JP2015169664A - 光結合部品、光コネクタおよび光結合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト且つ組立てに高度なスキルが要求されない光結合部品を提供する。
【解決手段】光結合部品１０は、光ファイバ２２とレンズ２０とを光学的に結合する。光結合部品１０は、レンズ２０に対して所定の位置に配置される基材１１と、基材１１の上面に形成された、光ファイバのクラッド部分２２ａを設置するための第１溝部１３ａと、基材１１の上面に形成された、加熱により変形して光ファイバ２２の少なくとも一部を覆うことで光ファイバのクラッド部分２２ａを第１溝部１３ａ内に固定せしめるための加熱変形部１４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバと、例えばレンズなどの光学要素とを光学的に結合させる光結合部品および光結合方法に関する。

通常、光ファイバのコア径は１０μｍ〜６５μｍ程度であり、レンズや光電変換素子等の光学要素との高効率の光結合を実現するためには、これらの光学要素と光ファイバとを精度良く位置合わせし、固定する必要がある。この目的のために、光ファイバと光学要素とを光学的に結合させる光結合部品が用いられる。

例えば特許文献１には、レンズと光ファイバを簡易に位置合わせして結合できる光結合器として、レンズが形成されたレンズ形成部と、光ファイバが挿入されるファイバガイド溝が形成されたファイバ保持部とが一体成形されたレンズ部材を備える光結合器が開示されている。この光結合器では、ファイバガイド溝に光ファイバを挿入し、押さえ蓋で光ファイバを押さえて接着固定することで、光ファイバとレンズが位置合わせされて結合される。

また、特許文献２には、光ファイバの先端部に組み立てられ、先端部の光軸方向に対し傾斜した光軸をもつ光入出端が設けられた基板に対面して設置される光路変更部材が開示されている。この光路変更部材は、光ファイバを光入出端に光接続させる反射面が形成された、透明材料からなる部材本体を有する。該部材本体には、光ファイバが挿通する光ファイバ挿通孔と、光ファイバ挿通孔が開口し、光ファイバの先端面が配置される先端配置空間とが形成されている。該先端配置空間には、先端部を部材本体に固定する接着剤が充填されている。

特開２００７−４１２２２号公報 特開２００９−１０４０９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたような光結合部品に用いられる光ファイバの固定方法では、光ファイバを押さえるための蓋が必要となり、必然的に別体の部品が必要となる。

また、上記特許文献２に開示されたような光結合部品に用いられる光ファイバの固定方法では、光ファイバの挿通孔を備える部材を形成する必要がある。さらに、細くて折れやすい光ファイバを微小な挿通孔に挿通させなければならないため、組立に高度なスキルが必要な可能性もある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コスト且つ組立てが容易な光結合部品、光コネクタおよび光結合方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光結合部品は、光ファイバと所定の光学要素とを光学的に結合する光結合部品であって、光学要素に対して所定の位置に配置される基材と、基材の一面に形成された、光ファイバを設置するための溝部と、基材の一面に形成された、加熱により変形して光ファイバの少なくとも一部を覆うことで光ファイバを溝部内に固定せしめるための加熱変形部とを備える。

加熱変形部は、基材の一面から突出するように形成されてもよい。

加熱変形部は、その上端が溝部内に設置された光ファイバの頂部よりも高くなるよう形成されてもよい。

光学要素と基材とが一体に形成されてもよい。

基材と一体に形成されるフレーム部をさらに備えてもよい。

複数の光ファイバを設置するための複数の溝部が基材の一面上に形成されてもよい。

基材は、光路変換用の反射面をさらに備えてもよい。

光ファイバの先端部が設置される溝部の部位は、他の部位よりも拡開されてもよい。

基材は、光ファイバの先端面に対向する光ファイバ対向面を備えてもよい。該光ファイバ対向面は、光ファイバの先端面の中央部分に対向する部位に凹部を備えてもよい。

基材と加熱変形部は、透明性の熱可塑性樹脂で形成されてもよい。

溝部内に設置される光ファイバの光軸と光学要素の光軸とが一致するように構成されてもよい。

本発明の別の態様は、光コネクタである。この光コネクタは、上述の光結合部品と、加熱により変形された加熱変形部により少なくとも一部が覆われることで該光結合部品の溝部内に固定された光ファイバとを備える。

