファイバアレイに含まれる送信用光ファイバと発光デバイスとを接続する送信側光導波路とを備える光導波路構造体の製造方法であって、
前記受信側光導波路のコアの断面積が前記送信側光導波路のコアの断面積よりも大きくなるように、曲面上に異なるサイズの溝を有するクラッド構造体を作製する工程と、
前記溝に液状コア材料を充填するとともに、前記溝をクラッドフィルムで覆う工程と、
前記クラッドフィルムによって覆われた状態で前記液状コア材料を硬化させる工程とを含むことを特徴とする光導波路構造体の製造方法。

（Ａ）は、本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的断面図（光導波路の中心軸方向に沿う断面図）であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体に含まれる光導波路の断面形状（光導波路の中心軸に直交する方向に沿う断面形状）と光ファイバアレイに含まれる光ファイバの断面形状との関係を示す模式的断面図である。 （Ａ）は、本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的断面図（光導波路の中心軸に直交する方向に沿う断面図）であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的断面図（光導波路の中心軸方向に沿う断面図）、及び、光ファイバアレイの構成を示す模式的断面図（光ファイバの中心軸方向に沿う断面図）である。 （Ａ）は、本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体に含まれる光導波路の断面形状（光導波路の中心軸に直交する方向に沿う断面形状）と受光デバイスの受光面形状との関係を示す模式図であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体に含まれる光導波路の断面形状（光導波路の中心軸に直交する方向に沿う断面形状）と発光デバイスの発光面形状との関係を示す模式図である。 本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体を用いた多チャンネル光トランシーバ（光モジュール）を説明するための模式的斜視図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体の製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態の変形例にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的斜視図である。 （Ａ）は、本発明の一実施形態の変形例にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的断面図（光導波路の中心軸に直交する方向に沿う断面図）であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態の変形例にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的断面図（光導波路の中心軸方向に沿う断面図）、及び、光ファイバアレイの構成を示す模式的断面図（光ファイバの中心軸方向に沿う断面図）である。 本発明の一実施形態の他の変形例にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的斜視図である。 （Ａ）は、本発明の一実施形態の他の変形例にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的断面図（光導波路の中心軸に直交する方向に沿う断面図）であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態の他の変形例にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的断面図（光導波路の中心軸方向に沿う断面図）、及び、光ファイバアレイの構成を示す模式的断面図（光ファイバの中心軸方向に沿う断面図）である。 （Ａ）は、本発明の一実施形態の他の変形例にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的断面図（光導波路の中心軸に直交する方向に沿う断面図）であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態の他の変形例にかかる光導波路構造体の構成を示す模式的斜視図である。 本発明の一実施例にかかる光導波路構造体のサンプル、比較例としての第１サンプル及び第２サンプルのそれぞれの結合損失を測定した結果を示す図である。 本発明の一実施例にかかる光導波路構造体のサンプル、比較例としての第１サンプル及び第２サンプルのそれぞれの結合損失を測定した結果を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の課題を説明するための模式的断面図である。

符号の説明

１ 曲面構造体（クラッド構造体）
２ 曲面（凸面）
３Ａ 送信側溝（導波路用溝）
３Ｂ 受信側溝（導波路用溝）
４ 液状コア材料
４Ａ 送信側導波路コア
４Ｂ 受信側導波路コア
５，５Ａ，５Ｂ クラッドフィルム
６ 段差
７Ａ 送信側光導波路（曲線導波路）
７Ｂ 受信側光導波路（曲線導波路）
７ＡＸ 送信側光導波路（直線導波路）
７ＢＸ 受信側光導波路（直線導波路）
８ 光導波路構造体（ポリマ光導波路）
９ レンズ
１０ 斜面
１１ 平面構造体（クラッド構造体）
１２ 平面
３０ プリント基板（回路基板）
３１ 面型受光素子アレイ（ＰＤアレイチップ）
３１Ａ 受光デバイス
３１ＡＸ 受光面
３２ 面型発光素子アレイ（ＶＣＳＥＬアレイチップ）
３２Ａ 発光デバイス
３２ＡＸ 発光面
３３ 光ファイバアレイ（リボンファイバ）
３３Ａ 光ファイバ
３４ 光コネクタ
３５ ドライバＩＣ
３６ レシーバＩＣ

Claims (5)

1. 光ファイバアレイに含まれる受信用光ファイバと受光デバイスとを接続する受信側光導波路と、
   前記光ファイバアレイに含まれる送信用光ファイバと発光デバイスとを接続する送信側光導波路とを備え、
   前記受信側光導波路のコアの断面積が、前記送信側光導波路のコアの断面積よりも大きいことを特徴とする光導波路構造体。
2. 前記受信側光導波路のコアの断面の最短距離は、前記受信用光ファイバのコアの直径と同一又はそれよりも大きく、
   前記送信側光導波路のコアの断面の最長距離は、前記送信用光ファイバのコアの直径と同一又はそれよりも小さいことを備えることを特徴とする、請求項１記載の光導波路構造体。
3. 前記受信側光導波路のコアの断面の最長距離は、前記受光デバイスの受光面の直径と同一又はそれよりも小さく、
   前記送信側光導波路のコアの断面の最短距離は、前記発光デバイスの発光面の直径と同一又はそれよりも大きいことを備えることを特徴とする、請求項１又は２記載の光導波路構造体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路構造体を備えることを特徴とする光モジュール。
5. 光ファイバアレイに含まれる受信用光ファイバと受光デバイスとを接続する受信側光導波路と、前記光ファイバアレイに含まれる送信用光ファイバと発光デバイスとを接続する送信側光導波路とを備える光導波路構造体の製造方法であって、
   前記受信側光導波路のコアの断面積が前記送信側光導波路のコアの断面積よりも大きくなるように、曲面上に異なるサイズの溝を有するクラッド構造体を作製する工程と、
   前記溝に液状コア材料を充填するとともに、前記溝をクラッドフィルムで覆う工程と、
   前記クラッドフィルムによって覆われた状態で前記液状コア材料を硬化させる工程とを含むことを特徴とする光導波路構造体の製造方法。

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