JP2020085949A - 光接続構造体の製造方法、及び、光コネクタ部 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化の影響を受けにくい光接続構造体を提供する。【解決手段】光ファイバ２０の端面との間で光信号を入射又は出射する第１面５５Ｂと、光信号を入出力する入出力部１４を複数有する基板１０に向かって光信号を入射又は出射する第２面５１Ａと、光信号を反射させる反射部５７Ａとを備え、光ファイバ２０の端部を保持した光路変換ユニット５０を複数用意すること、複数の溝部４１を有する治具４０を用意すること、それぞれの溝部４１に光路変換ユニット５０を配置させ、入出力部１４に対する光ファイバ２０の位置を合わせた状態で、基板１０に対して光路変換ユニット５０を固定することを行う光接続構造体３０の製造方法。【選択図】図６

Description

本発明は、光接続構造体の製造方法、及び、光コネクタ部に関する。

特許文献１には、光ファイバの端面を光素子（面発光レーザー）と対向させて、光ファイバと光素子とを接続する光学接続構造が記載されている。

特許文献２、３及び非特許文献１には、光信号を入出力するグレーティングカプラが記載されている。これらの文献には、グレーティングカプラから出力される光信号が基板の垂直方向に対して傾斜していることが記載されている。

特開２００９−２７６６６８号公報 特開２０１６−１６６９３９号公報 国際公開ＷＯ２０１６／００６０３７号

Dirk T. et al. "Grating Couplers for Coupling between Optical Fibers and Nanophotonic Waveguides," Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.8A, pp.6071-6077, 2006年

光信号を入出力する入出力部を有する基板に光ファイバの端部を直接取り付けようとすると、光ファイバを曲げて使用する必要がある。この場合、ファイバ自体の物理的限界に基づいた、曲げ（ファイバ曲げ曲率）の許容値があり、高さ方向の寸法を抑制するのが困難である（特に、シングルモード光ファイバはマルチモード光ファイバに比べて曲げに弱い）。また、曲げたファイバを保持するための部材の費用や、ファイバを曲げる工程の工数も必要になる。

そこで、反射面を有する光路変換部材に光ファイバの端部を保持させつつ、光路変換部材を基板に固定することが考えられる。但し、反射面や光ファイバを保持させる部位を有する光路変換部材を透明樹脂で構成すると、基板（例えばシリコン基板）と光路変換部材との熱膨張の差が大きくなる。この結果、温度環境が変化したときに基板と光路変換部材とが剥離してしまい、基板と光路変換部材との間で光接続が難しくなるおそれがある（光信号の損失が増大するおそれがある）。

本発明は、温度変化の影響を受けにくい光接続構造体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、光ファイバの端面との間で光信号を入射又は出射する第１面と、光信号を入出力する入出力部を複数有する基板に向かって光信号を入射又は出射する第２面と、光信号を反射させる反射部とを備え、前記光ファイバの端部を保持した光路変換ユニットを複数用意すること、複数の溝部を有する治具を用意すること、それぞれの前記溝部に前記光路変換ユニットを配置させ、前記入出力部に対する前記光ファイバの位置を合わせた状態で、前記基板に対して前記光路変換ユニットを固定すること、を行う光接続構造体の製造方法である。

本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、温度変化の影響を受けにくい光接続構造体を提供することができる。

第１実施形態の光接続構造体の斜視図である。 第１実施形態の光接続構造体の分解図である。 図３Ａは、第１実施形態の光接続構造体の断面図であり、図３Ｂは、基板１０の拡大断面図（グレーティングカプラ１４の説明図）である。 図４Ａは、光路変換ユニット５０の斜視図であり、図４Ｂは、光路変換ユニット５０の断面図である。 光路変換ユニット５０の製造方法の概略図である。 図６Ａ〜図６Ｄは、第１実施形態の光接続構造体の製造方法の説明図である。 第２実施形態の光接続構造体の斜視図である。 第２実施形態の光接続構造体の製造方法の説明図である。

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

光ファイバの端面との間で光信号を入射又は出射する第１面と、光信号を入出力する入出力部を複数有する基板に向かって光信号を入射又は出射する第２面と、光信号を反射させる反射部とを備え、前記光ファイバの端部を保持した光路変換ユニットを複数用意すること、複数の溝部を有する治具を用意すること、それぞれの前記溝部に前記光路変換ユニットを配置させ、前記入出力部に対する前記光ファイバの位置を合わせた状態で、前記基板に対して前記光路変換ユニットを固定すること、を行う光接続構造体の製造方法が明らかとなる。このような光接続構造体の製造方法によれば、光路変換ユニットが光ファイバ毎に設けられて、基板に対して固定されるので、基板と光路変換ユニットとの間に熱膨張の差があっても剥離しにくい。すなわち、温度変化の影響を受けにくい。

