JP2019204051A - 光接続部品、及び光接続部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形によって精度よく製造することができる光接続部品、及び光接続部品の製造方法を提供する。【解決手段】一実施形態に係る光接続部品は、ガラス転移温度が２００℃以上である熱可塑性樹脂を含む樹脂材料によって構成されており、平面形状と、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造３Ａであるモスアイ構造とを有し、モスアイ構造は、５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下の厚さＴ１の無機材料層５で覆われている。【選択図】図６

Description

本発明は、光接続部品、及び光接続部品の製造方法に関する。

従来から、光接続部品、及び光接続部品の製造方法としては種々のものが知られている。特許文献１には、光学要素アレイの製造方法が記載されている。光学要素アレイは、基板と、基板の一方の主面に設けられた第１レンズアレイ層と、基板の他方の主面に設けられた第２レンズアレイ層とを備える。光学要素アレイは、複合レンズをマトリクス状に配列して一体化した構造を有する。

第１レンズアレイ層は上記の複合レンズを構成する複数の第１レンズ素子を備え、各第１レンズ素子は曲面状の第１レンズ本体と平坦状の第１フランジ部とを含む。第１レンズ本体は、非球面型のレンズ部であり、光学機能部として凸状の第１光学面を有する。第１光学面は、光学要素を構成し、複数の光電変換素子を有する撮像素子に光を導くためのものである。

第１レンズ素子の第１光学面上には、反射防止構造体と、反射防止構造体の外側において光学面の表面を成す保護層とが設けられている。反射防止構造体は、第１光学面の面内においてランダムに配置された微細な凹凸形状を有する。反射防止構造体は、略錘体状の微細突起を集めたものとなっている。反射防止構造体の十点平均粗さは１０ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下となっている。

保護層は、第１レンズアレイ層の表面全体にコーティングされており、反射防止構造体上にむらなく形成されている。保護層は、塗布、蒸着又はスパッタリング等によって形成される。保護層を設けることにより、反射防止構造体への防塵、防汚、耐摩耗性及び耐静電気性等の付与を図っている。第１レンズアレイ層の材料は、熱硬化樹脂、光硬化樹脂又は有機無機ハイブリッド材料である。

特開２０１２−２１２０１９号公報

前述した光学要素アレイの第１レンズアレイ層の材料は、熱硬化樹脂、光硬化樹脂又は有機無機ハイブリッド材料である。熱硬化樹脂は、加熱及び加圧によって流動すると共に、架橋構造によって硬化する。光硬化樹脂は、特定の波長の光を受けて重合及び硬化する。また、有機無機ハイブリッド材料は、有機材料と無機材料とが組み合わされて得られる材料である。ところで、前述した光学要素アレイのような光接続部品では、製造の容易性の観点から射出成形によって製造できることが求められる。しかしながら、前述した熱硬化樹脂、光硬化樹脂又は有機無機ハイブリッド材料によって構成された光接続部品は、射出成形によって精度よく製造することができないという現状がある。

また、前述した光学要素アレイの製造方法は半田を用いるリフロー工程を有し、リフロー工程では、光接続部品が搭載された基板を２６０℃付近の温度で加熱する。この基板への加熱によって半田が溶融して光接続部品が基板に実装される。しかしながら、前述したリフロー工程のように２６０℃付近の温度で加熱を行う場合、樹脂材料が２６０℃付近の温度に耐えられないことによって前述した微細な凹凸形状が変形する可能性がある。このように、微細な凹凸形状が変形することにより光接続部品を精度よく製造することができないという問題が生じうる。

本発明の一側面は、射出成形によって精度よく製造することができる光接続部品、及び光接続部品の製造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接続部品は、ガラス転移温度が２００℃以上である熱可塑性樹脂を含む材料によって構成されており、平面形状と、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造であるモスアイ構造とを有し、モスアイ構造は、５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下の厚さの無機材料層に覆われている。

本発明の一側面に係る光接続部品の製造方法は、平面形状と、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造であるモスアイ構造とを有する形状に樹脂材料を成形する工程と、モスアイ構造に無機材料層を形成する工程と、を備える。

本発明の一側面によれば、射出成形によって精度よく製造することができる。

図１は、第１実施形態の光接続部品を構成するレンズ部品を示す斜視図である。 図２（ａ）は、図１の光接続部品の正面図である。図２（ｂ）は、図１の光接続部品の平面図である。 図３は、図１の光接続部品のレンズ部分を示す横断面図である。 図４は、図３のレンズ部分を拡大した断面図である。 図５は、図１の光接続部品を構成する樹脂と金型を示す断面図である。 図６は、図３のレンズ部分と無機材料層を示す断面図である。 図７は、変形例のレンズ部分と無機材料層を示す断面図である。 図８は、第２実施形態の光接続部品である光コネクタを示す側断面図である。 図９は、第３実施形態の光接続部品であるレンズアレイを示す断面図である。 図１０は、第４実施形態の光接続部品であるレンズモジュールを示す断面図である。 図１１は、レンズ部分の周期的凹凸構造のリフロー耐性を測定した実験の結果を示すグラフである。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光接続部品は、ガラス転移温度が２００℃以上である熱可塑性樹脂を含む樹脂材料によって構成されており、平面形状と、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造であるモスアイ構造とを有し、モスアイ構造は、５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下の厚さの無機材料層に覆われている。

