JP2017090500A - 光通信装置を作製する方法、光接続部品、光通信装置 - Google Patents

光通信装置を作製する方法、光接続部品、光通信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】安定的な光結合を可能にする光接続部品を提供する。
【解決手段】光接続部品11は、一又は複数の光ファイバ13と、一端15a、他端15b、及び一端15aから他端15bへの方向に延在する孔15gを有しており磁性体を備えるガイド部材15と、一端面17a、他端面17b、光ファイバ13を支持する第1支持部17c、及びガイド部材15を支持する第2支持部17dを含むホルダ17と、を備える。第2支持部17dは、一端面17aから他端面17bへの方向に他端面17bから延在し、ガイド部材15の他端15bは、ホルダ17の他端面17bのところに位置する。
【選択図】図1

Description

本発明は、光通信装置を作製する方法、光接続部品、及び光通信装置に関する。
特許文献1は、光ファイバスタブを開示する。
特開平8−278425号公報
信号伝送のための光導波路と、光学デバイス、例えばシリコンフォトニクス半導体素子との間の光学的な接続を形成するために、ファイバスタブといった光接続部品を用いる。光接続部品は、光導波路をシリコンフォトニクス半導体素子に光学的に結合するに先立って、シリコンフォトニクス半導体素子に取り付けられる。この取り付けにおいて、光接続部品は、シリコンフォトニクス半導体素子に光学的に位置決めされる。この位置決めにおいてアクティブ調芯を用いるので、調芯用の光源に光接続部品を光結合させるために、光接続部品は、光源に接続されたデバイス、例えば光コネクタに光学的に結合される。
発明者の知見によれば、上記の取り付けに際して、光接続部品と光コネクタとの光学的な結合の安定性は、取り付けの位置精度及び/又は位置決めに必要な時間に関連する。
本発明の一側面は、このような事情を鑑みて為されたものであって、製造中において安定的な光結合を可能にする光通信装置を作製する方法を提供することを目的とする。本発明の別の側面は、安定的な光結合を可能にする光接続部品を提供することを目的とする。本発明の更なる側面は、光接続部品を含む光通信装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る、光通信装置を作製する方法は、光学デバイスを準備する工程と、一又は複数の光ファイバ、孔を有する磁性体を備えるガイド部材、並びに前記ガイド部材及び前記光ファイバを支持するホルダを含むスタブデバイスと、一又は複数の光導波路構造及びガイド孔を有する光コネクタと、軸に沿って延在する磁性体を備える整列部材とを含む仮組立物を準備する工程と、磁石装置を用いて前記仮組立物の前記整列部材に磁力を及ぼす工程と、前記磁力を及ぼした後に、前記仮組立物を前記光学デバイス上において移動するアクティブ光調芯によって、前記スタブデバイス及び前記光学デバイスの一方を他方に光学的な位置決めを行う工程と、前記位置決めの後に、前記光コネクタ及び前記整列部材を前記スタブデバイスから離す工程と、を備え、前記仮組立物では、前記整列部材が前記スタブデバイスの前記孔及び前記光コネクタの前記ガイド孔内に位置して、前記スタブデバイス及び前記光コネクタは前記整列部材により整列されており、前記スタブデバイスは、一端面及び他端面を含み、前記一端面は前記他端面の反対側に位置し、前記整列部材に磁力を及ぼす前記工程では、前記スタブデバイスの前記他端面が前記光コネクタに光学的に結合され、前記磁石装置は、永久磁石又は電磁石の少なくともいずれかを備える。
本発明の別の側面に係る光接続部品は、一又は複数の光ファイバと、一端、他端、及び前記一端から前記他端への方向に延在する孔を有し磁性体を備えるガイド部材と、一端面、他端面、前記光ファイバを支持する第1支持部、及び前記ガイド部材を支持する第2支持部を含むホルダと、を備え、前記第2支持部は、前記一端面から前記他端面への方向に前記他端面から延在し、前記ガイド部材の前記他端は、前記ホルダの前記他端面のところに位置する。
本発明の更なる別の側面に係る光通信装置は、光結合素子、及び該光結合素子に光学的に結合された光素子をモノリシックに集積したシリコンフォトニクス半導体素子と、本件に記載されており、前記シリコンフォトニクス半導体素子の前記光結合素子に光学的に結合されたスタブデバイスと、前記スタブデバイスを前記シリコンフォトニクス半導体素子に固定する接着部材と、を備える。
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
以上説明したように、本発明の一側面によれば、製造中において安定的な光結合を可能にする光通信装置を作製する方法が提供される。本発明の別の側面によれば、安定的な光結合を可能にする光接続部品が提供される。本発明の更なる側面によれば、光接続部品を含む光通信装置が提供される。
図1は、本実施の形態に係る光接続部品を概略的に示す斜視図である。 図2は、本実施形態に係る光接続部品の典型的な外観を示す図面である。 図3は、本実施形態に係る光接続部品のガイド部材、整列部材のためのアライメントピン及び磁石装置の配列と、該磁石装置からの磁力線とを示す図面である。 図4は、本実施形態に係るスタブデバイスと、ピグテール型光コネクタとの接続を模式的に示す図面である。 図5は、本実施形態に係る光接続部品のガイドピンの側面の漏れ磁力線を説明する図面である。 図6は、本実施の形態に係る光接続部品を概略的に示す図面である。 図7は、本実施形態に係る光接続部品のためのガイド部材を作製する方法の一例を示す図面である。 図8は、本実施形態に係る光接続部品を作製する方法を説明する図面である。 図9は、本実施形態に係る光接続部品を作製する方法を説明する図面である。 図10は、本実施形態に係る光接続部品を作製する方法を説明する図面である。 図11は、本実施形態に係る光接続部品を作製する方法を説明する図面である。 図12は、本実施形態に係る光接続部品を作製する方法を説明する図面である。 図13は、本実施形態に係る光通信装置を示す図面である。 図14は、本実施形態に係る光通信装置を作製する方法の一実施例を示す図面である。 図15は、本実施形態に係る光通信装置を作製する方法の一実施例を示す図面である。 図16は、本実施形態に係る光通信装置を作製する方法の一実施例を示す図面である。 図17は、本実施形態に係る光通信装置を作製する方法の一実施例を示す図面である。 図18は、本実施形態に係る光通信装置を作製する方法の一実施例を示す図面である。 図19は、本実施形態に係る光接続部品の一実施例を示す図面である。
引き続き、いくつかの具体例を説明する。
一形態に係る光通信装置を作製する方法は、(a)光学デバイスを準備する工程と、(b)一又は複数の光ファイバ、孔を有する磁性体を備えるガイド部材、並びに前記ガイド部材及び前記光ファイバを支持するホルダを含むスタブデバイスと、一又は複数の光導波路構造及びガイド孔を有する光コネクタと、軸に沿って延在する磁性体を備える整列部材とを含む仮組立物を準備する工程と、(c)磁石装置を用いて前記仮組立物の前記整列部材に磁力を及ぼす工程と、(d)前記磁力を及ぼした後に、前記仮組立物を前記光学デバイス上において移動するアクティブ光調芯によって、前記スタブデバイス及び前記光学デバイスの一方を他方に光学的な位置決めを行う工程と、(e)前記位置決めの後に、前記光コネクタ及び前記整列部材を前記スタブデバイスから離す工程と、を備え、前記仮組立物では、前記整列部材が前記スタブデバイスの前記孔及び前記光コネクタの前記ガイド孔内に位置して、前記スタブデバイス及び前記光コネクタは前記整列部材により整列されており、前記スタブデバイスは、一端面及び他端面を含み、前記一端面は前記他端面の反対側に位置し、前記整列部材に磁力を及ぼす前記工程では、前記スタブデバイスの前記他端面が前記光コネクタに光学的に結合され、前記磁石装置は、永久磁石又は電磁石の少なくともいずれかを備える。
光通信装置を作製する方法によれば、整列部材は、光コネクタのガイド孔を介してスタブデバイスのガイド部材の一端からガイド部材の孔に挿入される。磁石装置を用いて仮組立物の整列部材に磁力を及ぼすことによって、磁石装置からの磁場においてスタブデバイスのガイド部材の磁性体と整列部材とが磁気的に結合される。この磁気的結合の力は、例えば光コネクタのガイド孔を貫通する整列部材とガイド部材の磁性体の近端との間に働くと共にガイド部材の磁性体の孔内の整列部材の端とガイド部材の磁性体との間に働いて、光接続部品(例えばスタブデバイス)と光コネクタとの間の光学的な結合を安定させるように作用する。仮組立物に光学的に結合されるべき光学デバイスを準備した後に、スタブデバイス及び光学デバイスの光学的な位置決めを行う。この工程では、スタブデバイスの他端面が光コネクタに光学的に結合されており、スタブデバイスの一端面が光学デバイスに光学的に結合される。