前記治具は、前記光信号を透過可能な透明部材で構成されており、前記治具の前記溝部に前記光路変換ユニットを固定するとともに、前記基板に前記治具を固定することによって、前記基板に対して前記光路変換ユニットを固定してもよい。これにより、治具を介して、光ファイバと基板の入出力との間に光路を形成することができる。また、治具において、光路変換ユニット同士が分離されるため、温度変化による影響を受けにくい。

それぞれの前記溝部に前記光路変換ユニットを配置させた状態で前記基板に前記光路変換ユニットを固定した後、前記治具を取り外してもよい。これにより、光信号の損失の低減、及び、高さ方向の寸法の抑制を図ることができる。

前記光路変換ユニットは、前記光ファイバを挿入するファイバ穴と、接着剤を充填する接着剤充填部とを有し、透明樹脂で一体成型された部材であり、前記光ファイバの端面が前記接着剤充填部の内壁面に突き当てられた状態で、前記接着剤充填部に充填された前記接着剤によって、前記光ファイバの端部が前記光路変換ユニットに保持されている、ことが望ましい。これにより、光路変換ユニットと光ファイバとを、光ファイバの光軸方向に位置合わせすることができる。

前記光ファイバの端部の外周部が前記接着剤充填部の底面に接触した状態で、前記光ファイバの端面が前記接着剤充填部の内壁面に突き当てられている、ことが望ましい。これにより、光軸方向と交差する方向（基板面に垂直方向）についても、光路変換ユニットと光ファイバとを位置合わせすることができる。

前記光路変換ユニットは、金型のキャビティに透明樹脂を射出することによって一体成型されており、前記ファイバ穴を形成するためのファイバ穴用入れ子と、前記接着剤充填部を形成するための充填部用入れ子とが、前記金型に対して位置決めされた状態で前記キャビティが構成されており、前記充填部用入れ子によって、前記内壁面と前記底面とが形成される、ことが望ましい。これにより、内壁面と底面の形成精度を高めることができ、光ファイバの位置合わせを高精度に行うことができる。

また、光ファイバの端面との間で光信号を入射又は出射する第１面と、光信号を入出力する入出力部を複数有する基板に向かって光信号を入射又は出射する第２面と、光信号を反射させる反射部とを備え、光ファイバの端部を保持した複数の光路変換ユニットと、複数の溝部を有し、それぞれの溝部に前記光路変換ユニットを配置可能な透明部材と、を備えた光コネクタ部が明らかとなる。このような光コネクタ部によれば、光ファイバと、基板の入出力との間に光路を形成することができ、また、光路変換ユニットと基板との熱膨張の差を透明部材で吸収することができる（光路変換ユニットを剥離しにくくできる）。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜全体構成について＞
図１は第１実施形態の光接続構造体の斜視図である。また、図２は第１実施形態の光接続構造体の分解図である。また、図３Ａは、第１実施形態の光接続構造体の断面図であり、図３Ｂは、基板１０の拡大断面図（グレーティングカプラ１４の説明図）である。なお、図１及び図２では基板１０の図示を省略している。

本実施形態では以下のように「前後方向」と「上下方向」と「左右方向」を定義する。前後方向は、光ファイバ２０の光軸方向であり、基板１０の表面（以下、基板面ともいう）に平行な方向である。前後方向において光ファイバ２０の端面の側を「前」とし、その逆側を「後」とする。上下方向は基板面に垂直な方向である。上下方向において基板１０から見て光ファイバ２０の側を「上」とし、その逆側を「下」とする。左右方向は、上下方向及び前後方向に直交する方向である。左右方向のうち、後側から前側を見た時の右側を「右」とし、左側を「左」とする。なお、左右方向のことを「幅方向」と呼ぶことがある。

本実施形態の光接続構造体は、基板１０と、複数の光ファイバ２０と、光コネクタ部３０とを備えている。

基板１０は、シリコン製の基板であり、光導波路１２（シリコン導波路）が形成されている。光導波路１２は、光信号の伝送路であり、基板１０の上部に形成されている。光導波路１２を基板１０（シリコン基板）に形成することにより、従来の石英系の導波路に比べて極めてサイズを小さくでき、高い熱光学定数を得ることができる。また、ＣＭＯＳ（Complementary metal oxide semiconductor）プロセスで製造可能であり、電子回路との親和性がよい。

