JP2012234035A - 光結合素子及びその固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路の先端による面型光素子の能動領域やフェルールの破壊を防止する光結合素子及びその固定方法を提供すること。
【解決手段】第１方向から第１角度（φ）だけ傾き、表面に光素子を備えた第１幅の光半導体基板３０１と、前記光素子３０２に対向し、前記第１方向（ｙ軸）と直行する第２方向（ｘ軸）に沿って配置され、端面が前記第１方向に対し前記第１角度よりも大きな第２角度（θ）を有し、且つ第２長さの半径Ｒを有した光ファイバ５とを備え、前記光ファイバは、コア部５ａの周囲を覆い、前記光半導体基板と対向する前記端面の外縁が面取りされたクラッド部５ｂを含み、前記第１角度と前記第２角度｜θ−φ｜との差は、前記光素子が前記光ファイバの前記端面から保護される大きさ以上である。
【選択図】図１

Description

実施形態は、例えば高速ＬＳＩパッケージや光ファイバーケーブルなどに適用可能な光結合素子に関する。

近年、光ファイバ等の光導波路を用いた光配線システムが提案されている。光導波路は、直流から１００［ＧＨｚ］以上の周波数で損失の周波数依存性が殆ど無く、電磁障害は接地電位変動雑音も無いため、数十［Ｇｂｐｓ］の配線が容易に実現することが可能である。

ＵＳ２００６／００３９６５８号公報 特開平１１−２９５５３４号公報 特開２００２−２２８８５９号公報 特開２００３−２５５１４１号公報

光導波路の先端による面型光素子の能動領域やフェルールの破壊を防止する光結合素子及びその固定方法を提供する。

実施形態によれば光結合素子は、第１方向から第１角度だけ傾き、面型光素子を備えた第１幅の光半導体基板と、前記光素子に対向し、前記第１方向と直行する第２方向に沿って配置され、端面が前記第１方向に対し前記第１角度よりも大きな第２角度を有し、且つ第２長さの半径を有した光ファイバとを備え、前記光ファイバは、前記光半導体基板と対向する前記端面の外縁が面取りされ、前記第１角度と前記第２角度との差は、前記面型光素子が前記光ファイバの前記端面から保護される大きさ以上である。

第１実施形態に係る光結合素子の断面図。 第１実施形態に係る半導体基板の断面図であって、図２（ａ）は、第２ＤＢＲによって円形メサが形成された半導体基板の断面図であり、図２（ｂ）は、第１ＤＢＲ、活性層、第２ＤＢＲによって形成された円形メサが形成された半導体基板の断面図である。 第１実施形態に係る能動領域を保護するための直線ｌと半導体基板との最小角度を示した概念図であって、図３（ａ）はｌ＝２５０［μｍ］の場合の概念図であり、図３（ｂ）はｌ＝１２５［μｍ］の場合の概念図である。 第１実施形態に係る光結合素子の断面図であって、基板と光ファイバとの傾きについて示した断面図。 第１実施形態に係る基板の平面図。 第１実施形態に係るフェルールに光ファイバを固定・位置決めするための製造工程であって、図６（ａ）は第１工程、図６（ｂ）は第２工程、図６（ｃ）は第３工程を示した概念図。 第１実施形態の変形例１に係る光結合素子の断面図であって、基板と光ファイバとの傾きについて示した断面図。 第１実施形態の変形例１に係る基板の平面図。 第１実施形態の変形例２に係る受光素子を示し、図９（ａ）は受光素子の平面図であり、図９（ｂ）は受光素子の断面図。 第１実施形態に係る光ファイバの角部の拡大図であって、図１０（ａ）は面取りしない場合の角部であり、図１０（ｂ）は光ファイバの角部を面取りした様子を示した概念図。

以下、本実施形態につき図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

[第１の実施形態]
本実施形態に係る光結合素子は、光ファイバの先端部分を、光の伝搬方向に対し斜めに切断し、この光ファイバを固定・位置決めする際、対向する半導体基板上に設けられた能動領域（後述する円形メサ）に光ファイバの先端（以下、端面とも呼ぶ）が当たらないようするものである。また、光ファイバの周囲（外縁）、すなわちクラッド部分の角を削り、またはその角に丸みを持たせることで、光ファイバを保持するフェルールにこの光ファイバを差し込む際、光ファイバがフェルールに引っかからないようにするものである。なお、前述の通り半導体基板上には、光ファイバと光通信を行う能動領域（後述する円形メサ）が設けられ、以下、この構成について、発光（受光）素子と呼ぶ。本実施形態では、この発光（受光）素子に面型発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser））を用いる。ＶＣＳＥＬの構成については後述する。また、本実施形態では、発光素子の場合について説明する。

図１は、第１の実施形態に係る光結合素子１０の構成を概略的に示した平面図である。図１に示す光結合素子１０は、フェルール１、電気配線２、発光素子３、発光素子搭載用バンプ４、光ファイバ５（５ａ：コア、５ｂ：クラッド、区別しない場合には単に光ファイバ５）、及び透明樹脂６を備える。

＜フェルール１について＞
フェルール１は、光を導波する光ファイバ５を保持可能とし、この光ファイバ５を位置決めする。フェルール１は、例えば３０［μｍ］程度のガラスフィラーを８０％程度混入したエポキシ樹脂を金型による樹脂成型で形成する。また、フェルール１の材料は、上記エポキシ樹脂の他にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、及びポリカーボネート樹脂のいずれかにガラスフィラーを混合した樹脂であってもよい。

＜電気配線２について＞
電気配線２は、フェルール１の上面から片側側面に沿って形成される。具体的には、フェルール１の上面から発光素子３と対向するフェルール１の側面に沿って形成される。この電気配線２はフェルール１にメタルマスクとスパッタ等によるパターンメタライズを行って形成される。これにより、１［μｍ］以下の非常に高い精度を持ちながら、従来よりも低コストで電気配線２を備えたフェルール１を量産することが出来る。