一実施形態に係る光接続部品の製造方法は、平面形状と、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造であるモスアイ構造とを有する形状に樹脂材料を成形する工程と、モスアイ構造に無機材料層を形成する工程と、を備える。

この光接続部品、及び光接続部品の製造方法では、ガラス転移温度が２００℃以上である熱可塑性樹脂を含む樹脂材料によって光接続部品が形成される。従って、加熱して溶融させた樹脂材料を金型に入れて当該金型で樹脂材料を光接続部品の形状となるように硬化させることにより、光接続部品を射出成形によって製造することができる。この光接続部品、及び光接続部品の製造方法では、モスアイ構造が設けられる。すなわち、光接続部品は、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造であるモスアイ構造を有する。従って、光の屈折率が光の進行方向に対して緩やかに変化することによりモスアイ構造の表面におけるフレネル反射を抑えることができる。また、モスアイ構造が無機材料層で覆われることにより、リフロー工程等で生じる熱からモスアイ構造を保護することができる。また、モスアイ構造が無機材料層で覆われることにより、熱可塑性樹脂を含む樹脂材料がガラス転移温度以上になっても、熱から生じる最表面の樹脂材料の変形を防ぐことができる。従って、微細な周期的凹凸構造であるモスアイ構造が熱によって変形することを無機材料層によって抑制することができるので、光接続部品を精度よく製造することができる。

また、モスアイ構造の凸部は、凸部の突出方向の先端に向かうにつれて、突出方向に交差する方向に延びる面で切断した断面の面積が小さくなってもよい。この場合、各凸部が先端に向かうほど小さくなるので、光の屈折率を光の進行方向に対して一層緩やかに変化させることができる。従って、モスアイ構造の表面におけるフレネル反射を一層確実に抑制することができる。

また、凸部の先端は平坦面であり、周期的凹凸構造の凹凸が並ぶ方向における平坦面の幅は、凸部の最大幅の１／２以下であってもよい。より好ましくは、周期的凹凸構造の凹凸が並ぶ方向における平坦面の幅は、凸部の最大幅の１／１０以下であるとよい。この場合、周期的凹凸構造の凸部の先端に無機材料層を載せやすくすることができるため、凸部の先端に無機材料層をより安定して形成することができる。従って、無機材料層が安定して形成される面の面積が増えることにより、周期的凹凸構造の表面の硬度を高めることができると共に、安定して載せられる無機材料層によって耐熱性を一層高めることができる。

また、凸部の先端が平坦面である場合の凸部の構造は、円錐台形状又は角錐台形状であってもよい。更に、凸部の突出方向の先端部は、最表面で平面的に繋がっている構造であることがより好ましい。この場合、最表面に構成される凸部のモスアイ構造が、２次元平面的に繋がって無機材料層で覆われており、リフロー工程等で生じる熱からモスアイ構造を保護することができる。また、周期的凹凸構造の凹部で無機材料層が形成されない構造であっても、モスアイ構造が熱によって変形することを無機材料層によって抑制することができるので、光接続部品を精度よく製造することができる。

また、モスアイ構造の表面におけるフレネル反射を抑えるためには、最表面が平面になっており、その平面部分に凹部が構成された構造体であってもよく、この場合、最表面の樹脂材料が２次元平面的に繋がっている。この場合、周期的凹凸構造の最表面は、平面であるため、無機材料層は、最表面で２次元平面的に繋がって一様に形成される。この場合、成膜された無機材料層は、最表面で２次元平面的に繋がって一様に成膜されるため、リフロー工程等で生じる熱が発生しても、無機材料層が２次元平面的に覆われているため、無機材料層によって樹脂材料の熱変形を抑えることができる。そのため、リフロー工程等で生じる熱からモスアイ構造を保護することができ、光接続部品を精度よく製造することができる。更に、無機材料層が安定して形成される面の面積が増えることにより、周期的凹凸構造の表面の硬度を高めることができると共に、安定して載せられる無機材料層によって耐熱性を一層高めることができる。

また、モスアイ構造は、光接続部品のレンズ部分の表面上に形成されていてもよい。この場合、レンズ部分のモスアイ構造により、レンズ部分の表面におけるフレネル反射を抑えることができる。よって、光接続部品における光損失を抑制することができる。

また、前述した光接続部品は、基板に実装されると共に、基板上に設けられた光導波路と光接続してもよい。この場合、前述した光接続部品が基板に実装されることにより、低反射率を維持すると共に耐久性が高められた光接続部品が基板に搭載される。従って、光接続部品及び基板を備えた光学デバイスの反射率を抑えることができると共に、耐久性が高い光学デバイスを提供することができる。