また、基板１０の光導波路１２の表層には複数の溝が形成されており、これによりグレーティングカプラ１４（光信号の入出力部に相当）が設けられている。グレーティングカプラ１４は、光導波路１２を伝搬中の光信号を回折させて上方もしくは下方（ここでは上方）に出射し、光ファイバ（ここでは光ファイバ２０）と光結合させるものである。逆に、反対方向（光ファイバ２０から光導波路１２への方向）の光結合にも用いられる。なお、グレーティングカプラ１４は、基板面に垂直な方向（上下方向）に対して傾斜した方向に光信号を入出力させる。図３Ｂでは、グレーティングカプラ１４の発光性能又は受光性能が最大となる方向を１本の線（破線）で近似して示している。図中の角度θは、グレーティングカプラ１４から出力された光の強度が最大となる方向である。角度θは、グレーティングカプラ１４から出力される光の強度分布を測定することによって求めることが可能である。グレーティングカプラ１４は、フォトリソグラフィー技術で容易に形成可能である。基板１０には、光信号の入出力部となるグレーティングカプラ１４が左右方向に所定間隔で複数並んで配置されている。

なお、光信号の入出力部は、グレーティングカプラ１４に限られるものではない。また、入出力部に入出力する光信号の角度は、基板面に対して垂直でも良い（つまり、角度θがゼロでも良い）。

光ファイバ２０は、光信号を伝送する部材である。光コネクタ部３０において、光ファイバ２０は左右方向（幅方向）に複数並んで配置（配列）されている。各光ファイバ２０は、それぞれ、裸光ファイバ２１と、被覆２３とを有している。

裸光ファイバ２１は、石英ガラスやプラスチックで形成される細い繊維状の部材であり、中心部のコアと、その周囲を覆うクラッドの二層構造に形成されている。コアは、クラッドと比較して屈折率が高く設計されており、光信号は、コア内に閉じこめられた状態で伝搬される。被覆２３は、裸光ファイバ２１の外側を覆っている。

なお、本実施形態の光ファイバ２０は、コア径を小さくすることで、光信号を単一のモードで伝送するようにしたシングルモード光ファイバである。シングルモード光ファイバは、マルチモード光ファイバと比べて信号が劣化しにくく、光信号の伝送距離を伸ばすこと（長距離伝送）が可能である。但し、コア径が小さいため、曲げに弱く、また、接続のときの不整合による減衰が大きいので、光信号の光路設計の高精度化が要求される。

光コネクタ部３０は、ベース部４０と複数の光路変換ユニット５０とを有している。

ベース部４０は、基板１０の入出力部（ここではグレーティングカプラ１４）に対する光ファイバ２０の位置を合わせた状態で基板１０に対して光路変換ユニット５０を固定する部材である。つまり、ベース４０は、治具としての機能を有する。また、ベース部４０は、光信号を透過可能な透明部材で構成されている。ベース部４０は、基板１０（シリコン基板）との熱膨張率の差が小さい材質で構成されている。言い換えると、ベース部４０の熱膨張率は、透明樹脂で構成された光路変換ユニット５０の熱膨張率と比べて、基板１０の熱膨張率に近い。具体的には、本実施形態のベース部４０はガラス製（例えば、石英ガラス、硼珪酸ガラスなど）である。

また、ベース部４０は、溝部４１と、底板部４３と、隔壁部４５とを有している。

溝部４１は、前後方向に沿って形成された断面Ｕ字形状の溝である。複数の溝部４１が左右方向（幅方向）に複数並んで配列されている。溝部４１は、光路変換ユニット５０を収容する部位である。溝部４１の底面は、光路変換ユニット５０を載置する載置面となる。また、溝部４１の底面は、光路変換ユニット５０との間で光信号を入射又は出射する信号面となる。溝部４１の底面は、底板部４３の上面により構成されている。複数の溝部４１が左右方向に並ぶ間隔は、基板１０の複数の入出力部（グレーティングカプラ１４）が左右方向に並ぶ間隔と同じである。このため、それぞれの溝部に光路変換ユニット５０を配置させると、基板１０の入出力部に対して、光路変換ユニット５０に保持された光ファイバの位置を合わせることができる。

底板部４３は、ベース部４０の底（下部）の板状の部位である。底板部４３は、基板１０（グレーティングカプラ１４）の上に固定される。底板部４３の下面は、入出力部の形成された基板１０の上面に対向して固定される。底板部４３の上面は、溝部４１の底面を構成し、光路変換ユニット５０の底面５１Ａと対向し、光路変換ユニット５０を載置する。底板部４３は、基板１０と光路変換ユニット５０との間で光信号を透過させる。