上記光コネクタにおいて、光ファイバの少なくとも一部を樹脂が覆っていてもよい。

本発明の別の態様は、光結合方法である。この方法は、光ファイバと所定の光学要素とを光学的に結合する光結合方法であって、基材と、基材の一面に形成された溝部と、基材の一面に形成された加熱変形部とを備える光結合部品を、光学要素に対して所定の位置に配置するステップと、溝部内に光ファイバを配置するステップと、加熱変形部を加熱により変形させて光ファイバの少なくとも一部を覆うことで、光ファイバを溝部内に固定せしめるステップとを備える。

本発明の別の態様もまた、光結合方法である。この方法は、光ファイバと所定の光学要素とを光学的に結合する光結合方法であって、基材と、基材の一面に形成された溝部と、基材の一面に形成された加熱変形部とを備える光結合部品を準備するステップと、溝部内に光ファイバを配置するステップと、加熱変形部を加熱により変形させて光ファイバの少なくとも一部を覆うことで、光ファイバを溝部内に固定せしめるステップと、光ファイバが溝部内に固定された光結合部品を、光学要素に対して所定の位置に配置するステップとを備える。

本発明によれば、低コスト且つ組立てが容易な光結合部品、光コネクタおよび光結合方法を提供できる。

図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態に係る光結合部品を説明するための図である。 図２（ａ）〜（ｅ）は、光結合部品に光ファイバを実装した光コネクタを説明するための図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバの光結合部品の溝部への固定方法を説明するための図である。 図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバと光結合部品の溝部への別の固定方法を説明するための図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバと光結合部品の溝部へのさらに別の固定方法を説明するための図である。 図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の別の実施形態に係る光コネクタを説明するための図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光コネクタを説明するための図である。 図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光コネクタを説明するための図である。 図９（ａ）および（ｂ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光コネクタを説明するための図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光コネクタを説明するための図である。 図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光コネクタを説明するための図である。

図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態に係る光結合部品１０を説明するための図である。図１（ａ）は、光結合部品１０の前面図を示す。図１（ｂ）は、光結合部品１０の平面図を示す。図１（ｃ）は、光結合部品１０の後面図を示す。図１（ｄ）は、光結合部品１０の側面図を示す。図１（ｅ）は、図１（ｂ）に示す光結合部品１０のＡ−Ａ断面図を示す。図１（ｆ）は、図１（ｂ）に示す光結合部品１０のＢ−Ｂ断面図を示す。

光結合部品１０は、光ファイバと、光学要素としてのレンズ２０とを光学的に結合するものである。本実施形態において、レンズ２０は、光結合部品１０と一体に形成されている。

光結合部品１０は、熱可塑性透明樹脂によって形成された略直方体形状の基材１１と、基材１１の上面１２に形成された光ファイバを設置するための溝部１３と、基材１１の上面１２に形成された光ファイバを固定するための加熱変形部１４と、基材１１の前端部に設けられたレンズ形成部１５とを備える。本実施形態に係る光結合部品１０は、基材１１と平行な方向に光ファイバの光軸が向くようにする、いわゆる横型実装方式の光結合部品である。

レンズ形成部１５は、熱可塑性透明樹脂で形成された直方体形状の部材である。レンズ形成部１５は、図１（ｄ）に示すように側面視においてＬ字状となるように基材１１と一体に形成されている。レンズ形成部１５の前面１５ａには、レンズ２０が形成されている。本実施形態においてレンズ２０は平凸レンズであるが、レンズ形状は特に限定されず、例えば凹レンズやシリンドリカルレンズであってもよい。

溝部１３は、基材１１の上面１２に、レンズ形成部１５の後面１５ｂ側からレンズ２０の光軸方向に沿って形成されている。レンズ形成部１５の後面１５ｂは、光ファイバからの光を入射してレンズ２０へ導くための入射面、またはレンズ２０からの光を光ファイバに出射するための出射面として機能する。

溝部１３は、光ファイバのクラッド部分が設置される第１溝部１３ａと、光ファイバの被覆部分が設置される第２溝部１３ｂから構成されている。第１溝部１３ａは、レンズ形成部１５の後面１５ｂ側から基材１１の中途まで延設されており、第２溝部１３ｂは、該基材１１の中途から基材１１の後端部まで延設されている。図１（ｆ）に示すように、第１溝部１３ａの底面には、光ファイバを安定して固定するために、断面略Ｖ字状の傾斜面が形成されている。第１溝部１３ａの位置および形状は、内部に設置される光ファイバの光軸がレンズ２０の光軸と一致するように形成される。また、第１溝部１３ａの底面の断面形状は、前記略V字形状の他、略U字形状、略凵字形状であってもよい。

