JP2018072514A - 光部品、光装置、及び光装置を作製する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド部材を保持するホルダの構成部材の剥離の可能性を低減できる光部品を提供する。【解決手段】光部品は、第１端及び第２端を有するホルダと、ホルダ内において第１端から第２端へ向かう第１軸の方向に延在すると共にホルダ内において基準面に沿って配置される複数の光ファイバと、ホルダによって保持されたガイド部材とを備える。ホルダは、第１部材及び第２部材を有し、ガイド部材は、第１軸の方向に延在するように第１部材の第１溝と第２部材の第２溝との間に設けられる。第１溝は、第１支持面及び第２支持面を含み、第１溝の第１支持面及び第２支持面は、ガイド部材の側面を支持する。第２溝は、第３支持面、及び一又は複数の追加面からなり、第２溝の第３支持面は、基準面に対して傾斜し、第２溝の第３支持面は、ガイド部材の側面を支持し、第２溝の追加面は、ガイド部材の側面から離れている。【選択図】図１

Description

本発明は、光部品、光装置、及び光装置を作製する方法に関する。

特許文献１は、光ファイバアレイ及びその製造方法に関する。

国際公開第０２／０７９８３１号

特許文献１に開示された光ファイバアレイは、Ｖ溝基板と上蓋基板とを備える。Ｖ溝基板は、ガイドピン用Ｕ溝と光ファイバ用Ｖ溝とを有し、上蓋基板は、Ｕ溝上に配置されるガイドピンと、Ｖ溝上に配置される光ファイバとを押さえる。この光ファイバアレイでは、ガイドピンによる光ファイバの位置決めが可能であり、Ｖ溝基板と上蓋基板とが接着剤によって接着される。

発明者等の知見は、以下のものである。ガイドピンの熱膨張係数は、Ｖ溝基板及び上蓋基板の熱膨張係数と異なる。光ファイバアレイの温度変化により、ガイドピンと、Ｖ溝基板及び上蓋基板を含むホルダとの間に熱応力が生じて、この熱応力は、Ｖ溝基板と上蓋基板とを剥離させる可能性がある。

本発明の一側面は、上記の背景に基づき為されたものであり、ガイド部材を保持するホルダの構成部材の剥離の可能性を低減できる光部品を提供することを目的とする。本発明の別の側面は、上記の光部品を含む光装置を提供することを目的とする。本発明の別の側面は、上記の光装置を作製する方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る光部品は、第１端及び第２端を有するホルダと、前記ホルダ内において前記第１端から前記第２端へ向かう第１軸の方向に延在すると共に前記ホルダ内において基準面に沿って配置される複数の光ファイバと、前記ホルダによって保持されたガイド部材と、を備え、前記ホルダは、第１部材及び第２部材を有し、前記第１部材は、前記基準面の方向に延在する主面、及び前記第１軸の方向に延在する第１溝を含み、前記第２部材は、前記基準面の方向に延在する主面、及び前記第１軸の方向に延在する第２溝を含み、前記ガイド部材は、前記第１軸の方向に延在するように前記第１部材の前記第１溝と前記第２部材の前記第２溝との間に設けられ、前記第１溝は、第１支持面及び第２支持面を含み、前記第１溝の前記第１支持面及び前記第２支持面は、前記ガイド部材の側面を支持し、前記第２溝は、第３支持面、及び一又は複数の追加面からなり、前記第２溝の前記第３支持面は、前記基準面に対して傾斜し、前記第２溝の前記第３支持面は、前記ガイド部材の前記側面を支持し、前記第２溝の前記追加面は、前記ガイド部材の前記側面から離れている。

本発明の別の側面に係る光装置は、光部品と、前記光部品に光学的に結合される半導体光デバイスと、を備える。

本発明の別の側面に係る光装置を作製する方法は、光部品と、半導体光デバイスとを準備する工程と、前記光部品及び前記光コネクタを前記半導体光デバイスに光学的に結合させるようにアクティブ調芯を行う工程と、前記アクティブ調芯の後に、前記光部品を前記半導体光デバイスに固定する工程と、前記固定の後に、前記光部品及び前記半導体光デバイスにリフローの熱処理を行う工程と、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、ガイド部材を保持するホルダの構成部材の剥離の可能性を低減できる光部品が提供される。本発明の別の側面によれば、上記の光部品を含む光装置が提供される。本発明の別の側面によれば、上記の光装置を作製する方法が提供される。

図１は、実施形態に係る光部品を模式的に示す図である。 図２は、図１の光部品の構成部品を模式的に示す図である。 図３は、実施形態に係る光部品の別形態の正面図を示す図である。 図４は、図１に示された破線ＤＢに囲まれたエリアを示す図である。 図５は、実施形態に係る光部品におけるホルダ及びガイド部材の配置、並びにホルダとガイド部材との間に生じる熱応力を模式的に示す図である。 図６は、実施形態に係る光部品におけるホルダ及びガイド部材の配置、並びにホルダとガイド部材との間に生じる熱応力を模式的に示す図である。 図７は、実施形態に係る光部品の作製方法における主要な工程を示す図である。 図８は、実施形態に係る光装置の作製方法における主要な工程を示す図である。 図９は、実施形態に係る光装置の作製方法における主要な工程を示す図である。