隔壁部４５は、前後方向に沿って形成された凸条である。隔壁部４５は、左右方向に並ぶ溝部４１と溝部４１との間に形成されており、複数の隔壁部４５が左右方向に並んで配列されている。すなわち、隔壁部４５は、左右方向に隣接する溝部４１を区画する部位である。なお、本実施形態において、隔壁部４５の側面は上下方向に沿っている。すなわち、隣接する隔壁部４５の間隔（換言すると溝部４１の左右方向の長さ）は、上下方向の位置に関わらず一定であり、本実施形態では、光路変換ユニット５０（本体部５１）の最大幅と同じになるように形成されている。これにより、隔壁部４５は、光路変換ユニット５０の位置合わせ部として機能する。言い換えると、光路変換ユニット５０が隔壁部４５と隔壁部４５との間に配置されることによって、光路変換ユニット５０の幅方向の位置合わせが行われる。

光路変換ユニット５０は、光の伝送路（光路）の方向を変換する部材であり、光信号を伝搬可能な透明樹脂で形成されている（透明樹脂製）。光路変換ユニット５０は、光ファイバ２０毎に設けられており、それぞれの光ファイバ２０の端部に取り付けられている。また、複数の光路変換ユニット５０は、それぞれ、ベース部４０の溝部４１に配置されている。

光路変換ユニット５０は、先端部分（光ファイバ２０の端面よりも前側）に反射部５７を有している。反射部５７は光信号を反射させる部位であり、上下方向に対して傾斜している。また、反射部５７には、光信号を集光させつつ反射させるレンズ部５７Ａが設けられている。

なお、光路変換ユニット５０の詳細については後述する。

次に、図３Ａ、図３Ｂを参照しつつ、光路について説明する。光導波路１２を伝搬される光信号は、グレーティングカプラ１４で回折されて、基板面に垂直方向（上下方向）に対して角度θ傾斜した方向に出射される。

基板１０のグレーティングカプラ１４から出射された光信号は、底板部４３の下面を介してベース部４０に入射されて、ベース部４０（底板部４３）の内部を伝搬する。さらに、光信号は、ベース部４０から光路変換ユニット５０に伝搬される。そして、光路変換ユニット５０のレンズ部５７Ａで光信号が反射されて、光路変換が行われる。レンズ部５７Ａで光反射された光信号は、光路変換ユニット５０の内部を通って光ファイバ２０に到達する。

なお、光ファイバ２０から基板１０（グレーティングカプラ１４）への光路は、上述した経路と逆になる。

このように、レンズ部５７Ａで光信号の方向（光路）を変換することによって、光ファイバ２０と、基板１０のグレーティングカプラ１４との間を光接続（光結合）している。

ここで、仮に、光コネクタ部３０を用いずに、基板１０に光ファイバ２０の端部を直接取り付ける場合、光ファイバ２０を曲げて使用する必要がある。この場合、ファイバ自体の物理的限界に基づいた、曲げ（ファイバ曲げ曲率）の許容値があり、高さ方向の寸法を抑制するのが困難である。特に、本実施形態の光ファイバ２０は、シングルモード光ファイバであり、マルチモード光ファイバに比べて曲げに弱いため、高さ方向の寸法を抑制することがさらに困難である。また、曲げたファイバを保持するための部材の費用や、ファイバを曲げる工程の工数も必要になる。本実施形態では、光路変換を行うことができる光コネクタ部３０を用いているので、高さ方向の寸法を抑制することができる。

また、仮に、光コネクタ部３０のうち基板１０に固定されるベース部４０を、透明樹脂で構成すると、基板１０（シリコン基板）とベース部４０との熱膨張の差が大きくなる。この結果、温度環境が変化したときに基板１０とベース部４０とが剥離してしまい、基板１０と光コネクタ部３０との間で光接続が難しくなるおそれがある（光信号の損失が増大するおそれがある）。これに対し、本実施形態では光コネクタ部３０のベース部４０はガラス製であり、基板１０（シリコン基板）との熱膨張の差が小さい。これにより、ベース部４０を基板１０（シリコン基板）に固定しても、温度環境が変化したときにベース部４０と基板１０とが剥離しにくい（すなわち温度変化の影響を受けにくい）。なお、光路変換ユニット５０は樹脂製であるが、光ファイバ２０毎に設けられており、それぞれ、ベース部４０の溝部４１に配置されている（隣接する光路変換ユニット５０同士が分離されている）。このため、温度変化による影響を受けにくい。

＜光路変換ユニットの構成＞
図４Ａは、光路変換ユニット５０の斜視図であり、図４Ｂは、光路変換ユニット５０の断面図である。

光路変換ユニット５０は、本体部５１と、ファイバ穴５３と、接着剤充填部５５と、反射部５７と、を有している。光路変換ユニット５０は、透明樹脂で一体成型された部材である。