加熱変形部１４は、加熱により変形して光ファイバのクラッド部分の外周面の少なくとも一部を覆うことで、光ファイバを第１溝部１３ａ内に固定せしめる機能を有する。加熱変形部１４は、熱可塑性透明樹脂によって基材１１と一体に形成される。本実施形態において、加熱変形部１４は、第１溝部１３ａの周囲において、基材１１の上面１２から突出するように形成されている。このように、加熱変形部１４を突出形状とすることにより、単に平坦な部分を加熱変形させた場合と比較して、光ファイバ上に覆い被さる面積を大きくすることができ、光ファイバを押さえつける効果を高めることが可能となる。さらに、加える熱が突出した加熱変形部１４に集中することにより、当該部分の軟化および変形が容易となる。加熱変形部１４は、第１溝部１３ａのような光ファイバのクラッド部分に相当する領域だけではなく、図示は省略するが、第２溝部１３ｂのような光ファイバの被覆部分に相当する領域にあってもよい。後述のように、加熱変形に要する時間はごく短時間であるので、樹脂等を材料とする被覆部分が大きなダメージを受けることは少ない。

加熱変形部１４は、その上端が第１溝部１３ａに設置された光ファイバの頂部よりも高くなるよう形成されることが好ましい。この場合、光ファイバのクラッド部分を覆うように加熱変形部１４を変形する作業が容易となる。また、本実施形態では、加熱変形部１４を断面三角形状の突出としているが、その断面形状は特に限定されず、例えば断面四角形状の突出であってもよい。また本実施形態では、第１溝部１３ａの長手方向に沿って線状に加熱変形部１４を形成したが、点状に又は複数箇所に加熱変形部１４を形成してもよい。また、本実施形態では第１溝部１３ａの長手方向の一部の周囲に加熱変形部１４を形成したが、第１溝部１３ａの長手方向の全域にわたって加熱変形部１４を形成してもよい。さらには、第２溝部１３ｂの周囲にも第１溝部１３ａの周囲と同様の加熱変形部１４を形成してもよい。これらの加熱変形部１４の形状および範囲は、必要とされる光ファイバの固定強度に応じて適宜設計すればよい。

図２（ａ）〜（ｅ）は、光結合部品１０に光ファイバ２２を実装した光コネクタ３０を説明するための図である。図２（ａ）は、光コネクタ３０の前面図を示す。図２（ｂ）は、光コネクタ３０の平面図を示す。図２（ｃ）は、光コネクタ３０の後面図を示す。図２（ｄ）は、図２（ｂ）に示す光コネクタ３０のＡ−Ａ断面図を示す。図２（ｅ）は、図２（ｂ）に示す光コネクタ３０のＢ−Ｂ断面図を示す。

第１溝部１３ａには光ファイバ２２のクラッド部分２２ａが設置され、第２溝部１３ｂには光ファイバ２２の被覆部分２２ｂが設置される。光ファイバ２２は、その先端面がレンズ形成部１５の後面１５ｂに当接または近接するように配置される。ここで、本実施形態に係る光コネクタ３０では、加熱変形部の一部１４’が加熱により変形され、光ファイバ２２のクラッド部分２２ａの一部を覆っている。この変形した加熱変形部の一部１４’により、光ファイバ２２のクラッド部分２２ａが第１溝部１３ａ内に固定される。

このように第１溝部１３ａ内に光ファイバ２２のクラッド部分２２ａが固定されることで、光ファイバ２２とレンズ２０の光軸が合わせられ、光ファイバ２２とレンズ２０とを光学的に結合することができる。

図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバと光結合部品の溝部への固定方法を説明するための図であり、図２（ｂ）に示す光コネクタのＢ−Ｂ断面の溝部周辺を拡大した図である。

本方法においてはまず、光結合部品１０をレンズに対して所定の位置に配置する。図１（ａ）〜（ｆ）に示す光結合部品１０を用いる場合、光結合部品１０とレンズ２０が一体に形成されているため、このステップは省略することができる。