＜発光素子３について＞
上述したように本実施形態では半導体基板３０１の表面中央部に能動領域７を備え、また、前述の通り半導体基板３０１及び能動領域７からなる構成を発光素子３と呼ぶ。発光素子３として使用するＶＣＳＥＬは、垂直共振型面発光レーザ全般を指すが、通常は垂直ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）型面発光レーザを限定的に指すことが多い。比較的汎用性の高い発振波長８５０［ｎｍ］帯の発光素子３では、ＤＢＲミラーとしてＡｌ_xＧａ_1-xＡｓが用いられており、発振条件から必要とされる９９．９％以上の反射率を得るためには、例えばＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ／Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓの各λ／４厚の層ペアを繰り返し積層して３．５μｍ程度の厚みが必要になる。また、後述する第１、第２ＤＢＲ３０４、３０６で活性層を挟む必要があるため、全体では７〜８［μｍ］程度の厚さになる。

また、この半導体基板３０１とフェルール１との位置合わせは、光ファイバ５を保持するフェルール１の穴を用いて行われる。これにより半導体基板３０１がフェルール１に搭載される。具体的には、光ファイバ５の保持穴を画像認識させて位置合わせする。この位置合わせにより、±５［μｍ］以下の精度が確保できる。

能動領域７は、発光素子搭載用バンプ４を介して電気配線２から転送された電気信号を光信号に変換し、この光信号を光ファイバ５に導波させる。なお、半導体基板３０１は後述する受光素子として機能する能動領域７を備えていても良い。この場合、能動領域７は、光ファイバ５から導波された光信号を受光し、これを電気信号に変換した後、この電気信号を、発光素子搭載用バンプ４を介して電気配線２に伝送する。なお、受光素子（発光素子）の構造については変形例２において説明する。

＜発光素子搭載用バンプ４について＞
発光素子搭載用バンプ４ａ、４ｂ（以下、バンプ４ａ、４ｂ、また区別しない場合には単に、バンプ４）は、電気配線２と発光素子３とを電気的に接続する。これにより、電気配線２及びバンプ４を介して伝送された電気信号が、発光素子７に供給される。このバンプ４は、半田バンプ（加熱溶融）、Ａｕバンプ（熱圧着）、Ｓｎ／Ｃｕバンプ（固相接合）など、種々の材料及び接続方法を用いることができる。なお、バンプ４ａ、４ｂの半径は互いに同じ大きさとされる。すなわち、フェルール１及び発光素子３（半導体基板３０１）のｙ軸に対する傾きは同じである。ここで、両者のｙ軸に対する傾きをφとする。

＜光ファイバ５について＞
光ファイバ５は、フェルール１が備える光ファイバ５用の穴に保持され、その端面（図中、発光素子３と対向する側）は光ファイバ５の光導波方向（ｘ軸）に対して非垂直な面を有する。この端面のｙ軸に対する傾きをθ（≠φ）とする。更に光ファイバ５の周囲（具体的には、図１中５ｃ及び５ｄ）は面取りされる。すなわち、発光素子３（半導体基板３０１）に対向し、非垂直方向に露出した導波路の面のうちクラッド５ｂの外縁が面取りされている。面取りは、石英光ファイバ等の場合、ファイバクリーバやレーザにより切断された端面を所望の形状になるように弗酸等の薬剤、或いは研磨により行われる。プラスチックファイバの場合の面取りは、ナイフやレーザにより切断された端面を所望の形状になるように研磨や熱板整形により行われる。これら面取りされた外縁部分に当たる５ｃ、５ｄは、ある曲率半径を有した形状でも良いし、角を切り落とした平面形状であってもよい。この形状については後述する。

本実施形態において、光ファイバ５には例えば石英系のマルチモードＧＩ（Graded Index）ファイバ（コア径５０［μｍ］、クラッド径１２５［μｍ］、ＮＡ＝０．２１）を用いる。なお、光ファイバ５は、コア径１８０［μｍ］、クラッド径２５０［μｍ］であっても良い。また、光ファイバ５は、多成分ガラス系の光ファイバやプラスチック光ファイバを用いてもよく、発光素子３（半導体基板３０１）に対向する光ファイバ５の端面だけでなく、その反対側の端面もｙ軸に対して非垂直であって良い。

＜透明材料６について＞
透明材料６は、光ファイバ５に近い屈折率（光ファイバ５の屈折率は１．４６）を有し、光ファイバ５と発光素子３との間隙に充填される。透明材料６は、光素子アンダーフィル材及び光ファイバ５とフェルール１とを接着するための接着剤として用いられる。

＜発光素子３の詳細について＞
次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて発光素子３、すなわち半導体基板３０１及びこの半導体基板３０１上に形成された能動領域７の構造の詳細について説明する。図２（ａ）に示すように、発光素子３は、下から例えばＧａＡｓで形成された半導体基板３０１（以下、半導体基板３０１）、この半導体基板３０１上に形成された第１ＤＢＲ層３０４、第１ＤＢＲ層３０４上に形成された活性層３０５、及び活性層３０５上に形成された第２ＤＢＲ層３０６が順次形成され、第２ＤＢＲ層３０６内にこの両側壁から内部に向かって１０［μｍ］の選択酸化層３０７が形成される。また、第２ＤＢＲ層３０６の一部分により円形メサ３０３が形成される。この円形メサ３０３は、第２ＤＢＲ層３０６内に形成された選択酸化層３０７より深く形成される。この構造は選択酸化層構造と呼ばれ、電流閉じ込め（発振領域制限）構造として、高速ＶＣＳＥＬにおいて良く用いられている。選択酸化構造は、レーザ活性層の近傍に非常に酸化性の強い結晶（例えば、Ａｌ_0.98Ｇａ_0.02Ａｓ）を薄く設けておき、所望のレーザ能動領域を残して外側から選択的に水蒸気酸化を行わせる構造である。

半導体基板３０１の幅は２５０［μｍ］である。これは、光通信用の石英系光ファイバ５においてリボンファイバは一般に２５０［μｍ］ピッチのアレイ配列が用いられているからである。このため、発光素子３もこのピッチに適合するよう、２５０［μｍ］ピッチで素子設計されることが多く、このサイズでの素子設計は一般に問題なく実施できる。