本体部５１は、光路変換ユニット５０の本体を構成する部位であり、透明樹脂による一体成型で形成されている。本体部５１の底面５１Ａ（第２面に相当）は平面であり、基板１０に向かって光信号を入射又は出射する面（基板１０側の光信号の入出力面）になる。ベース部４０の溝部４１に光路変換ユニット５０が配置されることにより、本体部５１の底面５１Ａはベース部４０の溝部４１の底と接触する。なお、本体部５１の底面５１Ａは、屈折率整合剤を兼ねた接着剤でベース部４０の溝部４１に接着（固定）される。

ファイバ穴５３は、光ファイバ２０（裸光ファイバ２１）の端部を挿通させるための穴であり、前後方向（光ファイバ２０の光軸方向）に沿って形成されている。

接着剤充填部５５は、光ファイバ２０を光路変換ユニット５０（本体部５１）に固定させる接着剤（屈折率整合剤も兼用）を充填する部位である。接着剤充填部５５は、開口部５５Ａと、突当面５５Ｂと、底面５５Ｃとを有している。

開口部５５Ａは、本体部５１の外面（ここでは上面）と内部との間で直線状に開口した部分であり、本体部５１内においてファイバ穴５３の開口部分の先端部と重なっている。突当面５５Ｂ（第１面、内壁面に相当）は、開口部５５Ａの前側の内壁面であり、光ファイバ２０の端面を突き当てることにより、光ファイバ２０の前後方向の位置合わせを行うことができる。また、突当面５５Ｂは、光ファイバ２０の端面との間で光信号を入射又は出射する面（光ファイバ２０側の光信号の入出射面）となる。底面５５Ｃは、開口部５５Ａの底面であり、この底面５５Ｃ上に光ファイバ２０の端部を支持することにより、光ファイバ２０の上下方向の位置合わせ部として機能する。

反射部５７は、前述したように光信号を反射させる部位でありレンズ部５７Ａが設けられている。レンズ部５７Ａは、前側から見て凸型のレンズである。なお、反射部５７（レンズ部５７Ａ）は、樹脂による一体成型により、本体部５１と同時に形成される。レンズ部５７Ａは、グレーティングカプラ１４から出射された光を光ファイバ２０の端面に集光させる。若しくは、レンズ部５７Ａは、光ファイバ２０の端面から出射された光をグレーティングカプラ１４に集光させる。

＜光路変換ユニットの製造方法＞
図５は、光路変換ユニット５０の製造方法の概略図である。図５において、金型１００の方向（上下方向、前後方向）は、光路変換ユニット５０の方向と対応している。

図５に示す金型１００は、レンズ用金型１１０と、ファイバ穴用入れ子１２０と、充填部用入れ子１３０とを備えて構成されている。

レンズ用金型１１０は、光路変換ユニット５０の成型用の金型本体部分であり、内部に光路変換ユニット５０の外形に対応した空洞部（キャビティ１１１）が形成されている。

ファイバ穴用入れ子１２０は、ファイバ穴５３を形成するための入れ子である。ファイバ穴用入れ子１２０は、ファイバ穴５３の外形と同様の形状に設けられており、キャビティ１１１内において、前後方向に沿って配置されている。

充填部用入れ子１３０は、接着剤充填部５５を形成するための入れ子である。また、充填部用入れ子１３０は、ファイバ端部位置決め用の入れ子（突当面５５Ｂや底面５５Ｃを形成するための入れ子）でもある。充填部用入れ子１３０は、キャビティ１１１内において上下方向に沿って配置されており、下端部の後側側面は、ファイバ穴用入れ子１２０の先端面と接触している。つまり、充填部用入れ子１３０によって、ファイバ穴５３の先端部分が形成されることになる。言い換えると、接着剤充填部５５の内壁面にファイバ穴５３の開口が形成されることになる。

なお、レンズ用金型１１０に対して、各入れ子（ファイバ穴用入れ子１２０、充填部用入れ子１３０）は、高精度に位置決めされている。また、ファイバ穴用入れ子１２０と充填部用入れ子１３０も高精度に位置決めされている。これにより、接着剤充填部５５の底面５５Ｃが光ファイバ２０の位置合わせ部としても機能する。また、ファイバ端部位置決め用の入れ子（充填部用入れ子１３０）で形成された穴を接着剤充填部５５として活用できる。

また、レンズ用金型１１０のレンズ部（キャビティ１１１のうち光路変換ユニット５０のレンズ部５７Ａに対応した部分：図中Ｒで示す部位）と各入れ子（ファイバ穴用入れ子１２０、充填部用入れ子１３０）も、高精度に位置決めされている。これにより、光路変換ユニット５０のレンズ部５７Ａと光ファイバ２０とを高精度に位置合わせ可能である。

そして、図５の状態において、金型１００（レンズ用金型１１０）のキャビティ１１１内に透明樹脂を射出して光路変換ユニット５０を成型（一体成型）する。その後脱型を行うと、ファイバ穴５３及び接着剤充填部５５を備えた光路変換ユニット５０が得られる。

