JP2017090680A

JP2017090680A - 光配線接続構造、及び光配線接続方法

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Publication number: JP2017090680A
Application number: JP2015220714A
Authority: JP
Inventors: 青木　剛; Takeshi Aoki; 剛青木; 西沢　元亨; Mototoshi Nishizawa; 元亨西沢; 菅間　明夫; Akio Sugama; 明夫菅間; 秀史村中; Hideshi Muranaka
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-05-25
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: JP6728639B2

Abstract

【課題】ファイバ実装コストを低減した光配線接続構造を提供する。【解決手段】光配線接続構造４０は、光導波路１４と光導波路１４に光学的に結合される回折格子１５が形成された光配線基板１２と、光配線基板１２上に配置され、光導波路１４に入出力される光の光路を変換する光路変換器１３とを有し、光路変換器１３は、光配線基板１２に対して傾斜する傾斜面１３５に形成された凹面ミラー３１を有し、凹面ミラー３１の第１焦点は回折格子１５上に位置し、凹面ミラー３１の第２焦点はファイバ端面位置に位置する。【選択図】図７

Description

本発明は、光配線接続構造と、光配線接続方法に関する。

サーバやスーパーコンピュータにおけるＬＳＩチップ間のデータ通信手段として、光インターコネクトが注目されている。近年の高周波帯域の電気配線による信号伝送では、損失やクロストークが大きく、それらによる波形劣化が生じ、伝送が困難になってきている。このため、近い将来、高速電気配線はパッケージ基板上の配線距離程度に限定され、微小な光トランシーバ部品をパッケージ基板上のＬＳＩチップの直近に配置し、電気信号を光信号に変換してパッケージ基板外部と光信号で送受信する形態になっていくものと予測される。

このような微小な光トランシーバを実現する技術として、シリコンフォトニクスと呼ばれる技術が注目されている。シリコンフォトニクスは、シリコン基板上に光制御機能を有する微小な要素をＣＭＯＳプロセスで形成する技術である。光制御機能を有する要素として、光変調器、光検出器、およびそれらを接続する細線導波路が既に実現しており、さらに、外部光配線である光ファイバとチップとの間の光入出力部も実現されている。

光入出力部の一例として、光配線基板の導波路層に形成された回折格子に対して、光ファイバを回折角度に合わせて保持し、基板垂直方向から接続する構成が知られている（たとえば、特許文献１及び２参照）。また、グレーティング手段で伝搬光を直角に曲げて平行光にし、平行光の側に凸レンズ面を配置して平行光を光ファイバのコアに集光する構成が知られている（たとえば、特許文献３参照）。さらに、外部光通信構造とフォトデバイスの間に光を導く凹状反射面を有する光電子インターフェース装置が知られている（たとえば、特許文献４参照）。

特開２０１３−２４３６４９号公報特開２０１１−１０７３８４号公報特開２０１５−１０７３８４号公報特開平７−５６０６１号公報

図１に示す従来の光ファイバの接続構成では、光コネクタ１０８に保持された光ファイバ１２１を、光配線基板１１２に形成された回折格子１１５の光入出力位置に高精度に位置合わせする。さらに、回折格子１１５からの光の出射角度に合わせて、光コネクタ１０８を光配線基板１１２上に立てながら角度および位置を高精度に調整し、光ファイバ１２１と光導波路１１４を光学的に接続する。そのため、ファイバ実装コストが高いという問題がある。

そこで、ファイバ実装コストを低減した光配線接続構造を提供することを課題とする。

本発明の一態様では、光配線接続構造は、
光導波路と、前記光導波路に光学的に結合される回折格子が形成された光配線基板と、
前記光配線基板上に配置され、前記光導波路に入出力される光の光路を変換する光路変換器と、
を有し、前記光路変換器は、
前記光配線基板に対して傾斜する傾斜面に形成された凹面ミラー、
を有し、
前記凹面ミラーの第１焦点は前記回折格子上に位置し、前記凹面ミラーの第２焦点は、ファイバ端面位置に位置する、
ことを特徴とする。