次に、図３（ａ）に示すように、第１溝部１３ａ内に光ファイバのクラッド部分２２ａを配置する。本実施形態において、第１溝部１３ａは上方へ開口しているため、光ファイバのクラッド部分２２ａを上方から容易に第１溝部１３ａ内に配置することができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、先端を所定の温度に加熱した半田ごての先端部４０を短時間、加熱変形部１４に押し付けることで加熱変形部１４を加熱する。所定の温度とは、加熱変形部１４が熱軟化し、小さな加力で容易に変形させることが可能となる温度であり、この加熱により、図３（ｃ）に示すように加熱変形部の一部１４’を軟化させ、光ファイバのクラッド部分２２ａを覆うように変形させる。変形した加熱変形部の一部１４’が十分に光ファイバのクラッド部分２２ａを覆ったとき、半田ごての先端部４０を離し、変形した加熱変形部の一部１４’を冷却する。これにより、加熱変形部の一部１４’が硬化され、第１溝部１３ａ内に光ファイバのクラッド部分２２ａが固定される。このような光ファイバ２２の固定方法は、「熱カシメ」と呼ぶこともできる。光ファイバ２２とレンズとの光軸合わせの精度を高めるために、加熱変形部１４の加熱変形および冷却硬化の間は、光ファイバ２２を第１溝部１３ａの底面に押し付け続けることが好ましい。また、加熱変形のときに、加熱変形部の一部１４’を介して、半田ごての先端部４０により、光ファイバのクラッド部分２２ａを第１溝部１３ａの底面又は内面の一部に押し付けるようにしてもよい。さらには、半田ごての先端部４０を、光ファイバの軸方向にスライドさせてもよい。加熱変形部の一部１４’を延長し、より強固な固定が可能となるからである。

より確実で強固な固定を実現するために、冷却硬化後においても加熱変形部の一部１４’によって光ファイバ２２を第１溝部１３ａの内面または底面の一部に押し付けられるように、加熱変形部の一部１４’で光ファイバ２２のクラッド部分２２ａを覆うことが望ましい。

上述した方法では、半田ごてを用いて加熱変形部１４を加熱変形させたが、加熱変形部１４を加熱変形する手段は半田ごてに限定されない。基材１１の上面１２上に形成された小面積の加熱変形部１４を変形可能な程度に熱を加えることができる手段であれば、任意の手段を用いることができる。

本実施形態に係る光結合部品１０に実装可能な光ファイバ２２は特に限定されず、例えばクラッド径がφ１２５μｍのマルチモードファイバＧＩ５０（コア及びクラッド部分の材質は石英）を実装することができる。光ファイバ２２のクラッド径に応じて第１溝部１３ａのサイズを変更することで、任意の光ファイバを実装可能である。

光結合部品１０の材質としては、適用波長において光学的に透明なものであれば使用可能である。特に安価に製造ができる射出成形の可能な樹脂であれば尚よい。好適な樹脂としては、透明性が高く耐候性能が高いＵＬＴＥＭ（登録商標：ポリエーテルイミド）やゼオノア（登録商標：ポリオレフィン）を例示できるが、その他にもポリカーボネートなどを用いることができる。ＵＬＴＥＭを材料に使用した場合、熱変形に至らしめる加熱温度は３００℃（半田ごての設定先端温度）であるが、異なる材質を使用した場合は適宜、最適な加熱温度を設定すればよい。

以上説明したように、本実施形態に係る光結合部品１０によれば、加熱によって加熱変形部１４を変形させることで光ファイバ２２のクラッド部分２２ａを第１溝部１３ａ内に固定することができる。これにより、極めて簡便且つ迅速に光ファイバ２２と光結合部品１０とを一体化することができ、光コネクタ３０の組立てが容易になる。また、光ファイバ固定のために押さえ蓋等の別体の部品を用意することが必ずしも必要でなく、部品点数の削減を図ることが可能となる。また、光コネクタ３０のうち、光ファイバ２２が配置される基材１１の厚みは、溝部の深さプラスαでよいので、光コネクタ３０の薄型化に寄与することができる。さらに、本実施形態によれば、光ファイバ２２を溝部の底面等に当接させる状態を維持することによって、光ファイバ２２を光学要素に対して所定の位置に固定することが可能であるため、光ファイバ２２の位置決めのための挿通孔等は必ずしも必要とせずに、光コネクタ３０を得ることができる。一般にはこのような光結合部品１０は射出成形で得る場合が多いが、本実施形態に係る光結合部品１０は、挿通孔を必ずしも備える必要がないために、挿通孔の形成のためのピン状の金型も不要となるメリットもある。