引き続き、いくつかの具体例を説明する。

一形態に係る光部品は、（ａ）第１端及び第２端を有するホルダと、（ｂ）前記ホルダ内において前記第１端から前記第２端へ向かう第１軸の方向に延在すると共に前記ホルダ内において基準面に沿って配置される複数の光ファイバと、（ｃ）前記ホルダによって保持されたガイド部材と、を備え、前記ホルダは、第１部材及び第２部材を有し、前記第１部材は、前記基準面の方向に延在する主面、及び前記第１軸の方向に延在する第１溝を含み、前記第２部材は、前記基準面の方向に延在する主面、及び前記第１軸の方向に延在する第２溝を含み、前記ガイド部材は、前記第１軸の方向に延在するように前記第１部材の前記第１溝と前記第２部材の前記第２溝との間に設けられ、前記第１溝は、第１支持面及び第２支持面を含み、前記第１溝の前記第１支持面及び前記第２支持面は、前記ガイド部材の側面を支持し、前記第２溝は、第３支持面、及び一又は複数の追加面からなり、前記第２溝の前記第３支持面は、前記基準面に対して傾斜し、前記第２溝の前記第３支持面は、前記ガイド部材の前記側面を支持し、前記第２溝の前記追加面は、前記ガイド部材の前記側面から離れている。

この光部品によれば、一又は複数の追加面が、ガイド部材の側面から離れているので、ガイド部材は、第１部材の第１溝内及び第２部材の第２溝内において、第１支持面、第２支持面及び第３支持面によって支持される。ガイド部材は、第１部材及び第２部材の材料と異なる材料を備えるので、光部品における温度変化は、ホルダ内のガイド部材とホルダとの間に、ガイド部材からホルダに向かう熱応力を生成する。過度の熱応力は、貼り合わされた第１部材及び第２部材の剥離を引き起こす。第１支持面、第２支持面及び第３支持面におけるそれぞれの熱応力を、第１熱応力、第２熱応力及び第３熱応力として参照する。第１溝では、第１熱応力及び第２熱応力の各々は、基準面に平行な平行成分及び基準面に垂直な垂直成分に分けられる。第１熱応力の平行成分は、第２熱応力の平行成分と逆向きである。第１熱応力の垂直成分及び第２熱応力の垂直成分は同じ方向に向くので、これらの垂直成分の合力は個々の垂直成分の加算である。これら垂直成分の合力は、第１支持面及び第２支持面の傾斜に関連する。第２溝では、第３熱応力は、第３支持面の傾斜に応じた平行成分及び垂直成分を有する。第３熱応力の垂直成分は、第１熱応力の垂直成分及び第２熱応力の垂直成分の合力と逆向きである。第２溝の第３支持面の傾斜によれば、この熱応力の垂直成分の大きさが小さくなる。第３熱応力の平行成分は、第１熱応力の平行成分及び第２熱応力の平行成分の合力の大きさに関係なく、ゼロではない値を有する。第２溝の第３支持面の傾斜によれば、第２溝の第３支持面における熱応力が基準面の平行方向の成分を持つことを可能にし、垂直方向の熱応力の成分は減少する。

一形態に係る光部品では、前記第２溝の前記追加面と前記ガイド部材の前記側面との間に樹脂を更に備えてもよい。

この光部品によれば、第２溝の一又は複数の追加面と、ガイド部材の側面との間に設けられる材料は、樹脂であることができる。

一形態に係る光部品では、前記ガイド部材は、金属を含み、前記第１部材は、ガラス又はセラミックスを含んでもよい。

この光部品によれば、ガイド部材が金属を含み、第１部材がガラス又はセラミックスを含むことができる。

一形態に係る光部品では、前記ガイド部材は、ガイドピンであってもよい。

この光部品によれば、ガイド部材は、ガイドピンであることができる。

一形態に係る光部品では、前記ガイド部材は、ガイドパイプであってもよい。

この光部品によれば、ガイド部材は、ガイドパイプであることができる。

別形態に係る光装置は、前記光部品と、前記光部品に光学的に結合される半導体光デバイスと、を備える。

この光装置によれば、半導体光デバイスが光部品を用いて光の送信及び／又は受信を行うことができる。

別形態に係る光装置では、前記半導体光デバイスは、シリコンフォトニクス素子を含んでもよい。

この光装置によれば、シリコンフォトニクス素子が光部品を用いて光の送信及び／又は受信を行うことができる。

別形態に係る光装置を作製する方法は、光部品と、半導体光デバイスとを準備する工程と、前記光部品及び光コネクタを前記半導体光デバイスに光学的に結合させるようにアクティブ調芯を行う工程と、前記アクティブ調芯の後に、前記光部品を前記半導体光デバイスに固定する工程と、前記固定の後に、前記光部品及び前記半導体光デバイスにリフローの熱処理を行う工程と、を備える。