また円形メサ３０３は直径３０［μｍ］とされる。上述した様に、この円形メサ３０３内には選択酸化層３０７が形成され、円形メサ３０３の側面から１０［μｍ］の幅を有する。これによって、円形メサ３０３の中心から半径５［μｍ］の電流注入開口３０２（非選択酸化領域、図中、黒塗り部分）が活性層３０５内に形成される。電流注入開口３０２は、発光素子３の能動領域７に相当する。また、光が導波する領域も能動領域７に相当する。換言すれば、第２ＤＢＲ層３０６において選択酸化層３０７が形成されず、光が導波する各々の第１ＤＢＲ層３０４、活性層３０５、及び第２ＤＢＲ層３０６の領域も能動領域７に相当する。以下、電流注入口３０２のみをさす場合であっても、第１ＤＢＲ層３０４、活性層３０５、及び第２ＤＢＲ層３０６において、光が透過する各々の領域を纏めて指す場合であっても、能動領域７と呼ぶ。

なお、半導体基板３０１は、図２（ａ）の構造に限らない。つまり、図２（ｂ）に示すように、半導体基板３０１は、第１ＤＲＢ層３０４の表面が露出するまでメサエッチング加工を施してもよい。この場合、選択酸化層３０７は、第１ＤＢＲ層３０４内に形成される。

＜半導体基板３０１及び能動領域７の製造方法＞
次に、上記図２（ａ）を用いて半導体基板３０１及びこの半導体基板３０１上に形成される能動領域７の製造方法について説明する。図２（ａ）に示すように半導体基板３０１上に第１ＤＢＲ層３０４、活性層３０５、及び第２ＤＢＲ層３０６といった結晶層を順次積層し、その後、第２ＤＢＲ層３０６に対し直径３０［μｍ］のメサエッチング加工を施す。具体的には、中心から半径１５［μｍ］の円の外側領域をエッチングすることでの第２ＤＢＲ層３０６の一部領域に円形メサ３０３が形成される。このとき、メサエッチングの深さは選択酸化層３０７に達する深さであれば良く、ＤＢＲ厚さの３．５［μｍ］以上、即ち約４［μｍ］の深さに形成する。次いで、第２ＤＢＲ層３０６の両側面から選択酸化を１０［μｍ］行うことで、電流注入開口３０２の口径が１０［μｍ］の能動領域７を作成する。

＜最小傾斜角について＞
次に図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて、光ファイバ５の直径に応じて、能動領域７が光ファイバ５の端面と接触しない傾斜角について説明する。以下では、光ファイバ５の端面を、仮想的な接線ｌとして説明する。

（１）光ファイバ５の直径（２×Ｒ）が２５０[μｍ]の場合
図３（ａ）に示すように、２５０［μｍ］×２５０［μｍ］の半導体基板３０１はチップ縁（図中、点Ｅｄｇｅ１（以下、ｅ１点））から中心までの距離が１２５［μｍ］とされる。また、電流注入口３０２の中央が半導体基板３０１の中心に設定される場合、中心から１５［μｍ］まで高さ４［μｍ］の円形メサ３０３が形成される。このため、チップ縁からメサエッジ（図中、ｅ２点）に伸びる直線はチップ表面に対して約２．１°の傾きとなる（４［μｍ］／１１０［μｍ］〜ｔａｎ２．１°、チップ辺からメサエッジまでの距離が１１０［μｍ］）。

図３（ａ）に、半導体基板３０１左上部から円形メサ３０３左上部にかけて引いた直線ｌを示す。上述したようにこの直線ｌは、仮想的な平面接触物の表面を表しており（実際は垂直カットされた光ファイバ５の端面）、光ファイバ５の中心点Ｃ（光軸中央）が能動領域７の中心上に位置するものとする。また、半導体基板３０１と直線ｌとの接触角は約２．１°となる。

従って、図３（ａ）において平面接触物（直線ｌ）と半導体基板３０１との角度が２．１°以上であれば、能動領域７を内包する円形メサ３０３に光ファイバ５等が接触することがなく、半導体基板３０１の表面（円形メサ３０３など）に多少の接触物があっても素子破壊を起こすことは少ない。従って、平面接触物（直線ｌ）が先に半導体基板３０１に接触し、能動領域７は保護される。

このように一般的なリボンファイバのアレイピッチに相当する、２５０μｍ×２５０μｍサイズの半導体基板３０１では、光ファイバ５の端面が半導体基板３０１に対し２．１°以上の傾きを有していれば、直径３０［μｍ］の円形メサ３０３が内包する能動領域７には光ファイバ５の端面が接触することはない。すなわち能動領域７は保護される。このため、光ファイバ５の光が出力される端面はフェルール１の面型発光素子搭載面から２．１°以上傾いていることが望ましい。

（２）光ファイバ５の直径（２×Ｒ）が１２５[μｍ]の場合
次に、図３（ｂ）を用いて光ファイバ５の直径が１２５［μｍ］とされた場合について説明する。図３（ｂ）に示す半導体基板３０１の構造は、上記図３（ａ）と同一であるため、説明を省略する。本ケースであっても、直線ｌは平面接触物の表面を表しているが、実際には上記同様垂直カットされた光ファイバ５の端面である。また光ファイバ５の中心点Ｃ（光軸中央）は、半導体基板３０１上に設けられた能動領域７の中心上に位置するものとする。

直径が２５０［μｍ］より小さい光ファイバ５の端面を半導体基板３０１に対向させる場合、上記ケースより大きな角度で傾けることが必要になる。例えば、上述したように一般的な石英系光ファイバの径は１２５［μｍ］が多い。上記した半導体基板３０１と１２５［μｍ］径の光ファイバ５の中心とを位置合わせし、半導体基板３０１上に設けられ、能動領域７を内包する円形メサ３０３を保護するには、約５．０°の傾きが必要になる（４［μｍ］／４７．５［μｍ］〜ｔａｎ５°、光ファイバ５の端（点ｅ３）からメサエッジ（点ｅ２）の距離が４７．５［μｍ］）。従って、図３（ｂ）において光ファイバの傾きが前述のように５°以上であれば光ファイバが先に半導体基板３０１に接触し、能動領域７を内包する円形メサ３０３は保護されるということが分かる。

上記（１）、及び（２）の場合において、光ファイバ５と半導体基板３０１との中心位置がずれると上記関係が成立しなくなる。しかし、図１から分かるようにこの問題は、半導体基板３０１をフェルール１に搭載する際の位置合わせの問題に帰着する。この位置合わせ精度を更に考慮し、光ファイバ５の傾き角、即ち、フェルール１の光素子搭載面傾斜角を５．５°とすれば、能動領域７に光ファイバが接触することは無い。