上記の構成により、ファイバ実装コストを低減した光配線接続構造が提供される。

従来の光ファイバの接続構成を示す図である。実施形態の光ファイバの接続構成が適用されるシステムボードの図である。図２のシステムボードに搭載される光トランシーバの模式図である。図３の光トランシーバで用いられる光配線基板の三面図である。図４の光配線基板に光路変換器を配置した状態を示す三面図である。図５の光路変換器にテープファイバを搭載した状態を示す三面図である。光路変換器で光導波路とファイバコアとを結合する光路を示す図である。光路変換器のミラー部材の変形例を示す図である。光路変換器の光ファイバガイドの変形例を示す図である。光ファイバの実装状態を説明する図である。多心光コネクタを用いて接続した状態を示す図である。図１１の光コネクタを嵌合状態で接着固定した態様を示す図である。

以下で、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図２は、実施形態の光ファイバの接続構造が適用されるシステムボード１を示す図である。図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ'断面図である。図２では直交座標系のＸＹＺ座標系を示す。

システムボード１は、サーバ、スーパーコンピュータ等の情報処理装置に用いられ、通常はラック等に複数のシステムボード１が組み込まれる。システムボード１は、ボード基板２、パッケージ基板３、ＬＳＩ（Large-Scale Integration：大規模集積）チップ５、光トランシーバ１０、及びテープファイバ２０を含む。テープファイバ２０は光伝送路としての光ファイバ２１をまとめて保持し、光コネクタ８によってパッケージ基板３に接続されている。ＬＳＩチップ５や光トランシーバ１０等の発熱部品上にヒートシンク９が搭載されていてもよい。ヒートシンク９に替えて、水冷用のクーリングプレート等、任意の冷却機構が搭載されてもよい。

ボード基板２上には、１以上のパッケージ基板３がボールグリッドアレイ（ＢＧＡ：Ball Grid Array）等の突起電極によって実装されている。図２では図示の便宜上、単一のパッケージ基板３のみを示している。パッケージ基板３上に、ＬＳＩチップ５が実装されている。ＬＳＩチップ５とともにその他の電子部品が搭載されていてもよい。チップ間、あるいはボード間は、光トランシーバ１０、光コネクタ８、及びテープファイバ２０を含む光インターコネクトにより相互接続されている。

図２の例では、ＬＳＩチップ５の対向する辺（Ｙ方向）に沿って、光トランシーバ１０が４つずつ配置されているが、この例に限定されない。各光トランシーバ１０は、ＬＳＩチップ５と対向する側でＬＳＩチップ５と電気的に接続され、光コネクタ８によりテープファイバ２０の光ファイバ２１と光学的に接続されている。

ＬＳＩチップ５内の回路から出力される高速電気信号は、対応する光トランシーバ１０で高速変調された光信号に変換される。光信号は光ファイバ２１によって、たとえば他のパッケージ基板３に搭載されるＬＳＩチップ５近傍の他の光トランシーバ１０に伝送される。当該他の光トランシーバ１０で受信された光信号は電気信号に変換され、対応するＬＳＩチップ５内の回路に入力される。図２のように複数の光ファイバ２１がテープファイバ２０で保持されている場合は、チップ間またはボード間で複数チャネルの光信号が伝送される。

図３は、図２の光トランシーバ１０の模式図である。光トランシーバ１０は、光信号の送受信機能と、光電気変換機能を有する。光トランシーバ１０は、パッケージ基板３上でＬＳＩチップ５に隣接して、ＢＧＡ等の突起電極７により実装されている。光トランシーバ１０とＬＳＩチップ５は、ＬＳＩチップ５の突起電極６、パッケージ基板３に形成されている図示しない配線、及び突起電極７を介して電気的に接続されている。