＜光接続構造体の製造方法＞
図６Ａ〜図６Ｄは、第１実施形態の光接続構造体の製造方法の説明図である。

まず、上述した製造方法により成型した光路変換ユニット５０を準備する。なお、光路変換ユニット５０は、複数（光コネクタ部３０に取り付ける光ファイバ２０と同じ数）準備する。

また、作業者は、各光ファイバ２０の端部を前処理する。すなわち、光ファイバ２０の端部の被覆２３を所定長さ除去し、裸光ファイバ２１を所定長さでカットする。

次に、作業者は、図６Ａに示すように光路変換ユニット５０のファイバ穴５３に光ファイバ２０の端部を挿入する。そして、接着剤充填部５５の突当面５５Ｂに光ファイバ２０の端面を突き当てる。これにより、光路変換ユニット５０と光ファイバ２０との前後方向（光軸方向）の位置合わせが行われる。また、このとき、光ファイバ２０（より具体的には裸光ファイバ２１）の端部の外周部が接着剤充填部５５の底面５５Ｃに接触した状態で、光ファイバ２０の端面を接着剤充填部５５の突当面５５Ｂに突き当てる。これにより、光路変換ユニット５０と光ファイバ２０との上下方向の位置合わせが行われる。

次に、作業者は、図６Ｂに示すように、光ファイバ２０の端部に光路変換ユニット５０を取り付ける（固定する）。本実施形態では、接着剤充填部５５の開口部５５Ａに、屈折率整合剤を兼ねた紫外線硬化型接着剤（以下、ＵＶ接着剤）を充填する。接着剤充填部５５の突当面５５Ｂと光ファイバ２０の端部との隙間にもＵＶ接着剤（屈折率整合剤）が浸透する。なお、このとき、光ファイバ２０とファイバ穴５３との隙間にもＵＶ接着剤が浸透する。

ＵＶ接着剤の充填後、光路変換ユニット５０の接着剤充填部５５に紫外線（ＵＶ光）を照射して、充填したＵＶ接着剤を硬化させる。光路変換ユニット５０は、透明樹脂で構成されているため、光路変換ユニット５０の内部（接着剤充填部５５やファイバ穴５３）に紫外光（ＵＶ光）を照射することができる。ＵＶ接着剤が硬化することにより、光路変換ユニット５０が光ファイバ２０の端部に固定される。このようにして、複数の光ファイバ２０にそれぞれ光路変換ユニット５０を取り付ける（換言すると、光ファイバ２０の端部を保持した光路変換ユニット５０を複数用意する）。

次に、作業者は、複数の溝部４１を有するベース部４０を用意し、ベース部４０の複数の溝部４１に、複数の光路変換ユニット５０を取り付ける。本実施形態では、図６Ｃに示すように、ベース部４０の前側に位置合わせ用の治具２００（突き当て部材）を配置した状態で、ベース部４０の溝部４１に光路変換ユニット５０を配置している。このとき、溝部４１の左右の側壁（隔壁部４５の側面）によって、光路変換ユニット５０の左右方向（幅方向）の位置合わせが行われる。これにより、基板の複数の入出力部（グレーティングカプラ１４）が左右方向に並ぶ間隔に合わせて、複数の光路変換ユニット５０を左右方向に所定間隔に並べて配置できる。また、治具２００に光路変換ユニット５０の前端を突き当てることにより、前後方向の位置合わせが行われる。さらに、溝部４１の底面に光路変換ユニット５０の本体部５１の底面５１Ａを合わせることで上下方向の位置合わせが行われる。

なお、ベース部４０と光路変換ユニット５０との間にはＵＶ接着剤（屈折率整合剤）を塗布しておき、光路変換ユニット５０の配置後に、ＵＶ光を照射する。これにより、塗布したＵＶ接着剤が硬化し、光路変換ユニット５０がベース部４０の溝部４１に固定される。

このようにして、ベース部４０の複数の溝部４１にそれぞれ、光路変換ユニット５０を取り付けることにより、光コネクタ部３０が完成する。

次に、作業者は、図６Ｄに示すように、光コネクタ部３０を基板１０の所定位置に取り付ける。ここでも、基板１０上に光コネクタ部３０を配置する際に、基板１０と光コネクタ部３０の底面（ベース部４０の底板部４３の下面）との間にＵＶ接着剤を塗布しておき、配置後にＵＶ光を照射する。これにより、塗布したＵＶ接着剤が硬化し、光コネクタ部３０が基板１０に固定されて光接続構造体が完成する。