＜光ファイバ５の最適値について＞
上記記載を踏まえ図４を用いて、発光素子３と光ファイバ５の端面との角度差｜θ−φ｜、及び各パラメータを設定することで得られる光ファイバ５の最適値について説明する。

上述したように、発光素子３の表面（半導体基板３０１の表面）と光ファイバ５の光出力端面とは異なる角度とする。つまり、本実施形態では、発光素子３と光ファイバ５の端面との角度は、上述したようにθ≠φ（＜θ）の関係が成立するものとし、且つθとφとの関係において、｜θ−φ｜≧２．１°となるように両者を設定する。これにより、円形メサが内包する能動領域７に光ファイバ５の端面が接触することはない。すなわち光ファイバ５の端面から能動領域７は保護される。

図４に示すように、半導体基板３０１の表面と円形メサ３０３の中心との交点を原点Ｏとし、紙面縦方向の軸をｙ軸、紙面横方向の軸をｘ軸とする。上述したように半導体基板３０１の傾き、即ちフェルール１のｙ軸に対する傾きを角度φ、光ファイバ５の光が入出力する端面のｙ軸に対する傾きを角度θとする。また、円形メサ３０３の高さをａ、直径をｂとし、クラッド５ｂの周囲は半径ｒにて面取りされている。また光ファイバ５の半径をＲとする。なお、光ファイバ５の光信号が導波するコア部分５ａ（導波路）の中心点Ｃに当たるｙ座標は“ゼロ”であるものとする。すなわち、光ファイバ５の中心点Ｃ（光軸中央）が半導体基板３０１の能動領域７の中心上に位置する。

更に、光ファイバ５の端面において、光導波方向に対し最も長い位置をＰｏｓｉｔｉｏｎ１とする（以下、位置Ｐ１）。｜θ−φ｜≧２．１°を満たした状態で、光ファイバ５の端面を半導体基板３０１に向かって近づけると、この位置Ｐ１とは最初に半導体基板３０１の表面に接する点である。

この場合、光ファイバ５の先端である位置Ｐ１が半導体基板３０１と最も近接する際、この位置Ｐ１のｙ軸方向への大きさ、すなわち光ファイバ５の中心からの距離ｙ_Ｎは、下記（１）式によって表される。

上記（１）式に示すように、位置Ｐ１が半導体基板３０１と接近した場合、光ファイバ５の中心点Ｃからの距離ｙ_Ｎは、光ファイバ５の半径Ｒ、光ファイバ５の光入出力端の周囲（クラッド５ｂ）の面取り半径ｒ、フェルール１のｙ軸に対する角度φによって決まる。

距離ｙ_Ｎが、半導体基板３０１上に設けられた円形メサ３０３より外側にあれば、すなわち円形メサ３０３の半径１５μｍ以上の位置に距離ｙ_Ｎの座標を設定すれば、光ファイバ５の端面が半導体基板３０１に接触した場合でも光ファイバ５の光入出力端の周囲５ｃ、５ｄの面取りされた部分が円形メサ３０３に接触することはない。つまり、光ファイバ５の光入出力端の周囲５ｃ、５ｄの面取りされた部分により、半導体基板３０１上に設けられた能動領域７を破壊することはない。

また、光ファイバ５の端面が半導体基板３０１に接触した場合、その端面を示す直線は下記（２）式によって表される。

一方、円形メサ３０３の先端座標Ｐ２（ｘ_１、ｙ_１）、Ｐ３（ｘ_２、ｙ_２）は下記（３）式及び下記（４）式によって表される。

上記（２）式、（３）式、及び（４）式より、（２）式で表される直線が、（３）式と（４）式とを繋ぐ線分よりｘ軸上で右側に位置すれば、光ファイバ５の光入出力端の端面が円形メサ３０３に接触することはなく、半導体基板３０１上に設けられ、能動領域７を内包する円形メサ３０３破壊することは無い。

＜光ファイバ５の直径（２×Ｒ＝２５０［μｍ］）の場合＞
以下、上記図３（ａ）で説明したように、光ファイバ５の直径が２５０［μｍ］である場合について説明する。例えば、角度φ＝０°、角度θ＝２．１°（∴｜θ−φ｜＝２．１°）、半径Ｒ＝１２５［μｍ］、５ｃ、５ｄにおける曲率半径ｒ＝０［μｍ］とする。すると、上記（２）式で表される直線は、（３）式と（４）式とを繋ぐ線分よりｘ軸上で右側に位置する。すなわち、光ファイバ５の端面が半導体基板３０１上に設けられ、能動領域７を内包する円形メサ３０３ｂに接触・破壊することはない。

この場合の光ファイバ５の中心の光入出力端（中心点Ｃのｘ座標）から位置Ｐ１までのｘ方向の長さは約４．６μｍ（図中、ｘ１と表記）である。つまり、ｘ１を約４．６［μｍ］よりも大きくなるように光ファイバ５の端面の角度θ等を設定することで、この端面が能動領域７に接触することはない。すなわち、光ファイバ５の端面から能動領域７は保護される。

以上から、図４に示すような発光素子３（半導体基板３０１）と光ファイバ５との位置関係の場合、位置Ｐ１のｙ座標、すなわち距離ｙ_Ｎが１５［μｍ］以上であり、且つ光ファイバ５の中心の光入出力端（中心点Ｃ）から光ファイバ５の光導波方向に対して最も長い前記端面先端位置Ｐ１までの光ファイバ５の光導波方向に対する長さｘ１が４．６［μｍ］以上であるなら、光ファイバ５が半導体基板３０１に接触したとしても、円形メサ３０３に接触することは無く、半導体基板３０１の能動領域７を破壊することは無い。なお、上記では角度φ＝０°、角度θ＝２．１としたが、｜θ−φ｜≧２．１°を満たせば、角度φ、角度θの値は任意の値でよい。