この光装置を作製する方法によれば、高温なリフローの熱処理に耐えることが可能な光部品と半導体光デバイスとを含む光装置を作製することができる。

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、光部品、光装置、及び光装置を作製する方法に係る実施の形態を説明する。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、実施形態に係る光部品を模式的に示す図であり、図１の（ａ）部は、光部品を示す平面図であり、図１の（ｂ）部は、光部品を示す正面図である。図２は、図１の光部品の構成部品を模式的に示す図である。図３は、実施形態に係る光部品の別形態の正面図を示す図である。図１の（ａ）部では、理解の容易のために、第１溝４１、第３溝４２、及び第２溝５１が破線で示されている。

図１〜図３に示されるように、光部品１Ａ及び光部品１Ｂの各々は、ホルダ１０、複数の光ファイバ２０、及びガイド部材３０を備え、ホルダ１０は、第１端１０ａ、第２端１０ｂ、第１側面１０ｃ、及び第２側面１０ｄを有する。第１端１０ａは、第２端１０ｂの反対側に位置し、第１側面１０ｃは、第２側面１０ｄの反対側に位置する。光ファイバ２０は、ホルダ１０内において第１端１０ａから第２端１０ｂへ向かう第１軸Ｆ１の方向に延在すると共に、ホルダ１０内において基準面Ｒ１に沿って配置される。ガイド部材３０は、ホルダ１０によって保持される。

ホルダ１０は、第１部材４０及び第２部材５０を有する。ホルダ１０（第１部材４０、第２部材５０）は、第１領域１１ａ（第１部材４０の第１領域４０ａ、第２部材５０の第１領域５０ａ）、第２領域１１ｂ（第１部材４０の第２領域４０ｂ、第２部材５０の第２領域５０ｂ）、及び第３領域１１ｃ（第１部材４０の第３領域４０ｃ、第２部材５０の第３領域５０ｃ）を有する。第１領域１１ａ、第２領域１１ｂ、及び第３領域１１ｃは、この順に、第１側面１０ｃから第２側面１０ｄへ向かう第２軸Ｆ２の方向に配列される。第２軸Ｆ２は、第１軸Ｆ１と交差する。第１領域１１ａ、第２領域１１ｂ、及び第３領域１１ｃは、第１軸Ｆ１の方向に第１端１０ａから第２端１０ｂまで延在する。第１部材４０は、基準面Ｒ１の方向に延在する主面４０ｐと、主面４０ｐに設けられる第１溝４１とを含む。これらの第１溝４１は、第１領域１１ａと第３領域１１ｃとに設けられ、また、第１軸Ｆ１の方向に第１端１０ａから第２端１０ｂまで延在する。第１部材４０の主面４０ｐには、光ファイバ２０を保持するための複数の第３溝４２が設けられる。第３溝４２は、第２領域１１ｂに設けられ、第１軸Ｆ１の方向に第１端１０ａから第２端１０ｂまで延在する。各第３溝４２は、光ファイバ２０を支持する支持面を有し、例えば、Ｖ溝の形状を有する。第２部材５０は、基準面Ｒ１の方向に延在する主面５０ｐと、主面５０ｐに設けられる第２溝５１とを含む。これらの第２溝５１は、第１領域１１ａと第３領域１１ｃとに設けられ、また、第１軸Ｆ１の方向に第１端１０ａから第２端１０ｂまで延在する。第１部材４０の第１溝４１と第２部材５０の第２溝５１との間に、ガイド部材３０が設けられる。ガイド部材３０は、第１領域１１ａ及び第３領域１１ｃの各々において、第１軸Ｆ１の方向に第１端１０ａから第２端１０ｂまで延在することができる。第２部材５０は、第１側面５０ｓ、及び第２側面５０ｔを有する。第２部材５０の第１側面５０ｓは、ホルダ１０の第１側面１０ｃに含まれ、第２部材５０の第２側面５０ｔは、ホルダ１０の第２側面１０ｄに含まれる。第１側面５０ｓは、第２側面５０ｔの反対側に位置する。