光トランシーバ１０は、サブパッケージ基板１１上に搭載される光源１７と、チップ１８と、光配線基板１２を有する。チップ１８はＬＳＩチップ５に近い側に配置され、ドライバ（図中「ＤＲＶ」と表記）及び増幅器（図中「ＡＭＰ」と表記）を有する。光配線基板１２上には、光変調器（図中「ＭＯＤ」と表記）や光検出器（図中「ＰＤ」と表記）を含む光回路１６と、光回路１６から光配線基板１２のエッジ近傍に延びる光導波路１４が形成されている。光回路１６と光導波路１４は、シリコンフォトニクス技術で一体形成されていてもよい。光配線基板１２と、この光配線基板１２上に形成される光学的要素を含めて、「導波路チップ」と称してもよい。

チップ１８上のドライバ（ＤＲＶ）及び増幅器（ＡＭＰ）と、光配線基板１２の光回路１６は、チップ１８及び光配線基板１２を貫通するＴＳＶ（Through Silicon Via）とＢＧＡ及びサブパッケージ基板１１によって、電気的に接続されている。あるいは、チップ１８と光配線基板１２はワイヤボンディング等で接続されてもよい。

光源１７と、光配線基板１２上の光回路１６は、図示しない光ファイバやフレキシブル導波路等を用いて光学的に接続されている。光源としては、たとえばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：面発光レーザ）を用いることができる。

動作時に、ＬＳＩチップ５から出力されるデータ通信用の電気信号は、チップ１８のドライバ（ＤＲＶ）に供給され、光変調器駆動用の高速駆動信号が生成される。高速駆動信号は、サブパッケージ基板１１を介して、光回路１６の光変調器（ＭＯＤ）に設けられた電極に印加される。光源１７から出力された光は光変調器に入射し、ドライバから供給される高速駆動信号で変調されて光信号が生成される。光信号は光導波路１４を伝搬して、光路変換器１３により、対応する光ファイバ２１に光学的に結合される。この光路変換器１３は、実施形態の特徴の一つであり、その詳細は図４以降を参照して後述する。

図３では、多心の光ファイバ２１が被覆２４でリボン状にまとめられたテープファイバ２０が用いられている。テープファイバ２０の先端の被覆２４は剥離され、露出された光ファイバ２１が光コネクタ８内に保持されている。受信時に、光ファイバ２１から光回路１６に入力される光信号は、光検出器（ＰＤ）で電流に変換され、チップ１８の増幅器（たとえばトランスインピーダンスアンプ）で電圧信号に変換される。電圧信号は、ＬＳＩチップ５に入力される。

図３のように、ドライバ及び増幅器を含むチップ１８と、光回路１６をＬＳＩチップ５に近い側に配置し、光導波路１４にて光ファイバ２１と接続するエッジ側と接続することで、電気信号の伝送区間を最小限にして、光信号による高速通信を実現する。

図４は、光路変換器１３を省略した状態の光配線基板１２のインターフェース部分の模式図である。図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は光伝搬軸（Ｘ軸）方向から見たときの正面図、図５（Ｃ）はＡ−Ａ'断面図である。光回路１６（図３参照）から延びる光導波路１４は、その先端部に光入出力部としての回折格子１５を有する。光導波路１４と回折格子１５は、たとえばシリコン細線で形成されている。図５の例では、光導波路１４の先端部に扇状に広がるスラブ領域が設けられ、スラブ領域の円弧に沿って回折格子１５が形成されている。回折格子１５の溝深さとデューティ比（溝周期に対する溝幅）は、用いる波長に応じて設定されている。回折格子１５は、光ファイバ２１等の外部光配線との間のインターフェースとして機能する。

回折格子１５において、光は光配線基板１２の垂線方向（Ｚ軸方向）から一定角度エッジ１２ｅ側（Ｘ方向）に傾いた斜め上方から入出力される。光入出力として回折格子１５を用いることで、ウェハ製造プロセスの途中で実際の光を用いて光導波路１４の検査を行えるという利点がある。ウェハプロセスの不具合がわかるため、製造プロセスの条件決定が容易になり、前工程での不良品を除外することができる。