＜光ファイバ５の直径（２×Ｒ＝１２５［μｍ］の場合）＞
以下、上記図３（ｂ）で説明したように、光ファイバ５の直径が１２５［μｍ］である場合について説明する。各設定値は以下の通りである。すなわち、角度φ＝０°、角度θ＝５．５°（∴｜θ−φ｜＝５．５°）、半径Ｒ＝６２．５［μｍ］、５ｃ、５ｄの半径ｒ＝５［μｍ］とする。すると、ｘ１＝約５．５［μｍ］となる。つまり、上記ケースの２５０［μｍ］より小さい直径で、且つ光ファイバ５の端面周囲（５ｃ、５ｄ）を曲率半径ｒで面取りした場合には、より大きな角度で傾けることが必要になる。すなわち、この場合の光ファイバ５の中心の光入出力端（中心点Ｃ）から光ファイバ５の光導波方向に対して最も長い端面先端（位置Ｐ１）までの光ファイバ５の光導波方向に対する長さｘ１を更に長くすればよい。

なお、距離ｙ_Ｎ、及びｘ１の値は、上述したように上記（１）式から（４）式を使用することで容易に算出することが可能である。また、上記では角度φ＝０°、角度θ＝５．５としたが、｜θ−φ｜≧５．５°を満たせば、角度φ、角度θの値は任意の値でよい。

＜光ファイバ５端面の接触位置＞
次に、図５を用いて上記条件を満たした光ファイバ５が半導体基板３０１表面に接した際の、接触位置について説明する。図５は、半導体基板３０１の平面図である。図示するように、半導体基板３０１上には、原点Ｏを中心にして電極３０８と３つの電極３０９が形成され、その内側に円形メサ３０３が形成される。上述の通り、円形メサ３０３の中心部分は能動領域７が設けられ、この部分が電極３０１の１つと電気配線にて電気的に接続されている。なお、円形メサ３０３と電極３０８、及び３０９との間に示す点線は光ファイバ５の直径である。

この半導体基板３０１表面に、上記（１）式〜（４）式を満たした光ファイバ５の端面が接触すると、その位置は図示するような黒色部分となる。この部分を接触位置Ｃｐ１（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）とする。この接触位置Ｃｐ１上に、半導体基板３０１上に設けられる電極３０８、及び３０９を配置しないことが望ましい。これは、光ファイバ５の接触による断線等を防止する。

＜光ファイバ５の固定・位置決め方法＞
次に、図６（ａ）〜図６（ｃ）を用いて光ファイバ５の固定・位置決め方法について説明する。まず、図６（ａ）に示すように、フェルール１において、発光素子３に対向する側の反対側の穴から光ファイバ５を挿入する。この時、光ファイバ５自体に反りが発生していても、５ｃ、５ｄが面取りされていることから、フェルール１内で光ファイバ５が引っかかることもなく、スムースに挿入することが可能となる。

次いで、図６（ｂ）に示すように、発光素子３と上記（１）式〜（４）式の関係を満たした光ファイバ５の端面をこの半導体基板３０１表面に接触させる。この際、上記したように図５のような接触位置で、光ファイバ５の端面が半導体基板３０１表面に接触する。この際、（１）式〜（４）式を満たしていることから、光ファイバ５の端面が能動領域を内包する円形メサ３０３に接触することなどはない。

その後、図６（ｃ）に示すように半導体基板３０１表面から光ファイバ５の端面を規定距離離す。これにより、光ファイバ５の固定・位置決めが完了する。なお、光ファイバ５をフェルール１に固定する場合、上記図６（ｃ）の工程を省略しても良い。すなわち、光ファイバ５の端面を半導体基板３０１の表面に当てた状態であっても良い。

＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態に係る光結合素子であると、以下（１）〜（３）の効果を得ることが出来る。
（１）光ファイバ５の引っかかりを抑制することが出来る。
本実施形態に係る光結合素子であると、上記したように光ファイバ５のクラッド部分５ｃ、５ｄの角の面取りが施されている。このため、フェルール１の保持部に光ファイバ５を挿入する場合、この光ファイバ５に僅かな反りがあったとしても、光ファイバ５の先端がフェルール１の光ファイバを保持する部分にひっかかる頻度を抑制することが可能となる。また、引っかかりによる光ファイバ５の先端の破壊を抑制することが可能となる。光ファイバ５の端面の周囲５ｃ、５ｄにおいて面取りを施す曲率半径ｒは、フェルール１の光ファイバ５を保持する部分の凹凸、及び光ファイバ５の反り形状に依るが、約５［μｍ］以上の面取り半径とすることにより、上記の引っかかりの大半は抑制可能である。

更に、光ファイバの引っかかりによるフェルール１の光ファイバ５を保持する部分の“削れ”を抑制することが可能となる。このため、発光素子３と光ファイバ５の間に“削りかす”が発生しないことから、発光素子３と光ファイバ５との間の光結合特性の劣化を抑制することが可能となる。

また、光ファイバ５の端面周囲５ｃ、５ｄにおける面取りは、光ファイバ５が半導体基板３０１表面に接触した場合に発光素子３に対する破壊等を抑制する効果がある。

（２）雑音発生を抑制することが出来る。
本実施形態に係る光結合素子であると、光ファイバ５の光入出力端面と発光素子３とがそれぞれある角度だけ傾いて光結合されている。このため、戻り光による雑音発生を抑制できる効果を有する。

但し、本実施形態においては発光素子３の光出力面から光ファイバ５の光入力端面までの距離が２［μｍ］程度と極端に短いため、光ファイバ５と発光素子３とを角度｜θ−φ｜で傾斜させているにも拘わらず、光ファイバ５の端面からの反射光が発光素子３の光共振モードに結合して戻り光雑音を発生させる場合がある。

この問題を抑制するため、本実施形態であると光ファイバ５と発光素子３との間隙に透明樹脂６が充填されている。この透明樹脂６の屈折率は、光ファイバ５のそれに近い値である。これにより、光ファイバ５（屈折率約１．４６）と周囲（空気の場合、屈折率＝約１）の屈折率差を小さくすることが出来る。したがって、光ファイバ５の端面からの極近端反射光（反射距離数μｍ）を低く抑えることが出来る。これは、屈折率差低下による反射率の低下で等価的に光ファイバを発光素子から遠ざけた場合と同じような効果が得られるからである。以上から、透明樹脂６は、屈折率が光ファイバ５の等価屈折率に等しい、若しくはほぼ同等であることが望ましい。