また、前述した光接続部品の製造方法は、光接続部品をリフローによって基板に実装する工程を更に備えてもよい。この場合、反射率が低く且つ耐久性が高い光接続部品をリフローによって基板に実装することができる。従って、リフローによって光接続部品を基板に実装するときに光接続部品に熱が加わっても、モスアイ構造が熱によって変形することを抑制することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下では、実施形態に係る光接続部品、及び実施形態に係る光接続部品の製造方法について図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示され、特許請求の範囲と均等の範囲内における全ての変更が含まれることが意図される。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解を容易にするため、一部を簡略化又は誇張して描いており、寸法等は図面に記載のものに限定されない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る光接続部品のレンズ部品１を示す斜視図である。図２（ａ）は、レンズ部品１を示す正面図である。図２（ｂ）は、レンズ部品１を示す平面図である。第１実施形態に係る光接続部品は、例えば、光通信用のレンズ部品であるレンズ部品１とＭＴフェルールとを備える。レンズ部品１は、例えば、接続方向である方向Ｄ１に沿ってＭＴフェルールと相手側コネクタに接続する。レンズ部品１は、ＭＴフェルールと相手側コネクタとの間に介在することにより、相手側コネクタと光接続する空間結合型の光コネクタを構成する。

レンズ部品１は、例えば、直方体状の外観を呈する。一例として、レンズ部品１の体積は、９ｍｍ^３以上且つ３５０ｍｍ^３以下である。レンズ部品１は、波長が７５０ｎｍ以上且つ１６５０ｎｍ以下である光に対して高い透過率を有する透明樹脂によって構成されている。レンズ部品１の樹脂材料のガラス転移温度は２００℃以上である。レンズ部品１は、相手側コネクタに当接する当接面である端面２ａと、端面２ａの方向Ｄ１の反対側に位置する後端面２ｂと、端面２ａ及び後端面２ｂを互いに接続する一対の側面２ｃと、上面２ｄ及び下面２ｅとを有する。

端面２ａは、例えば、方向Ｄ１に交差する平面に沿って延びる長方形状とされている。端面２ａは、例えば、方向Ｄ１に交差する方向Ｄ２に延びる長辺と、方向Ｄ１及び方向Ｄ２の双方に交差する方向Ｄ３に延びる短辺とを有する。例えば、方向Ｄ２は方向Ｄ１に直交しており、方向Ｄ３は方向Ｄ１及び方向Ｄ２に延びる平面に直交している。端面２ａには、方向Ｄ１に矩形状に窪む凹部２ｆが設けられており、凹部２ｆの底面には、複数のレンズ部分３が形成されている。一例としてレンズ部分３の数は１２である。

凹部２ｆが設けられることにより、端面２ａよりもレンズ部品１の方向Ｄ１の内側にレンズ部分３が設けられる。レンズ部分３は、レンズ部品１と一体とされた凸レンズである。複数のレンズ部分３は、方向Ｄ２に沿って配列されている。凹部２ｆの方向Ｄ２の両端側それぞれには、レンズ部品１と相手側コネクタとの位置決めを行うガイドピンが挿入されるガイド孔４が設けられている。後端面２ｂには、例えば、前述したＭＴフェルールが対向する。後端面２ｂ、側面２ｃ、上面２ｄ及び下面２ｅは、例えば、共に長方形状とされている。

図３は、レンズ部分３を示す横断面図である。図４は、１つのレンズ部分３を拡大した断面図である。レンズ部分３は、例えば、半球状に突出しており、レンズ部分３の直径Ｒは５０μｍ以上且つ６００μｍ以下である。各レンズ部分３は、表面粗さが１μｍ未満の平面形状と、表面に複数の凸部３ｂ及び複数の凹部３ｃが並設された周期的凹凸構造３Ａとを備える。

レンズ部分３の平面形状は、レンズ部分３の鏡面加工された面であって、一例として、レンズ部分３を通る光の光軸に沿って見たときに周期的凹凸構造３Ａが設けられる領域の外周側に形成される。凸部３ｂと凹部３ｃの間には、凸部３ｂの頂部に向かうにつれて凸部３ｂを狭くするように傾斜する斜面３ｅが設けられる。周期的凹凸構造３Ａはレンズ部分３のモスアイ構造に相当する。

周期的凹凸構造３Ａの凸部３ｂは、例えば、凸部３ｂの突出方向（図４では上方向）の先端に向かうにつれて、突出方向に交差する方向（例えば方向Ｄ２）に延びる面で切断した断面の面積が小さくなる。すなわち、複数の凸部３ｂのそれぞれは、突出方向に向かうに従って先細りする形状とされている。凸部３ｂの先端は平坦面３ｄである。周期的凹凸構造３Ａの凸部３ｂ及び凹部３ｃが並ぶ方向における平坦面３ｄの幅Ｗは、例えば、凸部３ｂの最大幅の１／２以下であってもよい。より好ましくは、凸部３ｂの最大幅の１／１０以下であるとよい。