一形態に係る光通信装置を作製する方法では、前記ガイド部材の一端は、前記スタブデバイスの前記他端面のところに位置し、前記仮組立物を準備する前記工程において、前記整列部材の先端は、前記ガイド部材の前記孔内において、前記スタブデバイスの前記一端面から離れている。
光通信装置を作製する方法によれば、整列部材の先端は、スタブデバイスにおいてガイド部材を支持する支持部の途中に位置する。磁石装置から磁力線は、整列部材内を延在すると共に整列部材の先端から整列部材の外に出て磁性体に到達する。磁石装置に係る磁場は、整列部材の一端とガイド部材の磁性体との間に磁気的な引力を生成できる。
一形態に係る光通信装置を作製する方法では、前記光コネクタは、前記ガイド孔を提供する貫通孔を有する磁性部材を含み、前記スタブデバイスの前記孔は、前記他端面から延在する。
光通信装置を作製する方法によれば、ピグテール型の光コネクタにおける磁性部材の貫通孔は整列部材を受け入れる。磁石装置から磁力線は、整列部材だけでなく光コネクタのガイド部材内を延在すると共にガイド部材の磁性体の一端から外に出てスタブデバイスのガイド部材の一端に至る。磁石装置に係る磁場は、光コネクタのガイド部材の磁性体とスタブデバイスのガイド部材の磁性体との間に磁気的な引力を生成できる。
一形態に係る光通信装置を作製する方法では、前記ホルダは、前記光ファイバを支持する第1支持部、及び前記一端面から前記他端面への方向に延在し前記ガイド部材を支持する第2支持部を含み、前記ガイド部材の前記孔は、前記第1支持部の途中で終端する。
光通信装置を作製する方法によれば、ガイド部材の孔の深さに従って整列部材の端部は第1支持部の途中に位置する。
一形態に係る光接続部品は、(a)一又は複数の光ファイバと、(b)一端、他端、及び前記一端から前記他端への方向に延在する孔を有し磁性体を備えるガイド部材と、(c)一端面、他端面、前記光ファイバを支持する第1支持部、及び前記ガイド部材を支持する第2支持部を含むホルダと、を備え、前記第2支持部は、前記一端面から前記他端面への方向に前記他端面から延在し、前記ガイド部材の前記他端は、前記ホルダの前記他端面のところに位置する。
光接続部品によれば、光接続部品のホルダは、ガイド部材を支持している。ガイド部材は、ガイド部材の他端から延在する孔を有すると共に、ガイド部材の他端は、ホルダの他端面のところに位置する。光接続部品の他端面は、光学部品に光学的に結合可能であり、この光学部品は、例えば光コネクタ又はファイバスタブを備える。また、ガイド部材の孔は、磁性体を備える整列部材を挿入可能に設けられ、また例えば当該ガイド部材の内側面によって規定される。この孔内の整列部材は、光接続部品のガイド部材の磁性体と直接に磁力を及ぼし合うことができる。光接続部品と光学部品との間の直接の磁気的な結合は、安定した光結合を光接続部品と光学部品との間の接続に提供できる。光接続部品は、シリコンフォトニクス素子といった半導体光素子に光学的に調芯するに際して、外部磁場に応答して、光接続部品と光学部品との間に安定した光結合を維持できる磁力を発揮可能である構造を有する。
一形態に係る光接続部品では、前記光接続部品は、ピグテール型光コネクタを備える。
この光接続部品によれば、ピグテール型光コネクタが提供される。
一形態に係る光接続部品では、前記光接続部品は、スタブデバイスを備える。
この光接続部品によれば、スタブデバイスが提供される。
一形態に係る光接続部品では、前記ガイド部材は、前記ガイド部材の前記一端から前記他端までのいずれかの位置において前記孔に設けられたストッパを備える。
この光接続部品によれば、スタブデバイスの一端面に塗布される接着部材がガイド部材の孔を経由してスタブデバイスの他端面に至ることを避けることができる。
一形態に係る光通信装置は、(a)光結合素子、及び該光結合素子に光学的に結合された光素子をモノリシックに集積したシリコンフォトニクス半導体素子と、(b)本件に記載されており、前記シリコンフォトニクス半導体素子の前記光結合素子に光学的に結合された光接続部品と、(c)前記光接続部品を前記シリコンフォトニクス半導体素子に固定する接着部材と、を備え、前記光接続部品はスタブデバイスを含む。
光通信装置によれば、シリコンフォトニクス素子とスタブデバイスとの間の光学的結合を実現にする安定したアクティブ光学調芯を可能にする構造をスタブデバイスに提供可能である。
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、光接続部品、光通信装置、及び光通信装置を作製する方法に係る本実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
図1は、本実施の形態に係る光接続部品を概略的に示す斜視図である。図1を参照すると、光接続部品11は、一又は複数の光ファイバ13と、ガイド部材15と、ホルダ17とを備える。光接続部品11は、例えば10本の光ファイバ13を備えており、しかしながら、光ファイバ13の本数は、これに限定されることはない。また、光ファイバ13は、例えば石英製シングルモード光ファイバを備えることができる。光ファイバ13はコアとその周囲に設けられたクラッドとを有する。ガイド部材15は、磁性体を備えており、例えば、一端15a、他端15b、及び孔15gを有する磁性部材であることができる。ガイド部材15の孔15gは、一端15aから他端15bへの方向に延在する。他端15bは、一端15aの反対の別端である。ガイド部材15は、孔15gを規定する側壁15dを有しており、側壁15dは磁性体を備える。ガイド部材15の孔15gは、位置合わせのためのアライメントピンGPといった整列部材を収容可能であって、本実施例では、ガイド部材15の側壁15dは、一端15aから他端15bまで連続している。また、ガイド部材15は磁性金属材を備えることができ、金属材の利用は、正確な寸法のガイド部材15の提供を可能にする。ホルダ17は、一端面17a、他端面17b、第1支持部17c、及び第2支持部17dを含む。第1支持部17cは光ファイバを支持しており、第2支持部17dはガイド部材15を支持する。第1支持部17cは、一端面17aから他端面17bへの方向に他端面17bからホルダ17中を延在しており、ガイド部材15の他端15bはホルダ17の他端面17bのところに位置する。
光接続部品11は、スタブデバイスを備えることができ、或いは、ピグテール型光コネクタを備えることができる。具体的には、図2は、本実施形態に係る光学デバイスの典型的な外観を示す図面である。図2の(a)部に示される光接続部品11をスタブデバイス11stabとして参照する。光接続部品11は、スタブ構造を有することができる。この構造では、光ファイバ13は、ホルダ17の一端面17aから他端面17bまでに延在する。或いは、図2の(b)部に示される光接続部品11を光コネクタデバイス11pigとして参照する。光接続部品11は、ピグテール構造を有することができ、光接続部品11は、ホルダ17の一端面17aから延出するピグテールファイバPIGを備えることができる。この構造では、光ファイバ13は、ホルダ17内に延在する第1部分と、ホルダ17の一端面17aから延出する第2部分とを含む。
図3は、光接続部品11のガイド部材15、整列部材のためのアライメントピンGP及び磁石装置MAGの配列と、磁石装置MAGに起因する磁力線とを示す図面である。磁石装置MAGは、永久磁石及び電磁石の少なくともいずれかを備えることができる。図3では、ガイド部材15及びアライメントピンGPの中心軸を通る平面における磁力線MFLが描かれており、磁性体のガイド部材15(例えばニッケル(Ni)、コバルト(Co))内の磁性体のアライメントピンGP(例えばニッケル(Ni)、磁性を有するステンレス、硬く所望のピン直径を提供できる超硬合金であってニッケルバインダ中へのタングステンカーバイド(WC)の固溶量を超硬合金全体として磁性を保持するように調整可能な金属材)を示すために、ガイド部材15の側壁が部分的に破断されている。ガイド部材15は、磁石装置MAGに近い近端NEと、近端NEの反対側の遠端FEとを有する。アライメントピンGPは、ガイド部材15の近端NEから孔15gに挿入されており、アライメントピンGPの一端は、一端15a及び他端15bの途中に位置する。アライメントピンGPは、磁石装置MAGに磁気的に結合されており、磁石装置MAGにおけるN極及びS極の一方に延出する第1部分G1Pと、他方に延出する第2部分G2Pと、磁石装置に結合する第3部分G3Pとを有する。第2部分G2Pは第1部分G1Pより長い。