光導波路１４と回折格子１５を含む光配線基板１２の全表面は、保護膜１９で覆われている。保護膜１９は、たとえばシリコン酸化物（ＳｉＯ2）等の透明な材料をスパッタリング法等で堆積させ、表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）で平坦化して形成される。

図５は、光路変換器１３が配置された状態の光配線基板１２を示す。図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）は光伝搬軸（Ｘ軸）方向から見たときの正面図、図５（Ｃ）はＡ−Ａ'断面図である。図５の構成例では、光路変換器１３の本体１３０は、伝搬光に対して透過率の高い透明な材料で形成される。また、本体１３０の材料は、保護膜１９の屈折率と同等または近接する屈折率を有する材料が望ましい。一例として、ポリイミド、アクリル、エポキシ系樹脂等が用いられ、光波長によってはこれらの材料のフッ化物を用いてもよい。さらに、シリカ等のフィラーが充填された樹脂や、アモルファスシリカ等のガラスを成型したものを用いてもよい。図８を参照して後述する変形例の場合は、光路変換器１３の本体１３０は必ずしも透明色である必要はなく、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）等の結晶性樹脂や、ＡＢＳ（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene）樹脂等を用いてもよい。

光路変換器１３は、光配線基板１２の基板面に対して傾斜する傾斜面１３５と、傾斜面１３５に形成された凸レンズ状の突起１３２を有する。突起１３２は、回折格子１５の位置と回折特性に応じたサイズ、曲率半径を有する。図５の例では、４個の突起１３２が光伝搬軸（Ｘ方向）と直交するＹ方向に一列に配置されている。傾斜面１３５の一部領域にミラー部材３０が形成され、突起１３２を覆っている。ミラー部材３０は白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の反射率の高い金属膜、あるいは多層の誘電体反射膜である。この意味で、ミラー部材３０を「反射部材」と称してもよい。ミラー部材３０は、マスキングシートやドライフィルム等を用いてリフトオフプロセスで形成することができる。ミラー部材３０と突起１３２の界面が凹面ミラー３１となる。

光路変換器１３の傾斜面１３５と反対側に、光ファイバ２１を案内するガイド溝１３４とファイバ突き当て面１３１を有する光ファイバガイド１４０が形成されている。一例として、ガイド溝１３４の断面形状は矩形であるが、Ｖ字型やＵ字型の断面形状としてもよい。ファイバ突き当て面１３１は、凹面ミラー３１の一方の焦点位置に位置し、他方の焦点位置に回折格子１５が位置する。ガイド溝１３４で光ファイバ２１を突き当て面１３１まで案内することで、回折格子１５と凹面ミラー３１で反射される光を、光ファイバ２１のコアに結合させる。すなわち、凹面ミラー３１は、一方の焦点を光ファイバガイド１４０で規定されるファイバ端面位置に有し、他方の焦点を回折格子１５上に有するように設計されている。

図６は、図５の光路変換器１３に光ファイバ２１を実装した状態を示す。この例では４心のテープファイバ２０が用いられる。テープファイバ２０の被覆２４の一部が剥離されて光ファイバ２１の先端部が露出する。光ファイバ２１はそれぞれ対応するガイド溝１３４に嵌め込まれ、光配線基板１２の基板面と水平に保持される。光ファイバ２１として、石英のシングルモードファイバ、マルチモードファイバ、プラスチックオプティカルファイバなど、所望の光ファイバを用いることができる。

図７は、実施形態の光配線接続構造４０を示す。光配線接続構造４０は図示の便宜上、図６の１チャンネルに着目して描かれている。光配線接続構造４０は、光配線基板１２上に形成され先端に回折格子１５を有する光導波路１４と、光配線基板１２上に配置されて光導波路１４を光ファイバ２１に光学的に結合する光路変換器１３とを含む。

光路変換器１３は、光ファイバを案内する光ファイバガイド１４０（図５参照）と、傾斜面１３５に形成された凹面ミラー３１を有する。上述のように、凹面ミラー３１の一方の焦点は、回折格子１５に位置し、凹面ミラー３１の他方の焦点はファイバ突き当て面１３１上に位置する。