図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバと光結合部品の溝部への別の固定方法を説明するための図であり、図２（ｂ）に示す光コネクタのＢ−Ｂ断面の溝部周辺を拡大した図である。図４（ａ）は、第１溝部１３ａ内に光ファイバのクラッド部分２２ａを設置した状態を示す。図４（ｂ）は、加熱変形部の一部１４’により光ファイバのクラッド部分２２ａが第１溝部１３ａ内に固定された状態を示す。

上述の実施形態では、第１溝部１３ａの両側面の上方に加熱変形部１４を突出させたが、図４（ａ）に示す本変形例のように、第１溝部１３ａの片側面の上方だけに加熱変形部１４を突出させてもよい。この場合、片側の加熱変形部１４を加熱することで、図４（ｂ）に示すように光ファイバのクラッド部分２２ａの主に片側部分が加熱変形部の一部１４’で覆われることになる。このような状態であっても光ファイバのクラッド部分２２ａを上方から押さえることができるため、光ファイバのクラッド部分２２ａの固定は可能である。

図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバと光結合部品の溝部へのさらに別の固定方法を説明するための図であり、図２（ｂ）に示す光コネクタ３０のＢ−Ｂ断面の溝部周辺を拡大した図である。図５（ａ）は、第１溝部１３ａ内に光ファイバのクラッド部分２２ａを設置した状態を示す。図５（ｂ）および（ｃ）は、加熱変形部の一部１４’により光ファイバのクラッド部分２２ａが第１溝部１３ａ内に固定された状態を示す。

本変形例では、加熱変形部１４は基材の上面１２から突出しておらず、平坦となっている。但し本変形例においても、加熱変形部１４は、その上端が第１溝部１３ａに設置された光ファイバの頂部よりも高くなるよう形成されている。図５（ｂ）は、第１溝部１３ａの両側面に形成された加熱変形部１４を加熱変形させ、光ファイバのクラッド部分２２ａを第１溝部１３ａ内に固定した状態を示す。図５（ｃ）は、第１溝部１３ａの片側面に形成された加熱変形部１４を加熱変形させ、光ファイバのクラッド部分２２ａを第１溝部１３ａ内に固定した状態を示す。図５（ｂ）および（ｃ）のどちらの場合も、光ファイバのクラッド部分２２ａを上方から押さえることができるため、光ファイバのクラッド部分２２ａの固定は可能である。

図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の別の実施形態に係る光結合部品６０を説明するための図である。図６（ａ）〜（ｄ）は、光結合部品６０に光ファイバ２２を実装した状態を示している。図６（ａ）は、光結合部品６０の前面図を示す。図６（ｂ）は、光結合部品６０の平面図を示す。図６（ｃ）は、光結合部品６０の後面図を示す。図６（ｄ）は、図６（ｂ）に示す光結合部品６０のＡ−Ａ断面図を示す。本実施形態に係る光結合部品６０において、上述した実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態に係る光結合部品６０は、基材１１およびレンズ形成部１５の外周面を囲うフレーム部６１をさらに備えている。このフレーム部６１は、基材１１およびレンズ形成部１５と一体に形成される。このフレーム部６１の形成により、光結合部品６０の剛性が向上するとともに、光ファイバ２２を実装する際の加熱によって基材１１およびレンズ形成部１５が変形する不具合を防止することができる。

図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光結合部品７０を説明するための図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、光結合部品７０に光ファイバを実装した状態を示している。図７（ａ）は、光結合部品７０の前面図を示す。図７（ｂ）は、光結合部品７０の平面図を示す。図７（ｃ）は、光結合部品７０の後面図を示す。本実施形態に係る光結合部品７０においても、上述した実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態に係る光結合部品７０は、複数の光ファイバ２２からなる光ファイバアレイ７２を実装可能に構成されている。光ファイバアレイ７２の有する複数の光ファイバ２２を固定するために、基材１１の上面１２上には複数の溝部１３が並列に形成されている。各溝部１３に一本ずつ光ファイバ２２が配置され、加熱変形された加熱変形部の一部１４’によって固定されている。