第１溝４１の各々は、第１支持面４１ａ及び第２支持面４１ｂを含み、例えば、Ｖ溝の形状を有する。第１支持面４１ａ及び第２支持面４１ｂは、基準面Ｒ１に対して傾斜し、ガイド部材３０の側面３０ａを支持する。第２溝５１は、単一の第３支持面５１ｃ及び一又は複数の追加面５１ｄからなる。第３支持面５１ｃは、基準面Ｒ１に対して傾斜し、ガイド部材３０の側面３０ａを支持する。追加面５１ｄは、ガイド部材３０の側面３０ａから離れており、各ガイド部材３０の側面３０ａは、第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃによって支持される。第３支持面５１ｃ及び追加面５１ｄは、第１部材４０の第１領域４０ａの主面から第２領域４０ｂの主面に向けて配置されて、第１溝４１を形成する。本実施例では、図１及び図３に示されるように、二つのうちの一の追加面５１ｄが、第２部材５０の主面５０ｐに繋がる。この追加面５１ｄは、他の追加面５１ｄに繋がる。他の追加面５１ｄは、第３支持面５１ｃに繋がり、第３支持面５１ｃは、第２部材５０の主面５０ｐに繋がる。必要な場合には、第２部材５０の主面５０ｐと第３支持面５１ｃとの間に更なる追加面５１ｄが設けられてもよい。

光部品１Ａ及び光部品１Ｂの各々において、ホルダ１０に含まれる樹脂ＲＳが、光ファイバ２０を第１部材４０と第２部材５０との間に固定する。樹脂ＲＳは、第１溝４１の第１支持面４１ａ及び第２支持面４１ｂとガイド部材３０の側面３０ａとの間、並びに、第２溝５１の第３支持面５１ｃ及び追加面５１ｄとガイド部材３０の側面３０ａとの間に設けられ、ガイド部材３０を第１部材４０と第２部材５０との間に固定する。樹脂ＲＳは、例えば接着剤を含み、接着剤は、例えばＵＶ硬化性接着剤又は熱硬化性接着剤である。ＵＶ硬化性接着剤は、エポキシ樹脂、希釈剤、添加剤及び光重合開始剤を含み、熱硬化性接着剤は、エポキシ樹脂、希釈剤、添加剤及び光重合開始剤を含むことができる。

光部品１Ａでは、図１に示されるように、第３支持面５１ｃは、第２側面５０ｔから離れている。具体的には、第２部材５０の第１領域５０ａでは、第２部材５０の第１側面５０ｓ、ガイド部材３０及び第３支持面５１ｃがこの順に並んでおり、ガイド部材３０は、第１側面５０ｓと第３支持面５１ｃとの間に位置する。第２部材５０の第３領域５０ｃでは、第３支持面５１ｃ、ガイド部材３０及び第２部材５０の第２側面５０ｔがこの順に並んでおり、ガイド部材３０は、第３支持面５１ｃと第２側面５０ｔとの間に位置する。

光部品１Ｂでは、図３に示されるように、第２部材５０の第１領域５０ａでは、第２部材５０の第１側面５０ｓ、第３支持面５１ｃ及びガイド部材３０がこの順に並んでおり、第３支持面５１ｃは、第１側面５０ｓとガイド部材３０との間に設けられる。第２部材５０の第３領域５０ｃでは、ガイド部材３０、第３支持面５１ｃ及び第２側面５０ｔがこの順に並んでおり、第３支持面５１ｃは、ガイド部材３０と第２側面５０ｔとの間に設けられる。

光部品１Ｂでは、第１部材４０の第１溝４１は、一又は複数の構成面４１ｃを更に含み、この構成面４１ｃは、ガイド部材３０の側面３０ａから離れている。本実施例では、図３に示されるように、構成面４１ｃの数は一つである。第１部材４０の主面４０ｐに繋がる第１支持面４１ａは、第２支持面４１ｂに繋がっている。第２支持面４１ｂは、構成面４１ｃに繋がり、この構成面４１ｃは、第２部材５０の主面５０ｐに繋がっている。構成面４１ｃは、第１部材４０の主面４０ｐと第１支持面４１ａとの間、第１支持面４１ａと第２支持面４１ｂとの間、第２支持面４１ｂと第１部材４０の主面４０ｐとの間の少なくともいずれかに設けられてもよい。

本実施例では、ガイド部材３０は、例えば、ガイドピン又はガイドパイプ３１を含む。図１〜図３では、ガイド部材３０の一例として、ガイドパイプ３１が用いられている。ガイド部材３０は、金属を含んでもよく、この金属は、例えば銅、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンまたはそれらを含む合金である。金属製のガイド部材３０は、金属ガイドピン又は金属ガイドパイプであることができる。第１部材４０及び第２部材５０は、ガラス又はセラミックスを含んでもよく、このガラス又はセラミックスは、例えば石英、テンパックス（登録商標）、パイレックス（登録商標）、アルミナまたはジルコニアである。