磁石装置MAG、ガイド部材15、及びアライメントピンGPから成る配列は、充分に遠方では単一の磁石のような磁場を形成し、磁場に係る磁石のN極からの磁力線はS極に到達して閉じる。磁石装置MAGの磁場において、ガイド部材15及びアライメントピンGPは互いに磁力を及ぼし合う。第2部分G2P内を伝わる磁力線は、N極及びS極の一方に戻るように曲がる。磁力線MF1Lは、ガイド部材15の側壁を貫通して、N極及びS極の一方に戻るように曲がる。また、アライメントピンGP内の磁力線MF2Lは、ガイド部材15の孔15g内に位置するガイドピン端面(アライメントピンGPの一端)を横切るようにガイド部材15の側壁を貫通して、N極及びS極の一方に戻るように曲がる。このような磁力線は、ガイド部材15の側壁とアライメントピンGPとの間に引き合う磁力を生成する。これに加えて、第2部分G2P内を伝わる磁力線MF3Lは、ガイド部材15の近端NEの近傍において曲がってアライメントピンGPの側面を横切って、これらの磁力線MF3Lの一部は、ガイド部材15の近端からガイド部材15の磁性体を入る。この磁力線の形状は、ガイド部材15の近端NEとアライメントピンGPとの間に引き合う磁力を生成する。
再び図1を参照すると、光接続部品11によれば、ガイド部材15が、その他端15bから一端15aまで延在する孔15gを有すると共に、ガイド部材15の他端15bは、ホルダ17の他端面17bのところに位置する。ガイド部材15の孔15gは、整列部材(例えば、位置合わせのためのアライメントピンGP)を挿入可能に設けられ、孔15g内のアライメントピンGPは、ガイド部材15の磁性体と磁力を及ぼし合うことができる。
また、光接続部品11の他端面11bは、例えば光コネクタ又はファイバスタブといった光学部品に光学的に結合可能である。孔15gは、磁性部材を備えるアライメントピンGPを挿入可能に設けられ、例えば磁性体を備える内側面によって規定されることができる。アライメントピンGPの磁性部材は、孔15g内においてガイド部材15の磁性体と磁力を直接に及ぼし合う。
可能な場合には、光学部品として、図2の(b)部に示される光コネクタデバイス11pigを用いることができる。光コネクタデバイス11pigは、磁性部材を含むことができ、この磁性部材は、ガイド部材15として働き、一端及び他端並びに一端から他端まで延在する孔を有する。
スタブデバイス11stabのガイド部材15は、アライメントピンGPを介して上記の光コネクタデバイス11pigのガイド部材15の磁性体と直接に磁力を及ぼし合う。スタブデバイス11stabのガイド部材15と光コネクタデバイス11pigのガイド部材15との間の直接の磁気的な結合は、これら2つの光接続部品間に安定した光結合を提供できる。磁石装置MAGにおける磁場の作用によって、これら2つの光接続部品の間に安定した光結合が保たれた状態で、シリコンフォトニクス半導体素子といった半導体光素子に光接続部品11を光学的な調芯を行うことができる。
図4は、スタブデバイス11stabとピグテール型光コネクタとの接続を模式的に示す図面である。図4では、光接続部品11のホルダ17、ピグテール型の光コネクタCONと一緒に、図3に示された光接続部品11のガイド部材15、アライメントピンGP、磁石装置MAG及び磁力線MFLが描かれている。光コネクタCONは、光接続部品11に光学的に結合可能な光導波路構造を有する。アライメントピンGPは、光コネクタCONによってしっかりと保持されるように光コネクタCONに取り付けられており、この取り付けは、例えば接着材を用いる固定により可能になる。この構造により、光コネクタCONは、磁力線MFLを伝えるアライメントピンGPと、このアライメントピンGPからの磁力を受けるガイド部材15との磁気力の働きによって、スタブデバイス11stabに安定した光結合を成すことができる。また、磁石装置MAGからの磁力線を小さく、又はゼロすることによって、スタブデバイス11stabをアライメントピンGPから容易に取り外すことができる。磁石装置MAGの磁場において、磁性体を備えるアライメントピンGPを介して、磁性体を備えるガイド部材15に一時的に磁力を及ぼすことができ、この磁力の作用によって、光コネクタCONとスタブデバイス11stabとの間に安定した光結合を提供できる。
光コネクタCONの代わりに、図2の(b)部に示された光コネクタデバイス11pigを用いることができる。スタブデバイス11stabのガイド部材15の説明から理解されるように、光コネクタデバイス11pigのガイド部材15は、アライメントピンGPからの磁力線を受ける。これ故に、光コネクタデバイス11pigのガイド部材15及びスタブデバイス11stabのガイド部材15は、共に、アライメントピンGPからの磁力線を受ける。光コネクタデバイス11pigのガイド部材15及びスタブデバイス11stabのガイド部材15は、磁気力を及ぼし合って互いに引き合う。この引力によって、更なる安定した光結合をスタブデバイス11stabに形成できる。磁石装置MAGからの磁力線を小さく、又はゼロにすることによって、スタブデバイス11stabをアライメントピンGP及び光コネクタデバイス11pigから容易に取り外すことができる。
図5は、軸状のアライメントピンの側面の漏れ磁力線を説明する図面である。図5の(a)部に示されるように、磁石装置MAGを磁性体のアライメントピンGPに磁気的に結合させると共に、ガイドピンの側面とモニタ用の磁性体小片MONとの間の磁力を見積もる。図5の(b)部は、ガイドピンの延在軸上の座標と、漏れ磁束密度の相対値との関係を模式的に示す。図5の(b)部によれば、矢印の密度によって示されるように、アライメントピン側面からの漏れ磁束密度の大きさは、磁石装置MAGから離れるにつれて小さくなって最小値をとった後に、ガイドピンの端部に近づくにつれて増加する。磁力の大きさは、アライメントピンGPとガイド部材15との引き合う力に関連する。アライメントピンGPの端部がガイド部材15の途中に位置する配置では、アライメントピンGPの端部の付近ではアライメントピンGPとガイド部材15との間の磁気的な相互作用が大きい。この知見に基づき、アライメントピンGPの端は、一端15aから他端15bまでのいずれかの位置において、図4に示されるように、例えばガイド部材15の孔15gの途中に位置することが良い。
図6に示されるように、ガイド部材15は、ガイド部材15の一端15aから他端15bまでのいずれかの位置において孔15g内に設けられたストッパ15fを備えることができる。本実施例では、ストッパ15fは、ガイド部材15の端に設けられる。このスタブデバイス11stabによれば、ホルダ17の一端面17aに塗布される接着部材がガイド部材15の孔15gを経由してスタブデバイス11stabの他端面17bに至ることを避けることができる。また、アライメントピンGPの一端から出た磁力線は、図6に示される磁力線MF4Lを参照すると、ストッパ15fに到達しており、この磁気結合は、アライメントピンGPの一端とストッパ15fとの間に引き合う磁気力を生成する。
再び図1を参照すると、ホルダ17は、第1部材19及び第2部材21を含む。光ファイバ13及びガイド部材15は、第1部材19と第2部材21との間に位置しており、またホルダ17は、第1部材19と第2部材21とを互いに接着する接着部材23を備える。光ファイバ13の一端13aは他端面17bに位置している。ホルダ17の第1支持部17cによって、光ファイバ13は、一端面17aに向けて他端面17bから延在するように支持される。この支持のために、第1支持部17cは、少なくとも3つの面を有することが好ましい。本実施例では、第1部材19の第1支持部19aは、光ファイバ13を支持するための第1側面19aa及び第2側面19abを有する。第1部材19のガイド部19aの第1側面19aa及び第2側面19abは、一部で光ファイバ13と接して、また他の部分では接着部材23を介して光ファイバ13の側面を支持する。また、第2部材21の第2支持部21aは、光ファイバ13を支持するための第1側面21aa及び第2側面21abを有する。第2部材21のガイド部21aの第1側面21aa及び第2側面21abは、一部で光ファイバ13と接して、また他の部分では接着部材23を介して光ファイバ13の側面を支持する。