回折格子１５からの出射光は、光路変換器１３の透明な本体１３０の内部を通って、広がりながら傾斜面１３５の突起１３２に形成された凹面ミラー３１に入射する。凹面ミラー３１は、出射光の光路ＬＰ_１を、光配線基板１２の基板面とほぼ平行な光路方向ＬＰ_２に変換する。回折格子１５から出力された光の広がりは、凹面ミラー３１あるいは凸レンズ状の突起１３２の曲率によって、光ファイバ２１のコア２３に伝搬できる角度に変換される。凹面ミラー３１の焦点は、ファイバ突き当て面上で、ガイド溝１３４の垂直断面のほぼ中心に位置する。光ファイバ２１の実装時に、光ファイバ２１の外周がガイド溝１３４の側壁と底面に接触し、光ファイバ２１の先端がファイバ突き当て面１３１に当接することで、コア２３は自己整合的に凹面ミラー３１の焦点位置に位置する。この構成により、回折格子１５と光ファイバ２１を狭い空間で光路変換しながら高効率に光結合することができる。

実施形態の光路変換器１３と光配線接続構造４０は、回折格子１５の製造ばらつきを吸収することができるという効果も有する。シリコンフォトニクスで形成される微小な回折格子１５では、製造プロセスの僅かなばらつきにより、出射角度が大きく変わることがある。実施形態の光配線接続構造４０では、回折格子１５を凹面ミラー３１の焦点近傍に配置することで、製造ばらつきによる光路ずれ（あるいは出射角度のずれ）が発生しても、光ファイバ２１のコア２３の位置に一意的に集光することができる。

光路変換器１３は、出射成型等により一体成型することができる。出射成型された光路変換器１３をフリップチップボンダ等で光配線基板１２上に搭載することで、回折格子１５に対して正確な搭載位置に位置決めすることができる。

光路変換器１３は、インプリント技術を用いてウェハ上に一括して形成することも可能である。この場合、各チップ領域に光導波路１４と回折格子１５が形成され、全面が保護膜１９で覆われたウェハ上に、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の液状ポリマーを塗布する。光路変換器１３の反転パターンを有するモールドをウェハに塗布された液状ポリマーに押圧し、パターンを転写することで、各チップ領域に光路変換器１３を一括成型することができる。インプリント技術を用いることで、部品コストも実装コストも安価になる。また、直接ウェハ上に形成されるので、搭載精度が緩和される。

図８は、光路変換器１３の変形例１として、光路変換器１３Ａを示す。図５と同じ構成要素には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。光路変換器１３Ａの本体１３０は、凸レンズ状の突起１３２に替えて、傾斜面１３５に形成された凹レンズ状の窪み１３３を有する。また、図８の例では、光配線基板１２と接する底面の回折格子１５に対応する部分は中空１３６になっている。中空１３６と窪み１３３は、射出成型またはインプリントによって本体１３０と同時に形成される。

傾斜面１３５の一部領域にミラー部材３０が形成され、窪み１３３を覆っている。ミラー部材３０は、図５〜図７の例と同様に、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の反射率の高い金属膜、あるいは多層の誘電体反射膜である。窪み１３３に形成されたミラー部材３０が凹面ミラー３３となる。ミラー部材３０は、本体１３０の底面の中空１３６を利用して、裏面からスパッタ、真空蒸着等で形成することができる。

凹面ミラー３３の一方の焦点は、回折格子１５に位置し、他方の焦点はファイバ突き当て面を含む面上に位置する。

光ファイバ２１の実装時は、図７を参照して説明したのと同様に、光ファイバ２１をガイド溝１３４に挿入して、光ファイバ２１の端面をファイバ突き当て面１３１に当接させる。これにより、光ファイバ２１の端面は、ファイバ突き当て面１３１を含む面内に位置する。回折格子１５を出射する光は、本体１３０の底面に形成された中空１３６を通って凹面ミラー３３に入射する。出射光の光路は凹面ミラー３３で変換されて、光配線基板１２の基板面にほぼ平行な光路となり、光ファイバ２１のコア２３に入射する。