以上、説明したように、本実施形態の光コネクタ部３０は、複数の光路変換ユニット５０と、ベース部４０とを備えている。光路変換ユニット５０は、光ファイバ２０の端面との間で光信号を入射又は出射する突当面５５Ｂと、グレーティングカプラ１４を複数有する基板１０に向かって光信号を入射又は出射する本体部５１の底面５１Ａと、光信号を反射させる反射部５７（レンズ部５７Ａ）とを備えている。ベース部４０は、複数の溝部４１を有し、それぞれの溝部４１に光路変換ユニット５０を配置可能である。そして、光ファイバ２０の端部を保持した光路変換ユニット５０を複数用意し、ベース部４０のそれぞれの溝部４１に光路変換ユニット５０を配置させ、グレーティングカプラ１４に対する光ファイバ２０の位置を合わせた状態で、基板１０に対して光路変換ユニット５０を固定している。これにより、光路変換ユニット５０が、光ファイバ２０毎に設けられて、基板１０に対して固定されるので、基板１０と光路変換ユニット５０との間に熱膨張の差があっても剥離しにくい。すなわち、温度変化の影響を受けにくい。

また、本実施形態のベース部４０は、光信号を透過可能なガラス製であり、ベース部４０の溝部４１に光路変換ユニット５０を固定するとともに、基板１０にベース部４０を固定することによって、基板１０に対して光路変換ユニット５０を固定している。これにより、ベース部４０を介して、光ファイバ２０と基板１０のグレーティングカプラ１４との間に光路を形成することができる。また、ベース部４０において、光路変換ユニット５０同士が分離されるため、温度変化による影響を受けにくい。

また、光路変換ユニット５０は、光ファイバ２０を挿入するファイバ穴５３と、接着剤を充填する接着剤充填部５５とを有し、透明樹脂で一体成型された部材であり、光ファイバ２０の端面が接着剤充填部５５の突当面５５Ｂに突き当てられた状態で、接着剤充填部５５に充填されたＵＶ接着剤によって、光ファイバ２０の端部が光路変換ユニット５０に保持されている。これにより、光路変換ユニット５０と光ファイバ２０とを前後方向（光軸方向）に位置合わせすることができる。

また、光ファイバ２０の端部の外周部が接着剤充填部５５の底面５５Ｃに接触した状態で、光ファイバ２０の端面が接着剤充填部５５の突当面５５Ｂに突き当てられている。これにより、上下方向についても、光路変換ユニット５０と光ファイバ２０とを位置合わせすることができる。

また、光路変換ユニット５０は、金型１００（レンズ用金型１１０）のキャビティ１１１に透明樹脂を射出することによって一体成型されている。ファイバ穴５３を形成するためのファイバ穴用入れ子１２０と、接着剤充填部５５を形成するための充填部用入れ子１３０とが、レンズ用金型１１０に対して位置決めされた状態でキャビティ１１１が構成されている。そして、充填部用入れ子１３０によって、突当面５５Ｂと底面５５Ｃとが形成されている。これにより、突当面５５Ｂと底面５５Ｃの形成精度を高めることができ、光ファイバ２０の位置合わせを高精度に行うことができる。

なお、本実施形態では、光コネクタ部３０を構成してから、光コネクタ部３０を基板１０に取り付けていたが、これには限られず、例えば、ベース部４０を基板１０に取り付けてから、ベース部４０の各々の溝部４１に光路変換ユニット５０を取り付けても良い。

また、本実施形態では各部材を接着させる接着剤（屈折率整合剤を兼ねた接着剤）としてＵＶ接着剤を用いていたが、使用する接着剤は、ＵＶ接着剤には限られない。例えば、熱硬化性の接着剤を用いてもよい。但し、熱硬化性の接着剤は、熱を加えることによって部材同士を接着させるので、熱に弱い部材には使用できない。これに対し、ＵＶ接着剤は、ＵＶ光で硬化するので、熱に弱い部材であっても使用できる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
＜全体構成＞
図７は、第２実施形態の光接続構造体の斜視図である。第１実施形態と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。

図７に示すように、第２実施形態では、基板１０の上に、複数の光路変換ユニット５０がそれぞれ幅方向に間隔を空けて取り付けられている。すなわち、第２実施形態の光接続構造体では、複数の光路変換ユニット５０が基板１０の上に直接固定されている。

＜光接続構造体の製造方法＞
図８は、第２実施形態の光接続構造体の製造方法の説明図である。

本実施形態では、複数のＶ溝４１０（溝部に相当）を有するＶ溝治具４００が用いられる。Ｖ溝４１０は、前後方向に沿って形成された断面Ｖ字状の溝である。複数のＶ溝４１０が左右方向（幅方向）に複数並んでＶ溝治具４００の下面に形成されている。なお、断面において光路変換ユニット５０がＶ溝４１０と２点で接触するように、光路変換ユニット５０（本体部５１）の外形は半円筒状（断面Ｄ字状）であることが望ましい。Ｖ溝治具４００の複数のＶ溝４１０が左右方向に並ぶ間隔は、基板１０の複数の入出力部（グレーティングカプラ１４）が左右方向に並ぶ間隔と同じである。本実施形態では、このようなＶ溝治具４００を予め用意しておくことになる。