凸部３ｂの先端が平坦面３ｄである場合の凸部３ｂの構造は、円錐台形状又は角錐台形状であってもよい。更に、モスアイ構造の表面におけるフレネル反射を抑えるためには、周期的凹凸構造３Ａは、複数の凸部３ｂの突出方向の先端部が、最表面で方向Ｄ１に交差する方向に平面的に繋がっている構造であることが好ましい。または、最表面が平面になっており、その平面部分に凹部が構成された構造であってもよく、この場合、最表面の樹脂材料が２次元平面的に繋がっている。この場合、周期的凹凸構造３Ａの最表面は、平面であるため、後述する無機材料層５は、最表面で２次元平面的に繋がって一様に形成される。

レンズ部分３が周期的凹凸構造３Ａを備えることにより、レンズ部分３を通る光の屈折率は、凸部３ｂの頂部から凸部３ｂの根元側に向かうにつれて連続的に変化する。凸部３ｂの高さＨ及び間隔Ｐは、１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下である。また、レンズ部分３を通る光の通信波長は、例えば、８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ又は１５５０ｎｍである。凸部３ｂの間隔Ｐ及び高さＨは、当該通信波長の１／４以上且つ１／２以下であってもよい。

次に、レンズ部品１を製造する金型６について図５を参照しながら説明する。図５は、レンズ部品１の金型６とレンズ部品１を構成する樹脂材料Ｃを示す横断面図である。金型６は、高温且つ液状にされた樹脂材料Ｃが収容されるキャビティ８と、ランナーからキャビティ８に樹脂材料Ｃを導入するゲート７とを備える。

図３〜図５に示されるように、金型６のキャビティ８は、直径Ｒが５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ駒部分８ａを有する。レンズ駒部分８ａは、深さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造８ｂを備える。レンズ駒部分８ａの形状及び大きさは、レンズ部分３の形状及び大きさに対応している。周期的凹凸構造８ｂの形状及び大きさは、レンズ部分３の周期的凹凸構造３Ａの形状及び大きさに対応している。周期的凹凸構造８ｂの深さ及び間隔のそれぞれは、周期的凹凸構造３Ａの高さＨ及び間隔Ｐのそれぞれと同一である。

次に、レンズ部品１を備えた光接続部品の製造方法の一例を説明する。レンズ部品１を含む光接続部品は、金型６を用いた射出成形によって製造される。まず、前述したキャビティ８に対し、ガイド孔４を形成するピン８ｃを配置した後、液状の樹脂材料Ｃをランナーからゲート７を介して注入する（ゲートから樹脂を注入する工程）。このとき、樹脂材料Ｃを加熱すると共に金型６を加熱し、例えば、樹脂材料Ｃの温度を金型６の温度より高くしてもよい。キャビティ８に注入した樹脂材料Ｃが硬化することにより、高さＨ及び間隔Ｐが１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造３Ａを有するレンズ部分３を備えたレンズ部品１を成形する（成形する工程）。

そして、レンズ部品１が形成された後には、図６に示されるように、周期的凹凸構造３Ａに無機材料層５を蒸着する（無機材料層を形成する工程）。図６は、周期的凹凸構造３Ａに蒸着された無機材料層５の例を示す断面図である。無機材料層５の材料は、一例として、ＳｉＯ_２である。また、無機材料層５の材料は、防湿性又はガスバリア性が得られ、使用する光波長帯域効果で透明性が得られる無機材料であることが好ましく、酸化亜鉛（ＺｎＯ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）とを主成分とする焼結体、硫化亜鉛（ＺｎＳ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）とを主成分とする焼結体、又は酸化アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であってもよい。無機材料層５の厚さＴ１は、５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下である。更に、無機材料層５の厚さＴ１が薄いほど、無機材料の応力の影響を少なくできる。そのため、厚さＴ１は、無機材料が一様に成膜できる厚さであることが更に好ましく、その厚さＴ１は５ｎｍ以上且つ１５ｎｍ以下である。例えば、無機材料層５は、周期的凹凸構造３Ａの凹部３ｃの底面と凸部３ｂの平坦面３ｄに積層され、凸部３ｂの斜面３ｅには積層されていない。但し、凸部３ｂの斜面３ｅに無機材料層５が設けられてもよい。

次に、本実施形態に係る光接続部品、及び光接続部品の製造方法から得られる作用効果について説明する。この光接続部品、及び光接続部品の製造方法では、ガラス転移温度が２００℃以上である熱可塑性樹脂を含む樹脂材料Ｃによってレンズ部分３を備えた光接続部品が形成される。従って、加熱して溶融させた樹脂材料Ｃを金型６に入れて金型６で樹脂材料Ｃを光接続部品の形状となるように硬化させることにより、光接続部品を射出成形によって製造することができる。

この光接続部品、及び光接続部品の製造方法では、モスアイ構造が設けられる。よって、高さＨ及び間隔Ｐが１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造３Ａであるモスアイ構造が設けられるので、光の屈折率が光の進行方向に対して緩やかに変化することによりモスアイ構造の表面におけるフレネル反射を抑えることができる。また、モスアイ構造が無機材料層５で覆われることにより熱からモスアイ構造を保護することができる。従って、微細な周期的凹凸構造３Ａであるモスアイ構造が熱によって変形することを無機材料層５によって抑制することができるので、光接続部品を精度よく製造することができる。