また、透明樹脂６を充填することは、光ファイバ５が外力によって微少振動することを抑制する効果も持っている。光ファイバ５は、光結合素子の外部で種々の物体に接しており、それらからの外力を内部に伝達する媒体にもなり得るが、光ファイバ５が外部の周期性振動を受け、しかもその振動が機械的共鳴振動数近傍である場合、光ファイバ５端面またはそれに接する発光素子３が微少振動する内部共鳴振動を起こす場合がある。上述した透明樹脂６の充填は、このような内部振動の防止及び減衰にも有効である。

さらに、透明樹脂６は半導体基板３０１とフェルール１との熱膨張特性の差を緩衝する効果も有しており、相互の熱膨張係数差により発生する応力や歪を発光素子３とフェルール１の接続部（発光素子搭載用バンプ４の周囲）に集中させず、半導体基板３０１に能動領域７を備えた発光素子３の表面全体に分散させる効果を持つ。このため、透明樹脂６の充填は熱サイクルの劣化等を防止するためにも有効である。

更に上記効果を高めるため、透明樹脂５に透明な微粒子フィラー（例えば平均粒径数［μｍ］〜数１０［μｍ］のシリカや粉砕石英など）を混合させることも有効である。すなわち、透明な微粒子フィラーの混合率を調整して樹脂の平均的、或いは等価的熱膨張特性を光ファイバや発光素子３に整合、或いはそれらの中間値とすることで、熱応力（熱歪）緩和効果を高めることができる。

なお、発光素子３の角度は光ファイバ５の光導波方向に対して垂直な方向、即ちφ＝０°に設定することも可能である。しかし、この場合、透明樹脂６を充填しているため、光ファイバ５が発光素子３と対向する端面とは反対側、すなわち光ファイバ５の他端にある光結合素子（例えば、ＰＤ）からの反射光が発光素子３に入射され、戻り光による雑音発生する可能性がある。これを抑制するためには、発光素子３の角度φは光ファイバ５の光導波方向に対して垂直な方向から傾けることが望ましい。すなわち、θ＞０°よりも大きくした方が良い。

（３）発光素子３（半導体基板３０１）と光ファイバ５との距離を一定とすることが出来る。
本実施形態に係る光結合素子であると、フェルール１に光ファイバ５を固定し、位置決めする際、一度半導体基板３０１の表面に光ファイバ５の端面、すなわち位置Ｐ１を当てた後、一定距離だけ引き戻す。つまり、光ファイバ５の端面が半導体基板３０１の表面に接触した位置を基準とし、その接触点から規定距離離すことで、発光素子３と光ファイバ５との距離を一定とすることが出来る。換言すれば、接触した位置（基準点）からどの程度光ファイバ５を半導体基板３０１から引き戻すのかを設定することで、光結合素子毎の個体差が生じることを防止することが出来る。

＜変形例１＞
次に図７、及び図８を用いて上記実施形態１の変形例１に係る光結合素子ついて説明する。変形例１に係る光結合素子は上記実施形態１において光ファイバ５を、ｘ軸を中心に反転させたものである。すなわち位置Ｐ１のｙ座標が正側に位置する。これを以下、位置Ｐ４とする。なお、上記第１実施例と同様に、光ファイバ５の端面と発光素子３との角度差を｜θ−φ｜≧２．１°とし、また上記第１の実施形態と同一の構成については説明を省略する。

以下、変形例１に係る光結合素子において、光ファイバ５がフェルール１に保持された際、能動領域７を内包する円形メサ３０３が、光ファイバ５の端面から保護されるための条件を説明する。変形例１において、位置Ｐ４のｙ座標の大きさ、すなわち距離ｙ_Ｎは下記（５）式によって表される。

上記（１）式と同様、上記（５）式は、位置Ｐ４が半導体基板３０１に近づく場合、光ファイバ５の中心点Ｃからの距離ｙ_Ｎは、ファイバ５の半径Ｒ、光ファイバ５の光入出力端の周囲５ｃ、５ｄが面取りされる曲率半径ｒ、フェルール１の角度φによって決まる。

この位置ｙ_Ｎが円形メサ３０３より外側にあれば、即ち円形メサ３０３の半径１５μｍ以上の位置に距離ｙ_Ｎを設定すれば、光ファイバ５が半導体基板３０１表面に接触した場合でも面取りされたクラッド５ｂにおける５ｃ、５ｄが円形メサ３０３に接触することは無い。すなわち、半導体基板３０１上に設けられ、能動領域７を内包する円形メサ３０３を破壊することはない。

また変形例１において、光ファイバ５の端面が半導体基板３０１表面に接触した場合、この端面を示す直線は下記（６）式によって表される。

一方、円形メサ３０３の先端座標Ｐ２（ｘ_１、ｙ_１）、Ｐ３（ｘ_２、ｙ_２）は上述した（３）式及び（４）式で表される。

（３）式、（４）式、及び（６）式から、（６）式で表される直線が、（３）式と（４）式とを繋ぐ線分よりｘ軸上で右側に位置すれば、光ファイバ５の端面が円形メサ３０３に接触することはない。つまり、光ファイバ５の端面が半導体基板３０１表面に接触しても、この光ファイバ５の端面から能動領域７を内包する円形メサ３０３は保護され、破壊を防ぐことが出来る。

＜光ファイバ５の直径（２×Ｒ）＝２５０［μｍ］の場合＞
以下、上記第１の実施形態における図３（ａ）で説明したように、光ファイバ５の直径が２５０［μｍ］である場合について説明する。例えば、角度φ＝２．１°、角度θ＝０°、半径Ｒ＝１２５［μｍ］、ｒ＝０［μｍ］とする。

この場合、（６）式で表される直線は、（３）式と（４）式とを繋ぐ線分よりｘ軸上で右側に位置する。すなわち、上述したように、光ファイバ５の先端が、半導体基板３０１上に設けられ、能動領域７を内包する円形メサ３０３に接触・破壊することはない。

この場合、光ファイバ５の中心の光入出力端（中心点Ｃのｘ座標）から位置Ｐ４のｘ座標までの長さは０．０μｍ（図中、ｘ１と表記）である。つまり、ｘ１を０．０［μｍ］よりも大きくなるように光ファイバ５の光入出力端面の角度θ等を設定することで、この端面が能動領域３０２に接触することがない。すなわち、光ファイバ５の光入出力端面から能動領域７を内包する円形メサ３０３は保護される。