図４は、図１に示された破線ＤＢに囲まれたエリアを示す図である。ガイド部材３０は、第１部材４０の第１溝４１内において、２つの支持面、具体的には、第１支持面４１ａ及び第２支持面４１ｂによって支持され、第２部材５０の第２溝５１内において、単一の第３支持面５１ｃによって支持される。第１支持面４１ａは、第１基準面Ｓ１に沿って延在し、第２支持面４１ｂは、第２基準面Ｓ２に沿って延在している。第３支持面５１ｃは、第３基準面Ｓ３に沿って延在している。第１基準面Ｓ１と基準面Ｒ１とは第１角度ＡＮ１を成し、第２基準面Ｓ２と基準面Ｒ１とは第２角度ＡＮ２を成す。第３基準面Ｓ３と基準面Ｒ１とは第３角度ＡＮ３を成している。図４に示される実施例では、第３角度ＡＮ３が第１角度ＡＮ１より大きくなっている。

光部品１Ａにおいて、ガイド部材３０は、ホルダ１０の材料と異なる材料を備えるので、光部品１Ａにおける温度変化は、ガイド部材３０とホルダ１０との間に熱応力を生成する。実施例では、ガイド部材３０及びホルダ１０の材料と、それらの熱膨張係数（線膨張係数）は、下記の通りである。
ガイド部材３０の材料、熱膨張係数。
ニッケル、１３×１０^−６／℃。
ホルダ１０の第１部材４０の材料、熱膨張係数。
石英、０．５×１０^−６／℃。
ホルダ１０の第２部材５０の材料、熱膨張係数。
石英、０．５×１０^−６／℃。
熱応力は、ガイド部材３０の熱膨張係数と、ホルダ１０の第１部材４０の熱膨張係数及び第２部材５０の熱膨張係数との差に起因して生成される。過度の熱応力は、貼り合わされた第１部材４０及び第２部材５０の剥離を引き起こす。

図４に示されるように、ガイド部材３０は、第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃに、それぞれ、第１熱応力Ｎ１、第２熱応力Ｎ２及び第３熱応力Ｎ３を加える。第１溝４１では、第１熱応力Ｎ１は、基準面Ｒ１に平行な平行成分Ｎ１ｘ及び基準面Ｒ１に垂直な垂直成分Ｎ１ｙを有し、第２熱応力Ｎ２は、基準面Ｒ１に平行な平行成分Ｎ２ｘ及び基準面Ｒ１に垂直な垂直成分Ｎ２ｙを有する。

第２溝５１では、第３熱応力Ｎ３は、平行成分Ｎ３ｘ及び垂直成分Ｎ３ｙを有し、第３熱応力Ｎ３の各成分の大きさは、第３支持面５１ｃの傾斜に応じて変化する。第３熱応力Ｎ３の垂直成分Ｎ３ｙは、第１熱応力Ｎ１の垂直成分Ｎ１ｙ及び第２熱応力Ｎ２の垂直成分Ｎ２ｙの合力と逆向きである。第２溝５１の第３支持面５１ｃの傾斜によれば、第３熱応力Ｎ３の垂直成分の大きさが小さくなる。

第１熱応力Ｎ１の平行成分Ｎ１ｘは、第２熱応力Ｎ２の平行成分Ｎ２ｘと逆向きである。第１熱応力Ｎ１の垂直成分Ｎ１ｙ及び第２熱応力Ｎ２の垂直成分Ｎ２ｙは同じ方向に向くので、これらの垂直成分の合力は個々の垂直成分の加算である。これら垂直成分の合力は、第１支持面４１ａ及び第２支持面４１ｂの傾斜に関連する。第３熱応力Ｎ３の平行成分Ｎ３ｘは、第１熱応力Ｎ１の平行成分Ｎ１ｘ及び第２熱応力Ｎ２の平行成分Ｎ２ｘの合力の大きさに関係なく、ゼロではない値を有する。第２溝５１の第３支持面５１ｃの傾斜によれば、第１溝４１及び第２溝５１における３つの支持面の熱応力の合力が、基準面Ｒ１の平行方向の成分を持つことを可能にする。この合力は基準面Ｒ１に平行な成分を持って、この故に、合力の垂直方向の成分が小さくなる。垂直成分の低減により、ガイド部材３０を保持するホルダ１０の構成部材の第１部材４０及び第２部材５０の剥離の可能性を低減できる。

図４を参照すると、第３熱応力Ｎ３の向きは、基準面Ｒ１に垂直な第３軸Ｆ３方向に対して第３角度ＡＮ３を成す。第３熱応力Ｎ３の垂直成分Ｎ３ｙは、式（１）で表される。
Ｎ３ｙ＝Ｎ３×ｃｏｓ（ＡＮ３） （１）
第３角度ＡＮ３は、０度より大きく９０度より小さい角度範囲にあるので、垂直成分Ｎ３ｙは、第３角度ＡＮ３に対して単調に小さくなる。この垂直成分Ｎ３ｙの変化についての説明は、光部品１Ｂにも適用できる。