図８の構成でも、光ファイバ２１のコア２３を自己整合的に凹面ミラー３３の焦点位置に位置させて、部品コストと実装コストを低減することができる。なお、本体１３０が光透過性の材料で形成される場合は、必ずしも本体底面に中空１３６を設けなくてもよい。回折格子１５とファイバ端面との間の界面の数を減らすという観点からは、光透過性の本体１３０を用いる場合でも中空１３６を設けてもよい。図１０以降を参照して後述するように、接着剤を用いて光ファイバを光路変換器１３または１３Ｂに固定する場合は、接着剤により中空１３６及び空気層を充填することも可能である。

図９は、変形例２として、光路変換器１３Ｂを示す。光路変換器１３Ｂは、ガイド溝１３４に溝幅拡張のためのテーパ１３７が形成された光ファイバガイド１４０Ｂを有する。テーパ１３７はガイド溝１３４の入り口側（ファイバ突き当て面１３１と反対側）に形成されている。テーパ１３７を設けることで、被覆２４を剥離した多心のテープファイバ２０の搭載が容易になる。テープファイバ２０は、被覆２４を剥離すると、各光ファイバ２１の自重によって先端がしなり、光ファイバ２１のピッチが被覆２４で保持されている部分と異なる場合がある。テーパ１３７を設けることで、多心のテープファイバ２０の先端で光ファイバ２１のピッチが維持されていない場合でも、光ファイバ２１を光路変換器１３Ｂに容易に実装することができ、組立コストの削減が期待される。

テーパ１３７での光ファイバ２１のしなりや、光ファイバ２１自体のばらつきにより、露出された光ファイバ２１の先端がファイバ突き当て面１３１に達しないチャネルもあり得る。光ファイバ２１の端面とファイバ突き当て面１３１の間に空気が介在すると、屈折率差による反射損失が発生し、チャネル間で損失がばらついてしまう。そこで、光ファイバ２１と光路変換器１３Ｂの間に透明な接着剤を充填して、反射損失の影響を低減し、チャネル間の損失ばらつきを抑制する。図５〜図７の光路変換器１３や、図８の光路変換器１３Ａの構成でも、光ファイバ２１の端面とファイバ突き当て面１３１の間に空気層が有る場合は、透明接着剤を充填してもよい。また、図８の中空１３６及び凹面ミラー３３の構成と、図９のテーパ１３７を有する光ファイバガイド１４０Ｂを組み合わせてもよい。

図１０は、光ファイバ２１の実装方法の一例を示す。先端部の被覆２４が剥離された光ファイバ２１をガイド溝１３４（図５、８、９参照）に挿入する。光ファイバ２１をガイド溝１３４内で滑らせて、ファイバ突き当て面１３１に押し当てることで、高効率の光結合が実現する。

テープファイバ２０の被覆２４を含む光ケーブルの重量により、光ファイバ２１の先端部がガイド溝１３４の底面に密着しないことがある。テープファイバ２０を固定するために、抑え部材４２を用いてテープファイバ２０を保持しながら、接着剤で接着する実装方法が有効である。接着層４１により、抑え部材４２とテープファイバ２０が一体的に光路変換器１３に接着される。

図１０の構成に、図８の凹面ミラー３３を有する光路変換器１３Ａを適用してもよい。この場合、接着層４１として、光透過性で光ファイバ２１のコア２３の屈折率に近い材料を用いる。接着層４１が回折格子１５と光ファイバ２１との間の中空及び空間を満たすことで、光伝達媒体の屈折率差を小さくして損失を低減できる。