第2支持部17dは、一端面17aに向けて他端面17bから延在しガイド部材15を支持する。本実施例では、第2支持部17dは、一部でガイドパイプと接して、ガイド部材15の側面15eを支持する。この支持のために、第2支持部17dは、少なくとも3つの面を有することが好ましい。本実施例では、第1部材19のガイド部19bは、ガイド部材15を支持するための第1側面19ba及び第2側面19bbを有する。第1部材19のガイド部19bの第1側面19ba及び第2側面19bbは、一部でガイドパイプと接して、また他の部分では接着部材23を介してガイド部材15の側面を支持する。また、本実施例では、第2部材21のガイド部21bは、ガイド部材15を支持するための第1側面21ba及び第2側面21bbを有する。第2部材21のガイド部21bの第1側面21ba及び第2側面21bbは、一部でガイドパイプと接して、また他の部分では接着部材23を介してガイド部材15の側面を支持する。
この光接続部品11によれば、光ファイバ13が接着部材23によりホルダ17に接着される。光ファイバ13は、第1部材19と第2部材21との間に位置して第1支持部17cにおいて支持されると共に、接着部材23によりホルダ17内にしっかりと固定される。また、ガイド部材15は、第1部材19と第2部材21との間に位置して、接着部材23によりホルダ17の第2支持部17d内にしっかりと固定される。第2支持部17dにガイドピンまたはアライメントピンを挿入する際に、第2支持部17d内のガイド部材15は、上記の接着部材23がこれらのピンの挿入を妨害することを防止できる。
第1部材19は、接着部材23を受ける接着面19cを有する。本実施例では、第1支持部19a及びガイド部19bは、接着面19cに設けられている。第2部材21は、接着部材23を受ける接着面21cを有する。本実施例では、接着面19cは、第1部材19の一側19d及び他側19eの一方から他方までに延在すると共に、第1部材19の第12端面19gに到達しており、第11端面19fに到達していてもよい。第2支持部21a及びガイド部21bは、接着面21cに設けられている。本実施例では、接着面21cは、第2部材21の一側21d及び他側21eの一方から他方までに延在すると共に、第2部材21の第22端面21gに到達しており、第21端面21fに到達してもよい。
本実施例では、光ファイバ13及びガイド部材15は、第1方向Ax1に延在すると共に、この延在を可能にするために、第1方向Ax1及び第2方向Ax2に交差する方向に配列された第1部材19及び第2部材21によって、光ファイバ13及びガイド部材15を挟む。この挟持のために、第1部材19は、第1方向Ax1に交差する第2方向Ax2に延在する接着面19cに設けられた第1支持部19a及びガイド部19bを有すると共に、第2部材21は、第2方向Ax2に延在する接着面21cに設けられた第2支持部21a及びガイド部21bを有する。接着部材23は、接着面19cと接着面21cとの間に延在して、第1部材19及び第2部材21を互いにしっかりと接着する。光ファイバ13及びガイド部材15は、それぞれ、第1支持部19a及びガイド部19bに支持されながら、第1部材19及び第2部材21を備えるホルダ17によってしっかりと保持される。ガイド部材15の側壁15dが、孔15g内に接着部材23が進入することを防止している。ガイド部材15の他端15bは、他端面17bに位置する。
光ファイバ13は、例えば石英製のシングルモード光ファイバを含むことができる。第1部材19及び第2部材21が、例えばテンパックスガラスといったガラス製である。ガラス材は、正確な寸法の第1部材19及び第2部材21を提供できる。
図7は、光接続部品のためのガイド部材を作製する方法の一例を示す図面である。例示される作製方法は、電鋳法を用いる。ガイドピンの径に対応した金属芯材を準備する。このような金属芯材は、例えばNC加工によって作製される。一例を示せば、準備された金属芯材の径の公差は、例えば−0.5μm〜+0.5μmである。金属芯材は、例えばニッケル、銅、ステンレス、超硬合金であることができる。
この実施例では、磁性体のニッケルを備える膜を超硬合金製の金属芯材の側面に堆積して、ニッケルを備える筒を作製する。電鋳法においては、金属芯材51を準備した後に、図7の(a)部に示されるように、金属芯材51を治具53に取り付ける。治具53に取り付けられた金属芯材51は、電解槽55内の電解液57に浸される。磁性体を析出可能な電解液57は、例えばスルファミン酸ニッケルであることができる。電気メッキ法において、電解液57に供給される電荷量を正確に制御しながら、電気メッキにより金属芯材51に金属を析出させる。電荷量の制御により、金属芯材51の側面に析出する金属量を正確に制御することができ、この結果、図7の(b)部に示されるように、金属芯材51及び析出金属壁59を作製することができる。析出金属壁59の磁性材料は、例えばニッケル(Ni)、コバルト(Co)であることができる。析出金属壁59は、金属芯材51の側面に設けられ所望の厚さの金属膜を備える。次いで、図7の(c)部に示されるように、金属芯材51及び析出金属壁59を一緒に、所望の長さに切断して、中間生産物61を形成する。中間生産物61は、芯材63と、芯材63の側面に設けられた筒状の金属壁とを含む。熱膨張の違いを利用できる程度の温度に加熱THを行い中間生産物61の温度を上げて、図7の(d)部に示されるように、中間生産物61から芯材63を抜き取って、金属筒、つまり磁性金属製の筒部品(65)を得る。筒部品の外径の公差は、例えば−0.5μm〜+0.5μmである。筒部品の外径の公差は、電解液に供給される電荷量の正確な制御の程度に対応する。
光ファイバ13としてシングルモードファイバ(SMF)を用いる光接続部品では、シングルモードファイバのモードフィールド径が例えば7〜8μmである。光接続部品11に光学的に結合される光部品の光導波路又は光素子と当該光接続部品11との接続ロスがこの光接続において低減されように、光接続部品11のホルダ17の第1支持部17cに位置決めされる光ファイバ13の位置が−1.0μm〜+1.0μm程度の精度であることが好ましい。また、これに加えて、第2支持部17dに位置決めされるガイド部材15の位置が−1.0μm〜+1.0μm程度の精度であることが好ましい。ガイドピンの支持溝に替えてガイド部材15の支持溝を設けると共に、このガイド部材のための支持溝にガイドピンに替えてガイド部材15を設ける。部品の数が、ガイド部材15の利用のために増加する。発明者の見積もりによれば、この部品数の増加を考慮しても、ガイド部材15のための第2支持部17d及びガイド部材15を用いる光接続部品11は、ガイドピン支持溝及びガイドピンを用いるデバイスに比べて小さくでき、光接続部品11の光接続における接続ロスを所望の範囲に抑えることができる。
光接続部品11では、ガイド部材15の追加によって、接着剤の分量に関係なく、ガイドピンが挿入されるべき部分(ガイド部材15の孔15g)に接着部材23が付着することはなくなる。ガイドピンをガイド部材15に挿入した際に加えられる力は、第1部材19及び/又は第2部材21の一部に、また直接に加わることがない。その力は、ガイド部材15(例えば金属製のガイド筒)に加わり、ガイド部材15を介して分散されて最終的に第1部材19及び/又は第2部材21に加わる。これ故に、ガラス材のような脆性を示す材料で成る第1部材19及び/又は第2部材21の割れの発生を低減できる。具体的には、ガイド部材15を支持する第2支持部17dは、例えばV溝として形成される。このV溝の底のくさび状のくぼみにヒビが入りやすい。
図8〜図13を参照しながら、光学デバイスを作製する方法を説明する。図8の(a)部の正面図に示されるように、磁性体を備える金属筒65、光ファイバ部品67、並びにホルダのための第1部品69及び第2部品71を準備する。本実施例では、光ファイバ部品67は光ファイバ素線であることができる。また、第1部品69及び第2部品71は、図8の(b)部の平面図に示されるように、同一の形状を有している。記述の簡素のために、第1部品69及び第2部品71の引き続く説明において、第1部品69の説明を行うと共に、第1部品69の参照符合の後ろの丸括弧内に第2部品71の対応部分の参照符合を記載する。第1部品69(第2部品71)は、接着材を受ける第1接着面69c(71c)を有する。本実施例では、第1支持溝69a(71a)及び第1ガイド溝69b(71b)は、第1接着面69c(71c)に設けられている。第1接着面69c(71c)は、第1部品69(71)の一側69d(71d)及び他側69e(71e)の一方から他方までに延在すると共に、第1部品69(71)の第11端面69f(第21端面71f)に到達しており、また第12端面69g(第22端面71g)に到達していてもよい。