通常、複数の光ファイバの同時の取扱いは注意を要するものであるが、本実施形態によれば、アレイ状の複数本の光ファイバを光結合部品７０の溝部に容易且つ同時にアクセスすることができ、所定の位置に同時に設置できる。さらに、光ファイバ２２の光結合部品７０への固定は、予め光結合部品７０に形成された加熱変形部１４を加熱変形させるだけでよく、極めて簡便に且つ短時間で、複数本の光ファイバ２２を固定することができる。

図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光結合部品８０を説明するための図である。図８（ａ）〜（ｄ）は、光結合部品８０に光ファイバ２２を実装した状態を示している。図８（ａ）は、光結合部品８０の前面図を示す。図８（ｂ）は、光結合部品８０の平面図を示す。図８（ｃ）は、光結合部品８０の後面図を示す。図８（ｄ）は、図８（ｂ）に示す光結合部品８０のＡ−Ａ断面図を示す。本実施形態に係る光結合部品８０において、上述した実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態に係る光結合部品８０においては、光ファイバ２２および基材１１の上面１２上に、樹脂８１が塗布されたうえ、硬化されていることを特徴とする。加熱変形部１４を加熱変形させて光ファイバ２２上のクラッド部分２２ａを第１溝部１３ａ内に固定した後、光ファイバ２２および基材１１の上面１２上に、流動性を有する所定の樹脂８１を塗布し、硬化することで、光ファイバ２２と基材１１との接着効果が発現し、光ファイバの固定強度を更に増すことができ、一層信頼性の高い光コネクタを得ることができる。樹脂８１は、加熱又はエネルギー照射による硬化方法の観点、さらに光ファイバと基材との接着性、使用時の粘度や硬化後の硬度をはじめとした物性や特性の観点から、適切な樹脂を適宜選択することができ、各種接着剤を用いることができる。さらに樹脂を適用する形態についても、先述の塗布のほか、例えばフレーム部６１によって囲まれた領域に樹脂を注入することでエンキャップシュレーションやキャスティング等の形態をとることができ、光ファイバの固定強度を更に増すことができる。

このとき、樹脂８１の屈折率を適宜選択した上で、光ファイバ２２の先端面と光結合部品８０の光入射面または光出射面（すなわちレンズ形成部１５の後面１５ｂ）との間隙に、樹脂８１がいきわたるようにすることも可能である。光ファイバ２２の先端面と光結合部品８０の光入射面または光出射面とは物理的に離間しているので、それぞれの界面においてそれぞれ５％前後のフレネル反射損失が生じ、結合効率を低下させる一因となっている。そこで光ファイバ２２と光結合部品８０の屈折率の中間付近の屈折率を有する樹脂を選択することによって、フレネル損失を低減させ、結合効率を向上させることが可能である。さらに光ファイバ先端面付近を樹脂が覆うことで、光ファイバ２２の先端面と光結合部品８０の光入射面または光出射面の保護効果も期待できる。なお、屈折率の整合が可能な樹脂が必ずしも希求の固定強度を満足しえない場合があるが、光ファイバ先端面付近は屈折率整合性を有する樹脂を選択し、それ以外の部分については固定強度を重視した樹脂を選択するなどの方策を適宜採用することも可能である。

図９（ａ）および（ｂ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光結合部品９０を説明するための図である。図９（ａ）および（ｂ）は、光結合部品９０に光ファイバを実装した状態を示している。図９（ａ）は、光結合部品９０の平面図を示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す光結合部品９０のＡ−Ａ断面図を示す。本実施形態に係る光結合部品９０においても、上述した実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態に係る光結合部品９０は、基板９４上に配置された垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）９５と、光ファイバ２２とを光学的に結合するものである。

本実施形態に係る光結合部品９０は、複数の光ファイバ２２からなる光ファイバアレイ７２を実装可能に構成されている。光ファイバアレイ７２の有する複数の光ファイバ２２を固定するために、基材１１の上面１２上には複数の溝部１３が並列に形成されている。各溝部１３に一本ずつ光ファイバ２２が配置され、加熱変形された加熱変形部の一部１４’によって固定されている。

また、本実施形態に係る光結合部品９０においては、基材１１の前端部に、レンズ形成部に代えて反射面形成部９１が形成されている。この反射面形成部９１には、ＶＣＳＥＬ９５からの光路を変換するための反射面９２が形成されている。また、反射面９２の下方には、ＶＣＳＥＬ９５からの光を受光するレンズ９３が形成されている。