また、モスアイ構造の凸部３ｂは、凸部３ｂの突出方向の先端に向かうに従って、突出方向に交差する方向に延びる面で切断した断面の面積が小さくなっている。よって、各凸部３ｂが先端に向かうほど小さくなるので、光の屈折率を光の進行方向に対して一層緩やかに変化させることができる。従って、モスアイ構造の表面におけるフレネル反射を一層確実に抑制することができる。

また、凸部３ｂの先端は平坦面３ｄであり、周期的凹凸構造３Ａの凸部３ｂ及び凹部３ｃが並ぶ方向における平坦面３ｄの幅Ｗは、凸部３ｂの最大幅の１／２以下であってもよい。好ましくは、凸部３ｂの最大幅の１／１０以下であるとよい。この場合、周期的凹凸構造３Ａの凸部３ｂの先端に無機材料層５を載せやすくすることができるため、凸部３ｂの先端に無機材料層５をより安定して形成することができる。従って、無機材料層５が安定して形成される面の面積が増えることにより、周期的凹凸構造３Ａの表面の硬度を高めることができると共に、安定して載せられる無機材料層５によって耐熱性を一層高めることができる。

また、凸部３ｂの先端が平坦面３ｄである場合の凸部３ｂの構造は、円錐台形状又は角錐台形状であってもよい。更に、複数の凸部３ｂの突出方向の先端部が、最表面で方向Ｄ１に交差する方向に平面的に繋がっている構造であることがより好ましい。この場合、最表面に構成される凸部のモスアイ構造が、２次元平面的に繋がって無機材料層で覆われており、リフロー工程等で生じる熱からモスアイ構造を保護することができる。この場合、周期的凹凸構造の凹部で無機材料層が形成されない構造であっても、モスアイ構造が熱によって変形することを無機材料層によって抑制することができるので、光接続部品を精度よく製造することができる。

また、モスアイ構造の表面におけるフレネル反射を抑えるためには、最表面が平面になっており、その平面部分に凹部が構成された構造体であってもよく、この場合、最表面の樹脂材料が２次元平面的に繋がっている。この場合、周期的凹凸構造３Ａの最表面は、平面であるため、無機材料層は、最表面で２次元平面的に繋がって一様に形成できる。この場合、成膜された無機材料層は、最表面で２次元平面的に繋がって一様に成膜されるため、リフロー工程等で生じる熱が発生しても、無機材料層が２次元平面的に覆われているため、無機材料層によって樹脂材料の熱変形を抑えることができる。そのため、リフロー工程等で生じる熱からモスアイ構造を保護することができ、光接続部品を精度よく製造することができる。更に、無機材料層が安定して形成される面の面積が増えることにより、周期的凹凸構造３Ａの表面の硬度を高めることができると共に、安定して載せられる無機材料層によって耐熱性を一層高めることができる。

また、モスアイ構造は、光接続部品のレンズ部分３の表面上に形成されている。従って、レンズ部分３のモスアイ構造により、レンズ部分３の表面におけるフレネル反射を抑えることができる。よって、光接続部品における光損失を抑制することができる。

以上、第１実施形態に係る光接続部品、及びその製造方法について説明したが、周期的凹凸構造３Ａ及び無機材料層５の形状は適宜変更することが可能である。図７は、変形例に係る周期的凹凸構造１３Ａ及び無機材料層１５を示す断面図である。図７に示されるように、周期的凹凸構造１３Ａは、断面視三角形状の複数の凸部１３ｂと、複数の凸部１３ｂの間に位置する複数の凹部１３ｃとを有する。無機材料層１５は凸部１３ｂ及び凹部１３ｃの上に積層されており、無機材料層１５の材料は無機材料層５と同様である。

変形例に係る周期的凹凸構造１３Ａ及び無機材料層１５では、周期的凹凸構造１３Ａが無機材料層１５に覆われることにより熱から周期的凹凸構造１３Ａを保護することができる。従って、前述した周期的凹凸構造３Ａ及び無機材料層５と同様の効果が得られる。但し、第１実施形態の周期的凹凸構造３Ａの凸部３ｂは、その先端が平坦面３ｄとされているため、平坦面３ｄの上に無機材料層５が載せられることにより、周期的凹凸構造３Ａが無機材料層５で埋められる可能性を一層確実に抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る光接続部品について図８を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係る光接続部品である光コネクタ１０を示す側断面図である。光コネクタ１０は、例えば、第１実施形態のレンズ部品１と、光ファイバ１１と、光ファイバ１１を保持する光ファイバ保持部材１２と、屈折率を整合する屈折率整合層１３とを備える。以降の説明では、第１実施形態と重複する説明を適宜省略する。

光ファイバ保持部材１２は、例えば、光ファイバ１１を保持するフェルールである。光ファイバ保持部材１２の材料は、例えば、透明樹脂であってもよいし、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂にガラスが含まれたものであってもよい。光ファイバ保持部材１２の熱膨張率は、レンズ部品１の熱膨張率と同等（例えば同じオーダー）であってもよい。光ファイバ保持部材１２の材料はレンズ部品１の樹脂材料Ｃと同一であってもよい。この場合、温度変化によってレンズ部品１と光ファイバ保持部材１２との位置がずれることを抑制することができるので、温度変化による光Ｌ１の軸ずれを防止することができる。