第1支持溝69a(第2支持溝71a)は、第11端面69f(第21端面71f)に向けて第12端面69g(第22端面71g)から延在し光ファイバ部品67を支持する。この支持のために、第1支持溝69a及び第2支持溝71aは、総計で、少なくとも3つの面を有することが好ましく、本実施例では4つの面を有する。本実施例では、第1支持溝69a(71a)は、光ファイバを支持するための第1側面69aa(71aa)及び第2側面69ab(71ab)を有する。また、本実施例では、第1支持溝69a又は第2支持溝71aに光ファイバ部品67を配置したときに、第1側面69aa(71aa)及び第2側面69ab(71ab)は、光ファイバ素線の側面に接して、光ファイバ素線を支持する。
第1ガイド溝69b(第2ガイド溝71b)は、第11端面69f(第21端面71f)に向けて第12端面69g(第22端面71g)から延在し、金属筒65を支持する。第1ガイド溝69b(71b)に金属筒65を配置すると、第1ガイド溝69b(71b)は、金属筒65を支持する。この支持のために、第1ガイド溝69b及び第2ガイド溝71bは、総計で、少なくとも3つの面を有することが好ましく、本実施例では4つの面を有する。具体的には、第1ガイド溝69b(71b)は、金属筒65を支持するための第1側面69ba(71ba)及び第2側面69bb(71bb)を有する。第1部品69(71)の第1ガイド溝69b(71b)の第1側面69ba(71ba)及び第2側面69bb(71bb)は、本実施例では、金属筒65の側面を支持する。
金属筒65、光ファイバ部品67、第1部品69及び第2部品71を準備した後に、図8の(a)部に示されるように、第1部品69及び第2部品71のいずれか一方、例えば第2部品71を基準にして、金属筒65及び光ファイバ部品67を位置決めしていくと共に、これらの部材の位置決めの後に第1部品69を位置決めする。第1部品69及び第2部品71の間隔の最小値は、1μm〜2μm程度であることが好ましく、固定前及び固定後において、第1部品69及び第2部品71は接触していない。また、金属筒65の端及び光ファイバ部品67の端は、第1部品69及び第2部品71の縁から約0.02mm~0.3mm程度の値で突き出されている。金属筒65の突出により、第1部品69及び第2部品71に接着剤を塗布する際に、塗布された接着剤が流れて金属筒65の孔内に付着することを避けることができる。
図9の(a)部の正面図に示されるように、金属筒65及び光ファイバ部品67が第1部品69及び第2部品71を挟まれると共に、第1部品69の第1接着面69c及び第2部品71の第2接着面71cの間に接着剤73が設けられる。接着剤73は、例えば第2部品71の第2接着面71cにおける一方の第2ガイド溝71bの外側から、両方の第2ガイド溝71bの間に設けられた第2支持溝71aを経由して、他方の第2ガイド溝71bの外側までわたって塗布されている。接着剤73は、第1支持溝69a及び第2支持溝71a内の光ファイバ部品67の側面、並びに第2支持溝71a及び第2ガイド溝71b内の金属筒65の側面に接触して、接着剤73の固化の後に、光ファイバ部品67及び金属筒65をそれぞれ第1支持溝69a(71a)及び第1ガイド溝69b(71b)に固定することを可能にする。上記の位置決めが完了した後に、接着剤73を硬化させる。硬化によって組立体75が形成される。組立体75は、金属筒65及び光ファイバ部品67が第1部品69及び第2部品71に挟まれて一体の物体になる。一例として、液体状の接着剤73を、毛細管現象を利用して、第1部品69及び第2部品71の間の間隙に供給することができる。液体状の接着剤73は、表面張力の作用により第1部品69及び第2部品71の間の間隙に染み込んでいき、接着剤73の塗布が完了する。接着剤73は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ系接着剤等であることができる。固定作業の観点から、短時間のUV硬化により仮固定を行うと共に、仮固定の後に熱硬化により本硬化を行いことが望ましい。
図9の(b)部は、図9の(a)部に示されたIXb−IXb線にそって取られた断面を示す。例えば第2部品71に金属筒65及び光ファイバ部品67を位置決めする際に、金属筒65及び光ファイバ部品67の各々は、第2部品71の第21端面71fから外側に延出する第1余長部及び第2部品71の第22端面71gから外側に延出する第2余長部を有する。
図10の(a)部に示されるように、研磨部材77を用いて組立体75の一方の端面を研磨して、組立体75に研磨面を形成する。この研磨により、光学デバイスのための他端面17bを形成できる。図10の(b)部は、図10の(a)部に示されたXb−Xb線にそって取られた断面を示す。本実施例では、他端面17bに、金属筒65の端部及び光ファイバ部品67の端部が位置しており、金属筒65及び光ファイバ部品67の一端が他端面17bの位置にそろっている。金属筒65の一端は研磨された状態の端面を有し、及び光ファイバ部品67の一端は、研磨された状態の端面を有する。金属筒65の端面及び光ファイバ部品67の端面の間には、ホルダ部品の他端面17b(研磨面)が延在している。
スタブ構造を形成する製造方法では、引き続き、図11の(a)部に示されるように、研磨部材77を用いて組立体75の他方の端面を研磨して、組立体75に別の研磨面を形成する。この研磨により、光接続部品11のための一端面17aを形成できる。図11の(b)部は、図11の(a)部に示されたXIb−XIb線にそって取られた断面を示す。本実施例では、一端面17a及び他端面17bの各々に、ガイド部材15の一端及び光ファイバ13の一端が位置しており、金属筒65の両端及び光ファイバ部品67の両端は研磨されて消失すると共に、ガイド部材15の一端及び他端並びに光ファイバ13の一端及び他端が形成される。スタブ構造では、ガイド部材15の一端及び光ファイバ13の一端が一端面17aの位置にそろっており、ガイド部材15の他端及び光ファイバ13の他端が他端面17bの位置にそろっている。ガイド部材15の端面及び光ファイバ13の端面の間には、ホルダ部品の一端面17a(研磨面)が延在している。本実施例では、ガイド部材15及び光ファイバ13は、第1基準面R1に沿って配列されている。一端面17aは、第1基準面R1に直交する面から傾斜した第2基準面R2に沿って延在しており、他端面17bは、第1基準面R1に直交する第3基準面R3に沿って延在している。一端面17aの傾斜は、例えば8度程度である。
ピグテール構造を作製する方法では、他端面17bのための研磨を完了すると、光接続部品のための実質的な作製工程は完了して、図12の(a)部に示されるように、ピグテール構造を有する光接続部品11が提供される。する。図12の(b)部は、図12の(a)部に示されたXIIb−XIIb線にそって取られた断面を示す。本実施例では、ガイド部材15の長さに合わせて金属筒65の長さ及び位置決めを行った。この予備的な位置決め(金属筒65の位置決め)によれば、一端面17aからガイド部材15が突き出すことを避けることができる。
図13は、本実施形態の一利用態様の光通信装置を示す。光通信装置10では、光接続部品11が光学デバイスに取り付けられる。光学デバイスは、例えばシリコンフォトニクス半導体素子85、垂直共振型面発光レーザ(VCSEL)アレイ、フォトダイオードアレイを包含する。図13を参照すると、具体的には、光通信装置10は、光学デバイスとして用いられるシリコンフォトニクス半導体素子85と、スタブデバイス11stabと、接着部材86とを備える。シリコンフォトニクス半導体素子85は、モノリシックに集積された光素子(85a、85c)及び光結合素子85eを含み、光素子(85a、85c)は、光結合素子85eに光学的に結合される。光結合の対象となるシリコンフォトニクス半導体素子85は、光送信のための変調素子85a及びこれに付随する信号処理回路85bと、光受信のための受光素子85c及びこれに付随する信号処理回路85dと、外部デバイスに光学的な結合を成すための、例えばグレーティングカプラといった光結合素子85eとを備える。シリコンフォトニクス半導体素子85上において、変調素子85a及び受光素子85cと光結合素子85eとは光導波路を介して接続される。変調素子85aは、信号処理回路85bに金属配線層を介して接続され、また受光素子85cは、信号処理回路85dに金属配線層を介して接続される。光通信装置10では、スタブデバイス11stabを光結合素子85eに光学的に結合するために、スタブデバイス11stabの一端面に接着部材86が塗布される。接着部材86は、ガイド部材15の孔を経由してスタブデバイス11stabの他端面に至る可能性がある。ガイド部材15にストッパ15fを設けたスタブデバイス11stabでは、接着部材86がガイド部材15の孔15gを経由してスタブデバイス11stabの端面に至ることを避けることができる。光通信装置10におけるスタブデバイス11stabは、シリコンフォトニクス半導体素子85とスタブデバイスと11stabの間の光学的結合を実現にする安定したアクティブ光学調芯を可能にする構造を有する。また、光通信装置10は、シリコンフォトニクス半導体素子85に接続される光コネクタ91を更に備えることができる。図13に示された光通信装置10は、ピグテールファイバPIGを有する光コネクタ91に替えて、例えば図2の(b)部に示された光コネクタデバイス11pigを備えることができる。