図５及び図６は、実施例に係る光部品におけるホルダ及びガイド部材の配置、並びにホルダとガイド部材との間に生じる熱応力を模式的に示す図である。図５及び図６には、図１の破線ＤＢに囲まれたエリアが示されている。図５及び図６を参照すると、第１部材４０は、第１エリアＡ１に設けられ、第２部材５０は、第２エリアＡ２に設けられる。第１エリアＡ１と第２エリアＡ２とは、基準面Ｒ１によって分けられる。

樹脂ＲＳが、第１溝４１及び第２溝５１において、ガイド部材３０とホルダ１０との間に満たされている。第１溝４１及び第２溝５１内の樹脂は、具体的には、樹脂ＲＳ１、樹脂ＲＳ２、及び樹脂ＲＳ３として参照される。樹脂ＲＳ１は、第１支持面４１ａ及び第２支持面４１ｂとガイド部材３０との間の隙間Ｅ１に満たされる。樹脂ＲＳ２は、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃとガイド部材３０との間の隙間Ｅ２に満たされる。樹脂ＲＳ３は、第３支持面５１ｃ、二つの追加面５１ｄ及び第１支持面４１ａとガイド部材３０との間の隙間Ｅ３に満たされる。図５及び図６に示されるように、樹脂ＲＳ１、樹脂ＲＳ２及び樹脂ＲＳ３は、ガイド部材３０の側面３０ａの法線方向に規定されるそれぞれの厚さを有する。例えば、樹脂ＲＳ３の厚さは、ガイド部材３０の側面３０ａ上の位置に依って変化して、ある位置で最大厚をとる。図６に示す実施例では、樹脂ＲＳ３の最大厚Ｌ３は、樹脂ＲＳ１の最大厚Ｌ１及び樹脂ＲＳ２の最大厚Ｌ２よりも大きい。

図５及び図６を参照すると、既に説明したように、第１熱応力Ｎ１、第２熱応力Ｎ２及び第３熱応力Ｎ３が、それぞれ、第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃと、ガイド部材３０との間に働いており、これらの熱応力は、ガイド部材３０からそれぞれの支持面に向かう。それらの熱応力に対する反作用は、それぞれの支持面からガイド部材３０に向かう。図５及び図６では、簡便のために、反作用のベクトルを図示していないけれども、以下の説明において、例えば、第１熱応力Ｎ１に対する反作用は、反作用（Ｎ１）として参照する。

図５に示される支持面の配列（第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃの配列）によれば、第３角度ＡＮ３が第１角度ＡＮ１より小さくなっており、第３基準面Ｓ３は、第２エリアＡ２において第１基準面Ｓ１と交差している。ガイド部材３０は、第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃによって、第１溝４１及び第２溝５１内に保持されることができる。第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃは、ガイド部材３０を位置決めしている。熱応力Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３に対する反作用（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３）は、それぞれ、第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃからガイド部材３０に直接に伝わる。

図６に示される支持面の配列（第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ及び第３支持面５１ｃの配列）によれば、第３角度ＡＮ３が第１角度ＡＮ１より大きくなっており、第３基準面Ｓ３は、第１エリアＡ１において第１基準面Ｓ１と交差している。第２溝５１において、ガイド部材３０は、第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ、及び第３支持面５１ｃによって保持されず、ガイド部材３０は、第１支持面４１ａ、第２支持面４１ｂ、第３支持面５１ｃ及び樹脂ＲＳ３によって、第１溝４１及び第２溝５１内に保持される。樹脂ＲＳ３は、第３支持面５１ｃ、追加面５１ｄ及びガイド部材３０の側面３０ａに接している。図６の実施例では、基準面Ｒ１に対する第３支持面５１ｃの傾斜に応じて、第３熱応力Ｎ３の平行成分Ｎ３ｘに対する反作用（Ｎ３）の平行成分（Ｎ３ｘ）が生じるので、第３熱応力Ｎ３の垂直成分Ｎ３ｙに対する反作用（Ｎ３）の垂直成分（Ｎ３ｙ）が小さい。この結果として、第１部材４０及び第２部材５０からガイド部材３０に加わる力（反作用の合力）は、ガイド部材３０から樹脂ＲＳ３に向く。

図７は、実施形態に係る光部品の作製方法における主要な工程を示す図である。図７の（ａ）部に示されるように、第１溝４１及び複数の第３溝４２を含む第１部材４０を準備する。図７の（ｂ）部に示されるように、光ファイバ２０及びガイド部材３０を第１部材４０上に載せる。ガイド部材３０は、ガイドパイプ３１であることができる。具体的には、光ファイバ２０は、第３溝４２に配列され、ガイドパイプ３１は、第１溝４１に置かれる。図７の（ｃ）部に示されるように、第２溝５１を含む第２部材５０を準備する。一例として、第１部材４０の主面４０ｐ上、第２部材５０の主面５０ｐ上、光ファイバ２０上、及びガイド部材３０上に接着剤を供給し、その後、第１部材４０、光ファイバ２０及びガイド部材３０上に、第２部材５０を載せる。接着剤によって、第１部材４０、光ファイバ２０、ガイド部材３０及び第２部材５０を互いに固定する。接着剤には、例えば、ＵＶ硬化性又は熱硬化性の接着剤を用いる。熱硬化性接着剤の熱硬化のための温度は、例えば、８０℃〜２００℃であることができる。第１部材４０、光ファイバ２０、ガイド部材３０及び第２部材５０の固定によって、中間生成物が形成される。必要に応じて、中間生成物の端面の研磨を行う。以上の工程により、図７の（ｄ）部に示される光部品１Ａが完成する。図７の（ａ）部〜（ｄ）部に示される工程と類似の工程によって、光部品１Ｂを作製することができる。