光結合部品９０を用いて光ファイバ２２とＶＣＳＥＬ９５を光学結合する場合、まず、光結合部品９０をＶＣＳＥＬ９５に対して所定の位置に配置する。すなわち、ＶＣＳＥＬ９５の上方にレンズ９３が位置するように基板９４上に光結合部品９０を配置する。その後、第１溝部１３ａ内に光ファイバのクラッド部分２２ａを配置し、加熱変形部１４を加熱変形することで光ファイバのクラッド部分２２ａを第１溝部１３ａ内に固定する。または、光ファイバのクラッド部分２２ａを上記方法で第１溝部１３ａに固定した後に、光ファイバ２２とＶＣＳＥＬ９５とが光学結合するように、光コネクタをＶＣＳＥＬ９５に対して所定の位置に配置することもできる。これにより、光ファイバ２２とＶＣＳＥＬ９５とが光学結合される。すなわち、ＶＣＳＥＬ９５から出射された光は、レンズ９３を介して反射面形成部９１内に入射した後、反射面９２で反射して約９０度光路変換されて光ファイバ２２の先端部に入射する。

高速な情報伝達を可能とする光伝送による短距離基板間通信（光インターコネクション）の分野においては、そのスペース上の制限から、いわゆる横型実装方式が多く採用されている。一方で発光素子としては表面実装が容易なＶＣＳＥＬなども多く使用されている。ＶＣＳＥＬを基板表面に実装すると、出射光の光軸は基板に垂直方向になるために、光ファイバとＶＣＳＥＬとを光学的に結合するためには光路変換が必要となる。本実施形態に係る光結合部品９０のように、光結合部品の一部に光反射機能を持たせることにより、ＶＣＳＥＬに適した横型実装方式の光結合部品を提供できる。

上述の実施形態では光結合部品９０を適用可能な光学素子としてＶＣＳＥＬを例示したが、基板上に表面実装される光学素子であれば光学素子はＶＣＳＥＬに限定されず、例えば表面実装型の受光素子であってもよい。この場合、反射面９２は光ファイバ２２からの光路を約９０度光路変換することになる。

図１０（ａ）〜（ｄ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光結合部品１００を説明するための図である。図１０（ａ）〜（ｄ）は、光結合部品１００に光ファイバ２２を実装した状態を示している。図１０（ａ）は、光結合部品１００の平面図を示す。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す光結合部品１００における光ファイバ先端の周辺領域１０１の拡大図を示す。図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）に示す光結合部品１００のＡ−Ａ断面を示す。本実施形態に係る光結合部品１００において、上述した実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

図１０（ｂ）および（ｃ）に示すように、本実施形態に係る光結合部品１００では、光ファイバ２２の先端部２２ｃが設置される溝部１３の部位１３ｃは、他の部位よりも基材１１の面方向に拡開されている。

このように溝部１３を構成することにより、光ファイバ２２の先端部２２ｃ付近と溝部１３の部位１３ｃとの間に物理的なギャップが生じさせることができる。固定強度を増す目的で、加熱変形部１４の加熱変形で光ファイバのクラッド部分２２ａを固定した後に、接着剤を塗布する場合がある。このとき、光ファイバ２２の先端面１３ｄとレンズ形成部１５の後面１５ｂとの間隙にある空気が、上記構成によって形成されたギャップの部分から効果的に追い出されることになり、いわゆる接着剤による「エア噛み」（接着剤内にエアが残存し泡等が生じる現象）を防止することが可能となる。

図１０（ｄ）に示すように、光ファイバ２２の先端部２２ｃが設置される溝部１３の部位１３ｃの拡開は、基材１１の厚み方向になされてもよい。さらに、光ファイバ２２の先端部２２ｃが設置される溝部１３の部位１３ｃの拡開は、基材１１の面方向と厚み方向の両方になされてもよい。