本実施例では、スタブデバイス11stabは、シリコンフォトニクス半導体素子85の光結合素子85e(グレーティングカプラ)に光学的に結合を成すようにシリコンフォトニクス半導体素子85に取り付けられている。光コネクタ91は、スタブデバイス11stabに光学的に結合されている。この結合の位置合わせのために、短いガイドピンPGが、光コネクタ91のガイド孔内及びスタブデバイス11stabのガイド部材15内を設けられている。光コネクタ91は、スタブデバイス11stabに着脱可能である。必要な場合には、光コネクタ91とスタブデバイス11stabとの光学的結合を維持するように光コネクタ91をスタブデバイス11stab、シリコンフォトニクス半導体素子85又は基板83に配置した後に、ガイドピンPGを取り除くことができる。一方で、必要な場合には、ガイドピンPGがそのまま残されていても良い。
図13では、光ファイバとシリコンフォトニクス半導体素子85との光結合のために、ピグテールの光コネクタ91及びスタブデバイス11stabの両方が用いられている。
シリコンフォトニクス半導体素子85のグレーティングカプラに光学的に結合を成すようにスタブデバイス11stabをシリコンフォトニクス半導体素子85に取り付ける際には、調芯用の光コネクタCONをスタブデバイス11stabに光学的に結合させて、光ファイバピグテールからスタブデバイス11stabに光を導く。この光を用いてスタブデバイス11stabを光結合素子85eに調芯する。この調芯に際して、光コネクタCONに替えて、図2の(b)部に示された光コネクタデバイス11pigを用いてもよい。光コネクタデバイス11pigのガイド部材15は、該ガイド部材15とアライメントピンGPとの間の磁気的引力によって、調芯中の光学的な結合が安定に維持される。調芯の後に、光コネクタCON又は光コネクタデバイス11pigを取り外すことができ、これによって、シリコンフォトニクス半導体素子85を搭載した基板83を含む中間生産物を作製する光通信装置10の製造において、中間生産物の取り扱い(ハンドリング)が容易になる。
光通信装置10の製造の後において、光通信装置10を使用する際に、ガイドピンPGを介して光コネクタ91又は光コネクタデバイス11pigを光通信装置10に接続することができる。ガイドピンPGを固定した光ピグテール光コネクタが、シリコンフォトニクス半導体素子85上に固定されたスタブデバイス11stabに光学的に接続される。該ガイドピンPGは、光ピグテール光コネクタのガイド孔に保持されており、好ましくは固定されている。光コネクタ91及び光コネクタデバイス11pigはピグテールファイバPIGを有する。
スタブデバイス11stabがシリコンフォトニクス半導体素子85の光結合素子85eに光学的に結合を成すように該スタブデバイス11stabをシリコンフォトニクス半導体素子85に取り付ける際には、例えばアクティブ調芯を用いることができる。アクティブ調芯では、例えばシリコンフォトニクス半導体素子85の受光素子85cにスタブデバイス11stabの光ファイバ13を介して光を与えて受光素子85cの受光量を示す電気信号を測定する。スタブデバイス11stabを移動しながら、受光量を示す電気信号が所望の値より大きくなる配置を見つける。この配置を決めることが、スタブデバイス11stabと、シリコンフォトニクス半導体素子85の光結合素子85eとの調芯である。この調芯中に、スタブデバイス11stabは、光コネクタCONを介して光を受ける。これ故に、光コネクタCONとスタブデバイス11stabとの光学的結合における安定は、調芯中において重要である。磁性体を備えるアライメントピンGPとスタブデバイス11stabのガイド部材15との磁気的な結合は、上記の光学的結合における安定性を高めるために役立つ。
具体的には、光学的結合の不安定さに起因する変動が、位置決めに起因する本来の受光量の変化に加わるとき、正確な調芯が困難になる。望まれない変動を生じ難くするために、調芯に際して光コネクタCON及びスタブデバイス11stabを互いに一時的に固定することが好ましい。
ニッケルといった遷移金属の磁性体から成るガイド部材15を用いて、磁性体のアライメントピンGPと磁性体のガイド部材15との間に作用する磁力を利用する。磁力の利用により、光コネクタCONとスタブデバイス11stabとの間の一時的な光学的固定を実現できる。
図14は、光コネクタCON及びスタブデバイス11stabが磁気力により密着してこれらが一時的な固定される配置を模式的に示す図面である。磁性体のアライメントピンGPが光コネクタCONに固着されている。光コネクタCONのアライメントピンGPを磁性体のガイド部材15に挿入すると共に磁石装置MAGをアライメントピンGPに磁気的に結合して、光コネクタCONのアライメントピンGP及びスタブデバイス11stabのガイド部材15の間に磁気力を作用させる。この磁気力によって、光コネクタCONとスタブデバイス11stabとの間に一時的な光学的結合が達成されている。図3に示されるような磁力線が、磁石装置MAG、アライメントピンGP及びガイド部材15に働いている。磁石装置MAGは、例えば電磁石及び永久磁石の少なくともいずれかを備えることができる。電流コイルの代わりに、永久磁石を磁性体のアライメントピンGPに近づけることによって、アライメントピンGPとガイド部材15との磁気的な結合を形成できる。磁石装置MAGとして電磁石及び永久磁石のいずれを用いても、図3に示されるような磁力線の形状を実現できる。コイルにおける起磁力や永久磁石端の磁束密度を設定することにより、一時的な固定に有効な磁気力をアライメントピンGPに提供できる。引き続く説明では、磁石装置MAGとして電磁石のコイルが用いられる。アライメントピンGPに結合されたコイルに電流を流して、アライメントピンGPの磁性体とガイド部材15の磁性体との間に磁気力(引力)を発生させる。この磁気力によって、光コネクタCONとスタブデバイス11stabとが互いに一時的に固定される。
図3に示されるように、アライメントピンGPの側面及び端部からの漏れ磁束によって、アライメントピンGPとガイド部材15との間に磁力が働く。ガイド部材15の一端の近傍では、アライメントピンGPの側面より漏れ出した磁束がガイド部材15の一端に結合している。磁力線は、アライメントピンGPの側面から出てガイドピンの延在方向に向けて曲がって、ガイド部材15の一端に向かう。この部分では、光コネクタCON及びスタブデバイス11stabが、アライメントピンGPの延在方向に互いに引き合っている。
ガイド部材15の孔15g内のアライメントピンGPの近傍では、磁力線は、アライメントピンGPの側面より漏れ出てそのままガイド部材15の側壁に結合している。磁力線の方向はガイドピンの延在方向に対しほぼ垂直であるので、この部分では、光コネクタCON及びスタブデバイス11stabが、アライメントピンGPの延在方向に対して垂直な方向に互いに引き合っている。この力は、アライメントピンGPの側面とガイド部材の孔15gの内側面とが擦り合う力(アライメントピンGPとガイド部材15の内側面との摩擦力)を増加させ、アライメントピンGPとガイド部材15との位置関係を維持するように作用する。
ガイド部材15の孔15g内のアライメントピンGPの端部の近傍では、磁力線は、アライメントピンGPの端面からガイド部材15の側壁の方向に漏れ出てガイド部材15の側壁に並走する。磁力線の方向はガイドピンの延在方向に平行な成分を有するので、この部分では、光コネクタCON及びスタブデバイス11stab及びアライメントピンGPが互いに引き合っている。