図１１は光コネクタ５０を用いて、接続した態様を示している。光コネクタ５０は、たとえば多心のテープファイバ２０を実装した多心コネクタである。光コネクタ５０は、ファイバ先端側の底面に形成されたフック５２と、ファイバ先端側の上面に形成された押圧部５３と、後端側の底面に形成された突起５１を有する。パッケージ基板３には、あらかじめ穴６１と穴６２が形成されており、斜め上方からフック５２と突起５１を穴６２と６１にそれぞれ嵌め込む。これにより、光ファイバ２１を光路変換器１３に搭載しながら、光コネクタ５０とテープファイバ２０を含む光伝送路を光トランシーバ１０に接続することができる。光コネクタ５０の押圧部５３で、光ファイバ２１を光路変換器１３のガイド溝１３４に押し付けながら、着脱式の嵌合を実現する。光コネクタ５０は柔軟性のあるアクリルやＰＯＭ（ポリオキシメチレン：Polyoxymethylene）等を用いて、射出成型で作製することができる。

図１２は、図１１の光コネクタ５０を嵌合状態で、パッケージ基板３に接着固定した態様を示す。図１２の構成では、図１０のように押え部材４２で光ファイバ２１を押えながらの接着が不要となり、組立工数を削減できる。接着層７１として、透明なエポキシ等を用いることで強固な接着が可能となる。図８の光路変換器１３Ａを用いる場合は、接着層７１により中空１３６や空気層を充填して屈折率差を小さくすることができる。

以上、述べてきた構成は、シリコンフォトニクス技術を想定したほんの一例であり、これらの例に限定されない。実施形態の光路変換器１３（または１３Ａまたは１３Ｂ）と、光配線接続構造４０は、シングルモードファイバだけでなく、マルチモードファイバにも適用できる。また、光ファイバ２１は必ずしも光配線基板１２の基板面と水平に保持されなくてもよく、基板表面のやや斜め上方から光路変換器１３の光ファイバガイド１４０に挿入される構成としてもよい。この場合は、凹面ミラー３１または３３の曲率を調整して、斜めに保持される光ファイバのコアを光が伝送できる位置に凹面ミラー３１または３３の焦点を置く。また、図１０のファイバ押さえ構成や、図１１及び図１２のコネクタ接続構成に、図８の凹面ミラー３３の構成を適用できることはいうまでもない。これら以外にも実施例の構成を実現する上で当業者にとって想達される様々な変形、代替、組み合わせも本発明に含まれる。

以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
光導波路と、前記光導波路に光学的に結合される回折格子が形成された光配線基板と、
前記光配線基板の上に配置され、前記光導波路に入出力される光の光路を変換する光路変換器と、
を有し、前記光路変換器は、
前記光配線基板に対して傾斜する傾斜面に形成された凹面ミラーを有し、
前記凹面ミラーの第１焦点は前記回折格子上に位置し、前記凹面ミラーの第２焦点はファイバ端面位置に位置することを特徴とする光配線接続構造。
（付記２）
ファイバ突き当て面と、前記ファイバ突き当て面から延びるガイド溝を有する光ファイバガイド、
をさらに有し、
前記第２焦点は、前記ファイバ突き当て面を含む面内で前記ガイド溝の中心に位置することを特徴とする付記１に記載の光配線接続構造。
（付記３）
前記凹面ミラーは、前記傾斜面に形成された凸レンズ状の突起と、前記突起を覆う反射部材で形成されることを特徴とする付記１または２に記載の光配線接続構造。
（付記４）
前記凹面ミラーは、前記傾斜面に形成された凹レンズ状の窪みと、前記窪みを覆う反射部材で形成されることを特徴とする付記１または２に記載の光配線接続構造。
（付記５）
前記光路変換器は、前記凹面ミラーと前記光ファイバガイドが一体形成された光透過性の本体を有することを特徴とする付記２に記載の光配線接続構造。
（付記６）
前記本体は、前記第１焦点に対応する位置に中空を有することを特徴とする付記５に記載の光配線接続構造。
（付記７）
前記ガイド溝は、前記ファイバ突き当て面と反対側にテーパを有することを特徴とする付記２に記載の光配線接続構造。
（付記８）
前記傾斜面は、前記ガイド溝の数に応じた数の前記凹面ミラーの配列を有することを特徴とする付記２に記載の光配線接続構造。
（付記９）
前記光ファイバガイドに挿入される光ファイバと、
前記光ファイバを前記光ファイバガイドに対して押圧する押圧部材と、
前記光ファイバと前記押圧部材を前記光路変換器に固定する接着層、
とを有することを特徴とする付記１〜８の何れかに記載の光配線接続構造。
（付記１０）
前記光ファイバガイドに挿入される光ファイバと、
前記光ファイバを保持する光コネクタと、
前記光コネクタを前記光路変換器に固定する接着層と、
を有することを特徴とする付記１〜８の何れかに記載の光配線接続構造。
（付記１１）
光導波路と前記光導波路に光学的に結合される回折格子が形成された光配線基板上に、前記光導波路に入出力される光の光路を変換する光路変換器であって、光ファイバガイドと前記光配線基板に対して傾斜する傾斜面に設けられた凹面ミラーとを有する光路変換器を配置し、
前記光ファイバガイドに光ファイバを挿入して、前記光ファイバと前記光導波路を光学的に接続し、
前記凹面ミラーの第１焦点は前記回折格子上に位置し、前記光ファイバの前記光ファイバガイドへの挿入により、前記凹面ミラーの第２焦点を前記光ファイバのファイバ端面に位置させる、
ことを特徴とする光配線接続方法。
（付記１２）
前記光路変換器は成型法で別途形成されて、前記光配線基板上に搭載されることを特徴とする付記１１に記載の光配線接続方法。
（付記１３）
前記光路変換器は、インプリント法で前記光配線基板上に形成されることを特徴とする付記１１に記載の光配線接続方法。