以上から、図７に示すような発光素子３と光ファイバ５との位置関係の場合、位置Ｐ４のｙ座標、すなわち距離ｙ_Ｎが１５［μｍ］以上であり、且つ光ファイバ５の中心点Ｃから光ファイバ５の光導波方向に対して最も長い端面の先端位置Ｐ４までのｘ軸方向に対する長さが０．０［μｍ］以上であるなら、例え光ファイバ５が半導体基板３０１表面に接触したとしても、光ファイバ５の端面が円形メサ３０３に接触することは無い。すなわち、光ファイバ５の先端が、半導体基板３０１上に設けられ、能動領域７を内包する円形メサ３０３を破壊することは無い。

＜光ファイバ５の直径（２×Ｒ）＝１２５［μｍ］の場合＞
以下、光ファイバ５の直径が１２５［μｍ］である場合について説明する。すなわち、角度φ＝７．５°、角度θ＝２．０°（∴｜θ−φ｜＝５．５°）、半径Ｒ＝６２．５［μｍ］、５ｃ、５ｄの半径ｒ＝５［μｍ］とする。すると、ｘ１＝約２．０［μｍ］となる。つまり、上記ケースの２５０［μｍ］より小さい直径で、且つ光ファイバ５の端面周囲（５ｃ、５ｄ）を半径ｒで面取りした場合には、より大きな角度で傾けることが必要になる。すなわち、光ファイバ５の中心の光入出力端（中心点Ｃ）から光ファイバ５の光導波方向に対して最も長い端面先端（位置Ｐ４）までのｘ軸方向の長さを更に長くすればよい。

以上から、図７に示すような発光素子３と光ファイバ５との位置関係の場合、位置Ｐ４のｙ座標、すなわち距離ｙ_Ｎが１５［μｍ］以上であり、且つ光ファイバ５の中心点Ｃから位置Ｐ４までのｘ軸方向に対する長さが約２．０［μｍ］以上であるなら、光ファイバ５が半導体基板３０１表面に接触したとしても、光ファイバ５は円形メサ３０３に接触することは無く、半導体基板３０１上に設けられ、能動領域７を内包する円形メサ３０３を破壊することは無い。

以上のように、変形例１であっても、距離ｙ_Ｎ、及びｘ１の値は、上記（３）式〜（６）式を使用することで容易に算出することが可能である。

＜光ファイバ５端面の接触位置＞
次に、図８を用いて上記条件を満たした光ファイバ５の端面が半導体基板３０１表面に接した際の、接触位置について説明する。図８は、発光素子３の平面図である。以下、図５と同一の構成については説明を省略する。

この半導体基板３０１表面に、上記（３）式〜（６）式を満たした光ファイバ５の端面が接触すると、その位置は図示するような黒色部分となる。この部分を接触位置Ｃｐ２（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）とする。この接触位置Ｃｐ２上に、半導体基板３０１上に設けられる電極４０１を配置しないことが望ましい。これは、光ファイバ５の接触による断線等を防止する。

＜変形例１に係る効果＞
変形例１に係る光結合素子であっても、上記第１の実施形態と同じ効果を得ることが出来る。すなわち、上記（１）〜（３）の効果を得ることが出来る。つまり、光ファイバ５をフェルール１に保持させる際、この光ファイバ５の反りに起因した引っかかりを抑制し、また削りかすがフェルール１内で生じることを抑制する事が出来、光結合特性の劣化を抑制することが出来る。

また、光ファイバ５と発光素子３との間に透明樹脂６を充填している。このため、戻り光雑音の発生を抑制することが出来る。

＜変形例２＞
次に、図９（ａ）、図９（ｂ）を用いて上記第１の実施形態の変形例２に係る光結合素子について説明する。変形例２では、上記第１の実施形態、及び変形例１で用いた発光素子３に代え、面型光素子としてＰＩＮ−ＰＤ等の受光素子を設けた場合について説明する。変形例２の受光素子が搭載された半導体基板を基板８とする。

図９（ａ）、図９（ｂ）は、受光素子３（以下、ＰＩＮ−ＰＤまたは受光素子３）の構造を示したものであり、図９（ａ）はＰＩＮ−ＰＤの平面図を示し、図９（ｂ）は、ＰＩＮ−ＰＤの断面図を示す。

図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、半導体基板８０１表面内に反転不純物拡散領域（受光部ｐｎ接合）８０２、及び絶縁膜８０４が形成される。この反転不純物拡散領域８０２上の周囲には円形メサ８０３が形成される。また絶縁膜８０４上には、能動領域電極８０５、及び接地電極８０６が形成される。ここで、図９（ａ）、９（ｂ）の構造を以下、受光素子３と呼ぶ。なお、図９（ａ）に示す破線は、光ファイバ５の対向位置を示す。

円形メサ８０３は、能動領域として機能する。この円形メサ８０３は、受光素子がアレイ化した場合などに少数キャリア（非拡散領域がｎ型の場合は正孔）がキャリア濃度勾配により拡散し、隣接素子に到達するのを防止する少数キャリアの拡散防止溝としての機能を有する。また、直接遷移型の半導体材料を用いたＰＩＮ構造の場合、不純物拡散領域深さが１［μｍ］程度、光吸収層厚さが２〜３［μｍ］となることが多く、少数キャリア拡散防止溝の深さは４［μｍ］程度の深さに形成すればよい。

絶縁膜８０４は、素子高速動作のために電極の寄生容量を低減する厚膜の絶縁体であり、例えば膜厚４［μｍ］のポリイミド膜を用いる。ここで、厚膜の絶縁膜８０４を用いて電極容量を低減する必要がある部分は能動部電極８０５であるが、本実施形態の主旨から全てのバンプ４が同等の構造、サイズを有することが望ましく、接地電極８０６も能動部電極と同じ構成としている。

従って、素子全体がほぼ平坦な表面を有し、配線パタンを円形メサ８０３（能動領域８０３）に接続するか、厚膜の絶縁膜８０４を通して受光素子３に接続（図示せず）するか、という違いで機能は異なるが、バンプ４の電極パッドとしての機械的構成は同一になるようにしている。