光ファイバ保持部材１２は、屈折率整合層１３に接触する光学端面１２ｃを備えており、屈折率整合層１３は光学端面１２ｃとレンズ部品１の後端面２ｂとの間に設けられる。屈折率整合層１３の方向Ｄ１の厚さＴ２は、例えば、１μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、また、２０μｍ以上且つ５０μｍ以下であってもよい。光ファイバ１１は、屈折率整合層１３に接触する先端面１１ａを有し、先端面１１ａは屈折率整合層１３を介してレンズ部分３と光結合する。

屈折率整合層１３は、光ファイバ１１とレンズ部品１の間において屈折率の整合を行う。すなわち、光ファイバ１１とレンズ部品１の間に屈折率の差が大きくなる空気層が含まれないようにする。従って、屈折率整合層１３の屈折率の値は、光ファイバ１１の屈折率の値とレンズ部品１の屈折率の値との間であることが好ましい。屈折率整合層１３は、例えば、屈折率整合シート、接着剤又はマッチングジェルである。なお、光ファイバ保持部材１２と後端面２ｂの間に屈折率整合層１３が挟み込まれ、挟み込まれた屈折率整合層１３が接着剤によって接着されてもよい。このように、屈折率整合層１３を備えることにより、光ファイバ１１とレンズ部品１との屈折率の整合を図ることができるので、温度変化に伴う光Ｌ１の軸ずれを防止することができる。

光ファイバ保持部材１２は、方向Ｄ１に延びる光ファイバ保持孔１２ａを備えており、光ファイバ保持孔１２ａに光ファイバ１１が挿入されることによって光ファイバ１１が光ファイバ保持孔１２ａに保持される。光ファイバ１１及び光ファイバ保持孔１２ａは、レンズ部品１のレンズ部分３に対応して設けられる。レンズ部分３は、前述と同様、周期的凹凸構造３Ａを有する。

光ファイバ１１は、発散光である光Ｌ１を出射し、レンズ部分３は光Ｌ１をコリメート光に変換する。また、レンズ部分３は、相手側コネクタから入射したコリメート光を収束光である光Ｌ１に変換し、光Ｌ１を光ファイバ１１の先端面１１ａに入射してもよい。例えば、複数の光ファイバ１１及び複数のレンズ部分３は、方向Ｄ２（図８の紙面に直交する方向）に沿って配列されている。

光ファイバ１１の方向Ｄ２の両端側それぞれには、光コネクタ１０と相手側コネクタとの位置決めを行うガイドピンが挿入されるガイド孔１２ｂが形成されている。ガイド孔１２ｂは、レンズ部品１のガイド孔４に連通している。ガイド孔４及びガイド孔１２ｂにガイドピンが挿入されることにより、相手側コネクタに対するレンズ部品１及び光ファイバ保持部材１２の位置決めがなされる。

以上、第２実施形態に係る光接続部品はレンズ部品１を備えた光コネクタ１０である。光コネクタ１０のレンズ部分３は周期的凹凸構造３Ａを有し、周期的凹凸構造３Ａは無機材料層５に覆われている。従って、無機材料層５によって周期的凹凸構造３Ａを保護することができるので、第１実施形態と同様の効果が得られる。よって、低反射率を維持すると共に耐久性が高い光コネクタ１０とすることができる。すなわち、反射率が低く且つ耐久性が高い構成を、光ファイバ１１、光ファイバ保持部材１２及び屈折率整合層１３を備えた光コネクタ１０に応用することができる。

（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係る光接続部品について図９を参照しながら説明する。図９に示されるように、第３実施形態に係る光接続部品は、前述した複数のレンズ部分３が並設されたレンズアレイ２１である。レンズアレイ２１は、例えばレンズ部品１と同様の樹脂材料Ｃによって構成されており、リフローによって基板２２に実装される。レンズアレイ２１は、例えば、基板２２上に設けられた第１光導波路２３と、光ファイバ保持部材１２と同様の保持部材２４に保持された第２光導波路２５とを互いに光接続する。第１光導波路２３は、第１光導波路２３を通る光Ｌ２の光軸をレンズアレイ２１に向かうように曲げる傾斜面２３ａを有する。傾斜面２３ａは、方向Ｄ３に延びる光Ｌ２を方向Ｄ１に反射する。

レンズアレイ２１と第１光導波路２３との間には、例えば、前述した屈折率整合層１３と同様の屈折率整合層２６が介在する。レンズアレイ２１の複数のレンズ部分３は、方向Ｄ２（図９の紙面に直交する方向）に沿って配列されている。複数のレンズ部分３のそれぞれには無機材料層５が蒸着されている。複数のレンズ部分３は、レンズアレイ２１の保持部材２４に対向する面２１ａに対して方向Ｄ１に窪んだ凹部２１ｂの底面２１ｃに設けられる。従って、レンズアレイ２１は第１光導波路２３及び第２光導波路２５のそれぞれと光接続し、第１光導波路２３と第２光導波路２５とは底面２１ｃと保持部材２４との間に形成された空間Ｋ１を介して互いに光結合する。