このように、アライメントピンGPとガイド部材15との間には、磁気力と、ガイド部材15の内側面への垂直抗力(つまり摩擦力)とが働く。これらの磁気力及び摩擦力は、光コネクタCON及びスタブデバイス11stabが互いに離れる方向に動くことを妨げて、光コネクタCON及びスタブデバイス11stab間に一時的な固定を実現するために役立つ。具体的な見積もりによれば、0.1N〜2N程度の大きさの磁気力及び摩擦力は、一時的な固定に有効である。アライメントピンGPの材料は、例えばニッケル(Ni)、磁性を有するステンレス等の磁性体を備えることができ、また、好適には、硬く所望のピン直径を提供できる超硬合金であってニッケルバインダ中へのWC固溶量を超硬合金全体として磁性を保持するように調整可能な金属材を用いることができる。また、既に説明したように、ガイド部材としては、電鋳法により内径及び外径を精密に制御した金属筒を作製でき、この材料として、加工可能である点でNiを用いることが好ましい。
スタブデバイス11stabと、光コネクタCONと、アライメントピンGPとを含む仮組立物に光学的に結合されるべき光学デバイスを準備する。図14に示されるように、仮組立物を光学デバイス(例えば、シリコンフォトニクス半導体素子85)上に置く。この仮組立物では、アライメントピンGPがスタブデバイス11stabの孔15g及び光コネクタCONのガイド孔内に位置して、スタブデバイス11stab及び光コネクタCONはアライメントピンGPにより整列されている。仮組立物のアライメントピンGPに磁石装置MAGを用いて磁力を及ぼす。磁石装置MAGの磁場を維持しながら、仮組立体の移動をアライメント装置ALMを用いてアクティブ光調芯を行う。アライメント装置ALMは、仮組立体を支持して、磁石装置MAGが無くても光学デバイス上において仮組立体を移動できる機構を有する。光源OSからの光を光学デバイス(例えば、シリコンフォトニクス半導体素子85)に供給して光学的な調芯により、スタブデバイス11stab及び光コネクタCONの光学的な位置決めを行う。スタブデバイス11stab及び光コネクタCON間の一時的な固定を保持すると共に、スタブデバイス11stabとシリコンフォトニクス半導体素子85の光結合素子85eとの位置合わせを保持しながら、例えば紫外線硬化剤を含む接着材を塗布する。
スタブデバイス11stabをシリコンフォトニクス半導体素子85に取り付ける際に、位置決めの後にも磁場を保ちながら、図15に示されるように、接着材の固化により形成された接着部材86を用いてスタブデバイス11stabをシリコンフォトニクス半導体素子85に固定する。
光コネクタCONに替えて、光コネクタデバイス11pigを用いることができ、上記と同様な手順により、磁気力を用いて一時的な光学的結合を光コネクタデバイスpigとスタブデバイス11stabとの間に達成できる。この使用のためには、光コネクタデバイス11pigのガイド部材15に磁性体のアライメントピンGPが、光学的結合の期間中において保持されている。この保持のために、例えば光コネクタデバイス11pigのガイド部材15はアライメントピンGPに固定されて、光コネクタデバイス11pig及びアライメントピンGPが一体にすることができる。
図16に示されるように、固定の後に、磁場の印加を解除して、光コネクタCON及びアライメントピンGPをスタブデバイス11stabから離す。具体的には、磁石装置のコイルの電流を切って(或いは、磁性体のガイドピンから永久磁石を隔置して)一時的な光学的結合を解除する。光コネクタCON及びスタブデバイス11stabは容易に分離でされる。光コネクタCONがスタブデバイス11stabから離されて、光通信装置10が完成される。光通信装置10は、シリコンフォトニクス半導体素子85と、シリコンフォトニクス半導体素子85に位置決めされたスタブデバイス11stabとを備える。
スタブデバイス11stabをシリコンフォトニクス半導体素子85の光結合素子85eに光学的に結合を成すようにシリコンフォトニクス半導体素子85に取り付ける工程においては、光コネクタCONからの光をスタブデバイス11stab介してシリコンフォトニクス半導体素子85(例えば、受光素子85c)に与えて、受光素子85cにおける受光量に基づき光学的な位置決めを行う。スタブデバイス11stabをシリコンフォトニクス半導体素子85の光結合素子85eに光学的な結合を形成できる。この位置決め中において光量をモニタしている期間中に、光コネクタCONとスタブデバイス11stabとの間に安定した光結合を維持したい。光コネクタCONとスタブデバイス11stabとの間の光結合における変化に起因するモニタ光量の変動は、光学的な位置決めを煩雑にする。本実施形態では、光コネクタCONとスタブデバイス11stabとの間の光結合の状態が大きく変動しないように、所望の期間において磁気力を用いて、光結合に関して一時的な固定を実現している。この状態を「保持状態」として参照する。この「保持状態」を維持して、スタブデバイス11stabと光学部品との位置合わせが行なわれる。位置合わせ後において、例えば紫外線硬化剤を含む接着材により、スタブデバイス11stabを光学部品に固定する。スタブデバイス11stabを光学部品に接着により固定した後に、光コネクタCONとスタブデバイス11stabとの間における一時的な固定(「保持状態」)を解除する。解放後の状態を「開放状態」として参照する。「開放状態」においては、光学部品を搭載した基板83を含む光学装置のハンドリングが容易になる。
以上説明したように、磁場の有無に応じて、図2の(a)部に示されるスタブデバイス11stabによれば、保持状態と開放状態との間を切り替え可能である。また、位置決めのためにアライメントピンGPを用いる光コネクタCONにおいては、該光コネクタCONと、これと対を成す光学デバイスとの間において位置決め状態を安定に保持する技術的要求がある。この位置決めにおいて保持状態と開放状態とを容易に切り替え可能である。スタブデバイス11stabと光コネクタCONとの接続に係る説明から理解されるように、磁場の有無に応じて、図2の(b)部に示される光コネクタデバイス11pigとスタブデバイス11stabとの接続においても保持状態と開放状態との間を切り替え可能である。
図17に示されるように、シリコンフォトニクス半導体素子85の光通信のための光コネクタ91を準備する。この光コネクタ91は、ガイドピン93を受け入れるガイド孔を有しており、ガイドピン93によりスタブデバイスstabに位置合わせされる。ガイドピン93は、光コネクタ91の一端面から突出しているけれども、他端面からは突出していない。光コネクタ91は、ピグテールを備える。
図18に示されるように、シリコンフォトニクス半導体素子85の光通信のための光コネクタ91がスタブデバイス11stabに接続される。光コネクタ91の一端面から突出したガイドピン93の端部は、スタブデバイス11stabにガイド部材15の孔15gに挿入される。ガイドピン93の端部は、孔15gの途中に留まる。この工程においては、光通信装置10は、シリコンフォトニクス半導体素子85と、シリコンフォトニクス半導体素子85に位置決めされたスタブデバイス11stabと、スタブデバイス11stabに光学的に結合された光コネクタ91とを備える。光コネクタ91はピグテールファイバPIGを有する。光コネクタ91のピグテールはシリコンフォトニクス半導体素子85に光学的に結合される。光コネクタ91は、必要な場合には、スタブデバイス11stabに接着材95により固定されることができる。
図19は、本実施形態に係る光接続部品の一実施例を示す図面である。図19の(a)部は、光ファイバ13のためのシングルモード光ファイバ素線SMFを示し、このシングルモード光ファイバ素線SMFの直径は、0.125mmである。図19の(b)部は、ホルダ17のための第1部材19及び第2部材21のガラス部品(例えば、テンパックスガラス)を示す。図19の(c)部は、光接続部品11においてガイド部材15として用いられる磁性金属筒MMTを示す。MTコネクタに接続可能な構造の実施例が示される。
ホルダの横幅W:7mm。
ホルダの奥行き:3mm。
ホルダの第1部材の高さH1:1.2mm。
ホルダの第1部材の高さH2:1.2mm。
ガイド部材のための第2支持部の中心間隔L1:4.6mm(公差−0.001mm〜+0.001mm)。
光ファイバのための第1支持部の中心間隔L2:0.25mm(公差−0.001mm〜+0.001mm)。
ガイド部材のための第2支持部の孔サイズL3:0.90mm(公差−0.001mm〜+0.001mm)。
磁性金属筒MMTの外径DOUT:0.8995mm(公差−0.0005mm〜+0.0005mm)。
磁性金属筒MMTの内径DIN:0.70mm(公差−0.0005mm〜+0.0005mm)。