このため、受光素子３の場合は受光層に電界印加するための接合部から空乏層の延びる部分（受光部）及びその周囲を囲む領域が能動領域８０３となり、一般には受光部から周囲に１０〜２０［μｍ］拡大した領域、又は受光部を周囲と分離するよう加工したメサ領域８０３が能動領域を意味するものである。そのため、この能動領域に光ファイバ５が接触しないように、光ファイバ５の先端位置等を設定すれば良い。

＜変形例２に係る効果＞
変形例２に係る光結合素子であっても、上記効果（１）〜（３）を得ることが出来る。すなわち、受光素子３を用いた場合であっても、これに対向する光ファイバ５との配置位置や、これら受光素子３と光ファイバ５との角度等を最適化することで、円形メサ８０３（能動領域８０３）は、光ファイバ５の端面から保護される。

＜変形例３＞
次に、図１０を用いて第１の実施形態の変形例３に係る光結合素子について説明する。変形例３に係る光結合素子は、クラッド５ｂの角部５ｃ、５ｄを、半径ｒ（ｒ：任意の値）の曲率半径を有した形状から、この形状において湾曲が始まる点同士を直線で結んだ形状にしたものである。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、クラッド５ｂの拡大図である。ここで、図１０（ａ）は、クラッド５ｂの角部（５ｃ、５ｄ）を面取りしない場合を示し、図１０（ｂ）はクラッド５ｂの角部を面取りした場合を示す。なお、曲率半径ｒとされたクラッド５ｂの形状については点線で示す。

図１０（ｂ）に示すように、クラッド５ｂの面取りによって、図１０（ａ）の角部を、湾曲が始まる両始点Ｓ１、Ｓ２を直線で結んだ形状にしてもよい。換言すれば、クラッド５ｂの面取りにより、角部におけるそれまでの１つの角から２つの角を発生させた形状であってもよい。なお、始点Ｓ１、Ｓ２の位置は、クラッド５ｂの角部が、湾曲であっても、Ｓ１とＳ２とを直線で結んだ形状であっても同じである。すなわち、この始点Ｓ１若しくは始点Ｓ２が、半導体基板３０１の表面に一番近い点である。

［第２の実施形態］
次に第２に実施形態に係る光結合素子について説明する。第２の実施形態に係る光結合素子は、上記第１の実施形態と上記変形例２との組み合わせである。すなわち、光ファイバ５の一端に第１の実施形態で説明した光結合素子（以下、第１光結合素子）が設けられており、他端には、変形例２で説明したＰＩＮ−ＰＤ等の受光素子３（以下、第２光結合素子）が設けられている。これにより、第１の光結合素子から第２の光結合素子へと電気信号が伝送可能となる。

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。

１…フェルール、２…金属配線、３…発光素子（受光素子）、３０１…半導体基板、４…バンプ、５…光ファイバ、５ａ…クラッド、５ｂ…コア、５ｃ、５ｄ…クラッド５ｂの角、６…透明樹脂、３０２、８０２…能動領域、３０３、８０３…円形メサ、３０４…第１ＤＢＲ、３０５…活性層、３０６…第２ＤＢＲ、３０７…選択酸化層、３０８、３０９、８０５、８０６…電極、８０４…絶縁膜、

Claims (5)

1. 第１方向から第１角度だけ傾き、面型光素子を備えた第１幅の光半導体基板と、
   前記光素子に対向し、前記第１方向と直行する第２方向に沿って配置され、端面が前記第１方向に対し前記第１角度よりも大きな第２角度を有し、且つ第２長さの半径を有した光ファイバと
   を備え、
   前記光ファイバは、前記光半導体基板と対向する前記端面の外縁が面取りされ、
   前記第１角度と前記第２角度との差は、前記面型光素子が前記光ファイバの前記端面から保護される大きさ以上である
   ことを特徴とする光結合素子。
2. 前記光ファイバの直径が前記第１幅と同一の場合、前記第１角度と前記第２角度との差は、２．１°以上であり、
   前記光ファイバの前記直径が前記第１幅の半分の大きさである場合、前記第１角度と前記第２角度との差は、５．５°以上である
   ことを特徴とする請求項１記載の光結合素子。
3. 前記光ファイバは、コア部とこのコア部の周囲を覆うクラッド部とを含み、
   前記光ファイバが前記光半導体基板の表面に接する際、この表面と接する前記クラッドの前記第２方向の座標と前記端面であって前記コア部の中心における前記第２方向の座標との距離は４．６［μｍ］以上であり、
   前記コア部の中心における前記第１方向の座標と、前記表面と接する前記クラッドの前記第１方向の座標との距離は、前記光素子が有する幅よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１記載の光結合素子。
4. 表面から高さｈを有する面型光素子を備え、且つ端部から前記面型光素子の片側面まで長さｌ_１を有した光半導体基板と、
   端面が前記面型光素子に対向し、且つ直径が長さｌ_２を有した光ファイバと
   を備え、
   前記光ファイバは、前記端面の外縁が面取りされ、
   前記光ファイバが前記光半導体基板の表面に接する際、前記面型光素子を保護しつつ、前記光ファイバが前記表面の一部に接する際の前記光半導体基板に対する前記端面の傾き角度は、
   長さｌ_２が、前記光半導体基板の幅と同じ場合、
   ｔａｎ^−１（ｈ／ｌ_１）以上とされ、
   長さｌ_２が、前記光半導体基板の幅より小さい場合、前記光ファイバが前記表面に接した位置から前記片側面までの長さをｌ_３とすると、
   ｔａｎ^−１（ｈ／ｌ_３）以上とされる
   ことを特徴とする光結合素子。
5. 表面が第１方向から第１角度だけ傾き、表面に面型光素子を備えた光半導体基板に向かってフェルールの保持部に、端面が前記第１方向から前記第１角度よりも大きな第２角度で削られた光ファイバを挿入するステップと、
   前記表面に前記光ファイバの前記端面が当たるまで、前記光ファイバを挿入するステップと、
   前記光ファイバの端面が前記表面に当たった後、前記光ファイバの前記端面を前記表面から一定距離だけ離すステップと
   を具備することを特徴とする光結合素子の固定方法。

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