８、５０光コネクタ
１２光配線基板
１３光路変換器
１５回折格子
３０ミラー部材（反射部材）
３１、３３凹面ミラー
４０光配線接続構造
１３０本体
１３１ファイバ突き当て面
１３２突起
１３３窪み
１３４ガイド溝
１３５傾斜面
１３６中空
１４０、１４０Ｂ光ファイバガイド

Claims

光導波路と、前記光導波路に光学的に結合される回折格子が形成された光配線基板と、
前記光配線基板の上に配置され、前記光導波路に入出力される光の光路を変換する光路変換器と、
を有し、前記光路変換器は、
前記光配線基板に対して傾斜する傾斜面に形成された凹面ミラー
を有し、
前記凹面ミラーの第１焦点は前記回折格子上に位置し、前記凹面ミラーの第２焦点は、ファイバ端面位置に位置する、
ことを特徴とする光配線接続構造。
ファイバ突き当て面と、前記ファイバ突き当て面から延びるガイド溝を有する光ファイバガイドを有し、
前記第２焦点は、前記ファイバ突き当て面を含む面内で前記ガイド溝の中心に位置することを特徴とする請求項１に記載の光配線接続構造。
前記凹面ミラーは、前記傾斜面に形成された凸レンズ状の突起と、前記突起を覆う反射部材で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光配線接続構造。
前記凹面ミラーは、前記傾斜面に形成された凹レンズ状の窪みと、前記窪みを覆う反射部材で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光配線接続構造。
前記光路変換器は、前記凹面ミラーと前記光ファイバガイドが一体形成された光透過性の本体を有することを特徴とする請求項２に記載の光配線接続構造。
前記本体は、前記第１焦点に対応する位置に中空を有することを特徴とする請求項５に記載の光配線接続構造。
光導波路と前記光導波路に光学的に結合される回折格子が形成された光配線基板上に、前記光導波路に入出力される光の光路を変換する光路変換器であって、光ファイバガイドと前記光配線基板に対して傾斜する傾斜面に設けられた凹面ミラーとを有する光路変換器を配置し、
前記光ファイバガイドに光ファイバを挿入して、前記光ファイバと前記光導波路を光学的に接続し、
前記凹面ミラーの第１焦点は前記回折格子上に位置し、前記光ファイバの前記光ファイバガイドへの挿入により、前記凹面ミラーの第２焦点を前記光ファイバのファイバ端面に位置させる、
ことを特徴とする光配線接続方法。