ガイド部材に挿入されるガイドピンPGの外径:0.699mm。
光ファイバのためのV溝の頂角:70度。
光ファイバのためのV溝のピッチ:0.25mm。
光ファイバ用のV溝の配列の両側に、ガイドパイプ用のV溝が設けられる。
磁性金属筒用のV溝の頂角:70度。
磁性金属筒用の2つのV溝の頂部の間の長さ:4.6mm。
光ファイバのためのV溝の位置及びガイド部材用のV溝の位置の精度は、所望の位置に対して−1.0μm〜+1.0μmの範囲にあることが良い。また、磁性金属筒の内径及び外形が精密に制御されている。既に説明したように、このような磁性金属筒は、例えば電鋳法を用いて作製されることができる。
ホルダ17の第1部材19及び第2部材21のためのガラス板を準備する。第1部材19及び第2部材21のためのガラス板の少なくともいずれか一方に、光ファイバ13及びガイド部材15(例えば磁性金属筒)のためのV溝(断面V字型の溝)を第1支持部17c及び第2支持部17dとして形成することができる。第1支持部17cの形状として、光ファイバ13を支持可能な様々な形状を適用することができ、また第2支持部17dの形状として、ガイド部材15を支持可能な様々な形状を適用することができる。これ故に、第1支持部17c及び第2支持部17dの形状は、実施例として示された具体的な形状に限定されない。
一実施例では、実施形態の光接続部品11は、スタブデバイス及び光コネクタデバイスとして用いられる。これらのデバイスは、下記に示す製造工程により作製されることが可能である。2つのガラス板上に、光ファイバ用および磁性体ガイド筒用の、所定の加工精度を有するV溝を加工により形成して、溝付きガラス板を準備する工程;一方の溝付きガラス板のV溝内に光ファイバ芯線及び磁性体ガイド筒をそれぞれ配置して、他方のV溝付きガラス板で一方の溝付きガラス板を覆って、2つの溝付きガラス板を接着剤で固着する工程;接着された溝付きガラス板の端面及び光ファイバの端面を一緒に研磨して、光結合のための平坦な端面を形成する工程を備える。より具体的には、上記のような簡易な工程を通して、機械的に強固な光コネクタを製造できる。
上記の工程においては、溝付きガラス板のV溝内に光ファイバ芯線及び磁性体ガイド筒を入れて光ファイバ芯線及び磁性体ガイド筒を挟み込む際に、ガイドパイプの端部は、溝付きガラス板の縁から約0.1〜0.3μm程度の値で突き出すことが良い。また、光ファイバの端部は、溝付きガラス板の縁から約0.1〜0.3μm程度の値で突き出すことが良い。これらの突出により、溝付きガラス板のガラス面を接着するための接着剤を塗布する際に、当該接着剤が、光ファイバ芯線の端及び磁性体ガイド筒の端に付着することを防ぐことができる。突出した光ファイバ芯線及び磁性体ガイド筒の端部は、溝付きガラス板と一緒に研磨して、光結合のための平坦な端面を形成することができる。光ファイバ芯線及び磁性体ガイド筒の端部の位置決めに加えて、平坦な端面を得ることができる。必要な場合には、研磨面は、光ファイバの延伸方向に対して垂直な面として形成されることができ、或いは垂直面から6度〜8度程度の角度で傾いた面として形成されることができる。また、研磨によれば、平坦面だけでなく、僅かに突状の曲面を形成することもできる。
溝付きガラス板のV溝は、両方のガラス板でなく一方のガラス板に形成するようにしてもよい。ホルダにおいて光ファイバ及びガイドパイプが配列される配列面を基準に上下対称に光ファイバ用のV溝およびガイドパイプ用のV溝を備える2つホルダ用ガラス部材を説明したけれども、V溝は片方のガラス部材に形成されると共に他方のガラス部材には溝形成の加工を行わないようにしてもよい。
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
本実施形態によれば、ガイドピン挿入の妨げを防止できる光学デバイスが提供される。また本実施形態によれば、保持状態と開放状態が簡単に切り替え可能な仮保持機構を具備させた光学デバイスを提供することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、製造中における安定的な光結合を可能にする光通信装置を作製する方法が提供される。本実施形態によれば、安定的な光結合を可能にする光接続部品が提供される。本実施形態によれば、光接続部品を含む光通信装置が提供される。
11…光接続部品、13…光ファイバ、15…ガイド部材、15g…孔、17…ホルダ、17a…一端面、17b…他端面、17c…第1支持部、17d…第2支持部、19…第1部材、21…第2部材、GP…アライメントピン、PG…ガイドピン。

Claims (9)

  1. 光通信装置を作製する方法であって、
    一又は複数の光ファイバ、孔を有する磁性体を備えるガイド部材、並びに前記ガイド部材及び前記光ファイバを支持するホルダを含むスタブデバイスと、一又は複数の光導波路構造及びガイド孔を有する光コネクタと、軸に沿って延在する磁性体を備える整列部材とを含む仮組立物を準備する工程と、
    前記仮組立物に光学的に結合されるべき光学デバイスを準備する工程と、
    磁石装置を用いて前記仮組立物の前記整列部材に磁力を及ぼす工程と、
    前記磁力を及ぼした後に、前記仮組立物を前記光学デバイス上において移動するアクティブ光調芯によって、前記スタブデバイス及び前記光学デバイスの一方を他方に光学的な位置決めを行う工程と、
    前記位置決めの後に、前記光コネクタ及び前記整列部材を前記スタブデバイスから離す工程と、
    を備え、
    前記仮組立物では、前記整列部材が前記スタブデバイスの前記孔及び前記光コネクタの前記ガイド孔内に位置して、前記スタブデバイス及び前記光コネクタは前記整列部材により整列されており、
    前記スタブデバイスは、一端面及び他端面を含み、前記一端面は前記他端面の反対側に位置し、
    前記整列部材に磁力を及ぼす前記工程では、前記スタブデバイスの前記他端面が前記光コネクタに光学的に結合され、
    前記磁石装置は、永久磁石又は電磁石の少なくともいずれかを備える、光通信装置を作製する方法。
  2. 前記ガイド部材の一端は、前記スタブデバイスの前記他端面のところに位置し、
    前記仮組立物を準備する前記工程において、前記整列部材の先端は、前記ガイド部材の前記孔内において、前記スタブデバイスの前記一端面から離れている、請求項1に記載された、光通信装置を作製する方法。
  3. 前記光コネクタは、前記ガイド孔を提供する貫通孔を有する磁性部材を含み、
    前記スタブデバイスの前記孔は、前記他端面から延在する、請求項1又は請求項2に記載された光通信装置を作製する方法。
  4. 前記ホルダは、前記光ファイバを支持する第1支持部、及び前記一端面から前記他端面への方向に延在し前記ガイド部材を支持する第2支持部を含み、
    前記ガイド部材の前記孔は、前記第1支持部の途中で終端する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された光通信装置を作製する方法。
  5. 光接続部品であって、
    一又は複数の光ファイバと、
    一端、他端、及び前記一端から前記他端への方向に延在する孔を有し磁性体を備えるガイド部材と、
    一端面、他端面、前記光ファイバを支持する第1支持部、及び前記ガイド部材を支持する第2支持部を含むホルダと、
    を備え、
    前記第2支持部は、前記一端面から前記他端面への方向に前記他端面から延在し、前記ガイド部材の前記他端は、前記ホルダの前記他端面のところに位置する、光接続部品。
  6. 前記光接続部品は、ピグテール型光コネクタを備える、請求項5に記載された光接続部品。
  7. 前記光接続部品は、スタブデバイスを備える、請求項5に記載された光接続部品。
  8. 前記ガイド部材は、前記ガイド部材の前記一端から前記他端までのいずれかの位置において前記孔に設けられたストッパを備える、請求項5〜請求項7のいずれか一項に記載された光接続部品。
  9. 光通信装置であって、
    光結合素子、及び該光結合素子に光学的に結合された光素子をモノリシックに集積したシリコンフォトニクス半導体素子と、
    前記シリコンフォトニクス半導体素子の前記光結合素子に光学的に結合されており、請求項5〜請求項8のいずれか一項に記載された光接続部品と、
    前記光接続部品を前記シリコンフォトニクス半導体素子に固定する接着部材と、
    を備え、
    前記光接続部品はスタブデバイスを含む、光通信装置。
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