図８及び図９は、実施形態に係る光装置の作製方法における主要な工程を示す図である。図８及び図９を参照しながら、光装置２Ａを作製する方法を説明する。

図８の（ａ）部に示されるように、光部品１Ａ、光コネクタ３及び半導体光デバイス４を準備する。光コネクタ３は、光ファイバアレイ部品、例えば、ピグテール構造を備えるファイバアレイブロック６０である。ファイバアレイブロック６０は、二つのガイド孔６１を有することができる。ガイド孔６１は、ファイバアレイブロック６０と光部品１Ａとの光学的な結合を容易にする。ファイバアレイブロック６０は、光部品１Ａに光学的に結合される。この結合の位置合わせのために、ガイドピンＰＧが、ファイバアレイブロック６０のガイド孔６１内及び光部品１Ａのガイドパイプ３１内に設けられる。具体的には、ガイドピンＰＧをファイバアレイブロック６０並びに光部品１Ａのガイドパイプ３１内に差し込んで、ファイバアレイブロック６０を光部品１Ａに接続する。

半導体光デバイス４は、例えば、シリコンフォトニクス素子７０であることができる。例えば、シリコンフォトニクス素子７０は、光学結合素子及び光回路素子といった光学素子をモノリシックに集積すると共に、光部品１Ａと光の送信及び／又は受信を行うことができる。シリコンフォトニクス素子７０は、光の送信のための変調素子７１と、これに付随する信号処理回路７２とを備え、また、光の受信のための受光素子７３と、これに付随する信号処理回路７４を備える。シリコンフォトニクス素子７０の光学結合素子は、例えば、光部品１Ａと光学的な結合を成すためのグレーティングカプラ７５を備える。変調素子７１及び受光素子７３とグレーティングカプラ７５とは、シリコンフォトニクス素子７０内の光導波路を介して互いに接続される。変調素子７１は、信号処理回路７２に金属配線層を介して接続され、受光素子７３は、信号処理回路７４に金属配線層を介して接続される。

図８の（ｂ）部に示されるように、互いに接続された光部品１Ａ及びファイバアレイブロック６０にシリコンフォトニクス素子７０が光学的に結合するように予備的な位置合わせを行う。図８の（ｂ）部では、この予備的な位置合わせに先立って、例えば、光部品１Ａと接続させるべきシリコンフォトニクス素子７０の上面に接着剤ＡＤを供給する。接着剤ＡＤは、例えば、ＵＶ硬化性接着剤又は熱硬化性接着剤を含む。ＵＶ硬化性接着剤は、エポキシ樹脂、希釈剤、添加剤及び光重合開始剤を含み、熱硬化性接着剤は、エポキシ樹脂、希釈剤、添加剤及び光重合開始剤を含むことができる。

図８の（ｃ）部に示されるように、光部品１Ａ及びファイバアレイブロック６０をシリコンフォトニクス素子７０に光学的に結合させるように、光部品１Ａの光ファイバ２０をシリコンフォトニクス素子７０のグレーティングカプラ７５に対してアクティブ調芯を行う。この調芯では、ファイバアレイブロック６０に入射された光が、光ファイバ２０を介してシリコンフォトニクス素子７０に入力されると共に、シリコンフォトニクス素子７０から戻ってきた光が光ファイバ２０を介してファイバアレイブロック６０から出射される。この出射光の光強度がモニターされる。

図９の（ａ）部に示されるように、モニターされた出射光の光強度が所望の大きさになったとき接着剤ＡＤを硬化させて、光部品１Ａとシリコンフォトニクス素子７０との固定を行う。接着剤ＡＤを硬化は、例えば、ＵＶ硬化又は熱硬化であることができる。固定のための熱硬化における熱処理温度は、例えば、８０℃〜２００℃である。この固定の後に、光部品１Ａからファイバアレイブロック６０及びガイドピンＰＧを取り外す。