図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る光結合部品１１０を説明するための図である。図１１（ａ）および（ｂ）は、光結合部品１１０に光ファイバ２２を実装した状態を示している。図１１（ａ）は、光結合部品１１０の平面図における光ファイバ先端の周辺領域の拡大図を示す。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す光結合部品１１０のＡ−Ａ断面を示す。本実施形態に係る光結合部品１１０において、上述した実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態に係る光結合部品１１０では、光ファイバ２２の先端面１３ｄに対向するレンズ形成部１５の後面１５ｂに凹部１５ｃが形成されている。この凹部１５ｃは、光ファイバ２２の先端面１３ｄの中央部分に対向する部位に設けられている。このようにレンズ形成部１５の後面１５ｂに凹部１５ｃを形成することにより、光ファイバ２２の先端面１３ｄとレンズ形成部１５の後面１５ｂとの間に物理的なギャップが生じさせることができる。上述した光結合部品１００と同様に、このようなギャップを形成したことにより、いわゆる接着剤による「エア噛み」を防止することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０ 光結合部品、 １１ 基材、 １２ 上面、 １３ 溝部、 １３ａ 第１溝部、 １３ｂ 第２溝部、 １４ 加熱変形部、 １５ レンズ形成部、 ２０、９３ レンズ、 ２２ 光ファイバ、 ２２ａ クラッド部分、 ２２ｂ 被覆部分、 ３０ 光コネクタ、 ６１ フレーム部、 ７２ 光ファイバアレイ、 ８１ 樹脂、 ９１ 反射面形成部、 ９２ 反射面、 ９４ 基板、 ９５ ＶＣＳＥＬ。

Claims (15)

1. 光ファイバと所定の光学要素とを光学的に結合する光結合部品であって、
   前記光学要素に対して所定の位置に配置される基材と、
   前記基材の一面に形成された、光ファイバを設置するための溝部と、
   前記基材の一面に形成された、加熱により変形して前記光ファイバの少なくとも一部を覆うことで前記光ファイバを前記溝部内に固定せしめるための加熱変形部と、
   を備えることを特徴とする光結合部品。
2. 前記加熱変形部は、前記基材の一面から突出するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の光結合部品。
3. 前記加熱変形部は、その上端が前記溝部内に設置された前記光ファイバの頂部よりも高くなるよう形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光結合部品。
4. 前記光学要素と前記基材とが一体に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光結合部品。
5. 前記基材と一体に形成されるフレーム部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光結合部品。
6. 複数の光ファイバを設置するための複数の溝部が前記基材の一面上に形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光結合部品。
7. 前記基材は、光路変換用の反射面をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光結合部品。
8. 前記光ファイバの先端部が設置される前記溝部の部位は、他の部位よりも拡開されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光結合部品。
9. 前記基材は、前記光ファイバの先端面に対向する光ファイバ対向面を備え、
   前記光ファイバ対向面は、前記光ファイバの先端面の中央部分に対向する部位に凹部を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光結合部品。
10. 前記基材と前記加熱変形部は、透明性の熱可塑性樹脂で形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光結合部品。
11. 前記溝部内に設置される前記光ファイバの光軸と前記光学要素の光軸とが一致するように構成されたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の光結合部品。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の光結合部品と、
    加熱により変形された前記加熱変形部により少なくとも一部が覆われることで前記光結合部品の前記溝部内に固定された光ファイバと、
    を備えることを特徴とする光コネクタ。
13. 前記光ファイバの少なくとも一部を樹脂が覆っていることを特徴とする請求項１２に記載の光コネクタ。
14. 光ファイバと所定の光学要素とを光学的に結合する光結合方法であって、
    基材と、前記基材の一面に形成された溝部と、前記基材の一面に形成された加熱変形部とを備える光結合部品を、前記光学要素に対して所定の位置に配置するステップと、
    前記溝部内に前記光ファイバを配置するステップと、
    前記加熱変形部を加熱により変形させて前記光ファイバの少なくとも一部を覆うことで、前記光ファイバを前記溝部内に固定せしめるステップと、
    を備えることを特徴とする光結合方法。
15. 光ファイバと所定の光学要素とを光学的に結合する光結合方法であって、
    基材と、前記基材の一面に形成された溝部と、前記基材の一面に形成された加熱変形部とを備える光結合部品を準備するステップと、
    前記溝部内に前記光ファイバを配置するステップと、
    前記加熱変形部を加熱により変形させて前記光ファイバの少なくとも一部を覆うことで、前記光ファイバを前記溝部内に固定せしめるステップと、
    前記光ファイバが前記溝部内に固定された前記光結合部品を、前記光学要素に対して所定の位置に配置するステップと、
    を備えることを特徴とする光結合方法。

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