次に、レンズアレイ２１の製造方法について説明する。まず、前述したレンズ部品１と同様、キャビティ８に液状の樹脂材料Ｃを注入し、樹脂材料Ｃが硬化することにより、高さＨ及び間隔Ｐが１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下である周期的凹凸構造３Ａを有するレンズ部分３を備えたレンズアレイ２１を成形する（成形する工程）。その後、成形されたレンズアレイ２１の周期的凹凸構造３Ａに無機材料層５を蒸着し（蒸着する工程）、レンズアレイ２１をリフローによって基板２２に実装する（実装する工程）。このようにレンズアレイ２１を基板２２に実装した後に一連の工程が完了する。

以上、第３実施形態に係るレンズアレイ２１、及びレンズアレイ２１の製造方法では、周期的凹凸構造３Ａが無機材料層５に覆われる。従って、無機材料層５によって周期的凹凸構造３Ａを保護することができるので、前述した各実施形態と同様の効果が得られる。また、第３実施形態では、レンズアレイ２１をリフローによって基板２２に実装する工程を備え、低反射率を維持しつつ耐久性が高いレンズアレイ２１を製造することができる。

従って、リフローによってレンズアレイ２１を基板２２に実装するときにレンズアレイ２１に熱が加わっても、周期的凹凸構造３Ａが熱によって変形することを抑制することができる。また、レンズアレイ２１は、基板２２に実装されると共に、基板２２上に設けられた第１光導波路２３と光接続する。よって、レンズアレイ２１が基板２２に実装されることにより、低反射率を維持しつつ耐久性が高められたレンズアレイ２１が基板２２に実装される。従って、レンズアレイ２１及び基板２２を備えた光学デバイスの反射率を抑えることができると共に、低反射率を維持しつつ耐久性が高められた光学デバイスを提供することができる。

図１１は、リフロー前後の反射率、指による接触で油脂が付着したときの反射率、及び清掃後の反射率を測定したグラフである。図１１に示されるように、無機材料層に覆われた周期的凹凸構造を有しない場合には反射率が４．０％程度であったのに対し、無機材料層に覆われた周期的凹凸構造を有する部分に油脂が付着した場合の反射率は３．５％程度であった。一方、無機材料層に覆われた周期的凹凸構造のリフロー前後、並びに、無機材料層に覆われた周期的凹凸構造のクリーニング後（エアクリーニング後、及びアルコール付きの綿棒によるウェットクリーニング後を含む）の反射率は、いずれも２．５％以下であった。

以上のように、無機材料層に覆われた周期的凹凸構造を有する場合には、油脂付着時に若干反射率が上がるものの、クリーニング後には低反射率とすることができ、更にリフロー前後においても低反射率を維持できることが分かった。このように、無機材料層に覆われた周期的凹凸構造を有する場合、リフロー前後で反射率が変わらないので、高いリフロー耐性が得られることが分かった。

（第４実施形態）
続いて、第４実施形態に係る光接続部品、及びその接続方法について図１０を参照しながら説明する。第４実施形態に係る光接続部品は、複数のレンズ部分が並設されたレンズモジュール３１である。レンズモジュール３１は、例えば、基板３２上に設けられた受発光素子３３と、保持部材２４と同様の保持部材３４に保持された光導波路３５とを互いに光結合する。

レンズモジュール３１及び受発光素子３３は基板３２に実装されている。レンズモジュール３１はリフローによって基板３２に実装されている。受発光素子３３は、光信号を電気信号に変換する受光素子、又は電気信号を光信号に変換する発光素子である。受発光素子３３は、例えば、受光素子であるＰＤ（Photo Diode）、又は、発光素子であるＬＤ（Laser Diode）若しくはＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。受発光素子３３は、光Ｌ３を受光、又は光Ｌ３を発光する。

レンズモジュール３１の材料は、例えば、前述したレンズ部品１と同様の樹脂材料Ｃを含む。レンズモジュール３１は、受発光素子３３に対向する第１レンズ部分３１ａと、光導波路３５に対向する第２レンズ部分３１ｂと、光Ｌ３の光路における第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂの間に位置する傾斜面３１ｃとを有する。複数の第１レンズ部分３１ａ、複数の第２レンズ部分３１ｂ、及び複数の受発光素子３３は、例えば、共に方向Ｄ２（図１０の紙面に直交する方向）に沿って並設されている。

第１レンズ部分３１ａを通る光Ｌ３は、傾斜面３１ｃにおいて曲げられて第２レンズ部分３１ｂに入射する。例えば、受発光素子３３からの発散光である光Ｌ３は、第１レンズ部分３１ａによってコリメート光に変換され、傾斜面３１ｃにおいて反射し、第２レンズ部分３１ｂによって収束光に変換されて光導波路３５に入射する。一方、光導波路３５からの発散光は、第２レンズ部分３１ｂにおいてコリメート光に変換され、傾斜面３１ｃにおいて反射し、第１レンズ部分３１ａにおいて収束光に変換されて受発光素子３３に入射する。複数の第１レンズ部分３１ａのそれぞれは、レンズモジュール３１の基板３２に対向する面３１ｄに対して方向Ｄ１に窪んだ凹部３１ｅの底面３１ｆに設けられる。従って、各第１レンズ部分３１ａと各受発光素子３３とは空間Ｋ２を介して光結合する。