図９の（ｂ）部に示されるように、互いに固定された光部品１Ａ及びシリコンフォトニクス素子７０（以下、光結合部品ＣＰ１として参照する）に対して、リフロー半田付けのための熱処理を行う。このリフローは、例えば、リフロー炉８０内において行われる。図９の（ｂ）部では、リフロー炉８０の中に置かれる光結合部品ＣＰ１を示すために、リフロー炉８０の一部が破断して表されている。リフローの熱処理温度は、８０℃〜４００℃の範囲にあり、例えば、３００℃である。リフローは、あらかじめプリント基板上面及び／又は電子部品の裏面に半田を付けておき、シリコンフォトニクス素子７０や電子部品をプリント基板上の所定の位置にのせた状態で、プリント基板ごと赤外線や熱風を使ったリフロー炉８０に通すことで半田を溶かし、プリント基板にシリコンフォトニクス素子や電子部品を半田付けすることである。光部品１Ａは、シリコンフォトニクス素子７０上における高温のリフローの熱処理に耐える耐熱性を有する。

図９の（ｃ）部に示されるように、リフローの後に、光装置２Ａが完成する。光装置２Ａは、光部品１Ａ、シリコンフォトニクス素子７０、及び光部品１Ａとシリコンフォトニクス素子７０とを固定する接着剤ＡＤを備える。光装置２Ａでは、光部品１Ａは、シリコンフォトニクス素子７０に光学的に結合されて、シリコンフォトニクス素子７０と光の送信及び／又は受信を行うことができる。この光装置２Ａの動作温度は、例えば、シリコンフォトニクス素子７０の発熱により、−４０℃〜１２０℃の範囲にあり、例えば、１００℃である。光部品Ａの替わりに光部品１Ｂを用いて、光装置２Ａと同様の光装置を作製することができる。

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。

以上説明したように、本実施形態によれば、ガイド部材を保持するホルダの剥離の可能性を低減できる光部品が提供される。本実施形態によれば、上記の光部品を含む光装置が提供される。また、本実施形態によれば、上記の光装置を作製する方法が提供される。

１Ａ、１Ｂ…光部品、２Ａ…光装置、３…光コネクタ、４…半導体光デバイス、１０…ホルダ、１０ａ…第１端、１０ｂ…第２端、２０…光ファイバ、３０…ガイド部材、３０ａ…側面、３１…ガイドパイプ、４０…第１部材、４０ｐ…主面、４１…第１溝、４１ａ…第１支持面、４１ｂ…第２支持面、５０…第２部材、５０ｐ…主面、５１…第２溝、５１ｃ…第３支持面、５１ｄ…追加面、７０…シリコンフォトニクス素子、Ｆ１…第１軸、Ｒ１…基準面。

Claims (8)

1. 光部品であって、
   第１端及び第２端を有するホルダと、
   前記ホルダ内において前記第１端から前記第２端へ向かう第１軸の方向に延在すると共に前記ホルダ内において基準面に沿って配置される複数の光ファイバと、
   前記ホルダによって保持されたガイド部材と、
   を備え、
   前記ホルダは、第１部材及び第２部材を有し、
   前記第１部材は、前記基準面の方向に延在する主面、及び前記第１軸の方向に延在する第１溝を含み、
   前記第２部材は、前記基準面の方向に延在する主面、及び前記第１軸の方向に延在する第２溝を含み、
   前記ガイド部材は、前記第１軸の方向に延在するように前記第１部材の前記第１溝と前記第２部材の前記第２溝との間に設けられ、
   前記第１溝は、第１支持面及び第２支持面を含み、前記第１溝の前記第１支持面及び前記第２支持面は、前記ガイド部材の側面を支持し、
   前記第２溝は、第３支持面、及び一又は複数の追加面からなり、
   前記第２溝の前記第３支持面は、前記基準面に対して傾斜し、前記第２溝の前記第３支持面は、前記ガイド部材の前記側面を支持し、前記第２溝の前記追加面は、前記ガイド部材の前記側面から離れている、光部品。
2. 前記第２溝の前記追加面と前記ガイド部材の前記側面との間に樹脂を更に備える、請求項１に記載の光部品。
3. 前記ガイド部材は、金属を含み、
   前記第１部材は、ガラス又はセラミックスを含む、請求項１又は請求項２に記載の光部品。
4. 前記ガイド部材は、ガイドピンである、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光部品。
5. 前記ガイド部材は、ガイドパイプである、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光部品。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の前記光部品と、
   前記光部品に光学的に結合される半導体光デバイスと、を備える、光装置。
7. 前記半導体光デバイスは、シリコンフォトニクス素子を含む、請求項６に記載の光装置。
8. 光装置を作製する方法であって、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光部品と、半導体光デバイスとを準備する工程と、
   前記光部品及び光コネクタを前記半導体光デバイスに光学的に結合させるようにアクティブ調芯を行う工程と、
   前記アクティブ調芯の後に、前記光部品を前記半導体光デバイスに固定する工程と、
   前記固定の後に、前記光部品及び前記半導体光デバイスにリフローの熱処理を行う工程と、
   を備える、光装置を作製する方法。

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