第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂのそれぞれは、例えば、レンズ部分３と同様の構成を備える。すなわち、第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂのそれぞれは、周期的凹凸構造３Ａを備える。また、第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂのそれぞれには無機材料層５が蒸着されている。

レンズモジュール３１の製造方法は、レンズアレイ２１の製造方法と同様、キャビティ８に液状の樹脂材料Ｃを注入し、樹脂材料Ｃが硬化することにより、高さＨ及び間隔Ｐが１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下である周期的凹凸構造３Ａを有する第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂを備えたレンズモジュール３１を成形する（成形する工程）。そして、第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂのそれぞれの周期的凹凸構造３Ａに無機材料層５を蒸着によって形成する（無機材料層を形成する工程）。その後、レンズモジュール３１をリフローによって基板３２に実装する（実装する工程）。レンズモジュール３１を基板３２に実装した後に一連の工程が完了する。

以上、第４実施形態に係るレンズモジュール３１、及びレンズモジュール３１の製造方法では、周期的凹凸構造３Ａが無機材料層５に覆われているので、前述した各実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、低反射率を維持しつつ耐久性が高いレンズモジュール３１、及びレンズモジュール３１を備えた光学デバイスを提供することができる。

以上、実施形態に係る光接続部品、及び光接続部品の製造方法について説明したが、本発明に係る光接続部品、及び光接続部品の製造方法は、前述の各実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、前述の実施形態では、複数のレンズ部分３を備えたレンズ部品１について説明したが、レンズ部分の数は、１つであってもよく適宜変更可能である。また、光接続部品を構成する各部の材料、形状、大きさ、数及び配置態様は適宜変更可能であり、光接続部品の製造方法の各工程の内容及び順序は適宜変更可能である。

１…レンズ部品、２ａ…端面、２ｂ…後端面、２ｃ…側面、２ｄ…上面、２ｅ…下面、２ｆ…凹部、３…レンズ部分、３Ａ，１３Ａ…周期的凹凸構造（モスアイ構造）、３ｂ，１３ｂ…凸部、３ｃ，１３ｃ…凹部、３ｄ…平坦面、３ｅ…斜面、４…ガイド孔、５，１５…無機材料層、６…金型、７…ゲート、８…キャビティ、１０…光コネクタ（光接続部品）、１１…光ファイバ、１１ａ…先端面、１２…光ファイバ保持部材、１２ａ…光ファイバ保持孔、１２ｂ…ガイド孔、１２ｃ…光学端面、１３，２６…屈折率整合層、２１…レンズアレイ（光接続部品）、２１ａ…面、２１ｂ…凹部、２１ｃ…底面、２２，３２…基板、２３…第１光導波路、２３ａ…傾斜面、２４，３４…保持部材、２５…第２光導波路、３１…レンズモジュール（光接続部品）、３１ａ…第１レンズ部分、３１ｂ…第２レンズ部分、３１ｃ…傾斜面、３１ｄ…面、３１ｅ…凹部、３１ｆ…底面、３３…受発光素子、３５…光導波路、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…方向、Ｋ１，Ｋ２…空間、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…光、Ｐ…間隔、Ｒ…直径、Ｔ１，Ｔ２…厚さ。

Claims (8)

1. ガラス転移温度が２００℃以上である熱可塑性樹脂を含む樹脂材料によって構成されており、
   平面形状と、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造であるモスアイ構造とを有し、
   前記モスアイ構造は、５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下の厚さの無機材料層に覆われている、
   光接続部品。
2. 前記モスアイ構造の凸部は、前記凸部の突出方向の先端に向かうにつれて、前記突出方向に交差する方向に延びる面で切断した断面の面積が小さくなる、
   請求項１に記載の光接続部品。
3. 前記凸部の前記先端は平坦面であり、
   前記周期的凹凸構造の凹凸が並ぶ方向における前記平坦面の幅は、前記凸部の最大幅の１／２以下である、
   請求項２に記載の光接続部品。
4. 前記平坦面は、最表面で前記突出方向に交差する方向に平面的に繋がっている、
   請求項３に記載の光接続部品。
5. 前記モスアイ構造は、前記光接続部品のレンズ部分の表面上に形成されている、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光接続部品。
6. 基板に実装されると共に、前記基板上に設けられた光導波路と光接続する、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の光接続部品。
7. 平面形状と、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下の周期的凹凸構造であるモスアイ構造とを有する形状に樹脂材料を成形する工程と、
   前記モスアイ構造に無機材料層を形成する工程と、
   を備える光接続部品の製造方法。
8. 前記光接続部品をリフローによって基板に実装する工程を更に備える、
   請求項７に記載の光接続部品の製造方法。

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