なお、Ｖ溝治具４００の熱膨張率は、透明樹脂で構成された光路変換ユニット５０の熱膨張率と比べて、基板１０の熱膨張率に近いことが望ましい。具体的には、本実施形態のＶ溝治具４００はガラス製（例えば、石英ガラス、硼珪酸ガラスなど）である。これにより、製造時の温度環境の影響を抑制できる。但し、所定の温度で製造できる環境であれば、Ｖ溝治具４００の熱膨張率が高くても許容される。

また、Ｖ溝治具４００は、光（特にＵＶ光）を透過可能な部材であることが望ましい。これにより、後述するようにＵＶ接着剤を硬化させる際に、Ｖ溝治具４００越しにＵＶ光を照射することができる。但し、ＵＶ光をＶ溝治具４００越しに照射しないのであれば、Ｖ溝治具４００が透明な部材でなくても良い。

まず、作業者は、基板１０の表面にＵＶ接着剤を塗布して、その上に光路変換ユニット５０を配置する。なお、１つの光路変換ユニット５０に対するＵＶ接着剤の塗布面積は、光路変換ユニット５０の底面５１Ａの面積よりも小さいことが望ましい（少なくともグレーティングカプラ１４を含む所定範囲（光信号が入射又は出射する範囲）の部位に塗布されていればよい）。これにより、光路変換ユニット５０と基板１０との熱膨張の差による影響を小さくできる。

光路変換ユニット５０を複数配置した後、作業者は、その上にＶ溝治具４００を載せて、Ｖ溝治具４００のそれぞれのＶ溝４１０に、光路変換ユニット５０を配置させる。それぞれのＶ溝４１０によって光路変換ユニット５０を配置させると、基板１０の入出力部に対して、光路変換ユニット５０に保持された光ファイバの位置を合わせることができる。そして、その状態でＵＶ光を照射し、ＵＶ接着剤を硬化させる。これにより、光路変換ユニット５０は、Ｖ溝４１０によって左右方向の位置合わせが行われつつ、基板１０に固定される。なお、このとき、前後方向の位置合わせもすることが望ましい。例えば、Ｖ溝治具４００の前に治具２００（図６Ｃ参照）を配置して、光路変換ユニット５０を治具２００に突き当てればよい。これにより、光路変換ユニット５０の前後方向の位置合わせも行なうことができる。

そして、ＵＶ接着剤が硬化した後、Ｖ溝治具４００を取り外すと、基板１０の上に光路変換ユニット５０が幅方向に間隔を空けて複数配列された光接続構造体（図７参照）が得られる。

このように、第２実施形態では、Ｖ溝治具４００のＶ溝４１０に光路変換ユニット５０を配置させた状態で基板１０に光路変換ユニット５０を固定した後、Ｖ溝治具４００を取り外している。すなわち、第２実施形態では、複数の光路変換ユニット５０が、幅方向に間隔を空けて基板１０の上に直接固定される。この場合においても、複数の光路変換ユニット５０が幅方向に分離して配列されるので、温度環境が変化したときに光路変換ユニット５０が基板１０から剥離しにくい（温度変化の影響を受けにくい）。

また、第２実施形態では、光路変換ユニット５０を基板１０の上に直接取り付けているので、ベース部４０を介して光路変換ユニット５０を取り付けた第１実施形態と比べて、光路が短くなり、また、光信号が通過する部材の数（部材間の境界部分）が少なくなる。これにより、光信号の損失の低減を図ることができる。また、基板１０上の高さを低く抑える（上下方向の寸法を抑制する）ことができる。さらに、第１実施形態と比べてＵＶ接着剤を塗布する面積が少なくて済むので、ＵＶ接着剤の使用量の低減（コストの低減）を図ることができる。

なお、本実施形態のＶ溝治具４００には断面Ｖ字状のＶ溝４１０が設けられていたが、Ｖ溝には限られない。例えば、断面が曲線状の溝であってもよい。あるいは、断面略Ｕ字状（角型）の溝であってもよい。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更・改良され得ると共に、本発明には、その等価物が含まれることは言うまでもない。

１０ 基板、１２ 光導波路、
１４ グレーティングカプラ、
２０ 光ファイバ、
２１ 裸光ファイバ、２３ 被覆、
３０ 光コネクタ部、
４０ ベース部、
４１ 溝部、４３ 底板部、４５ 隔壁部、
５０ 光路変換ユニット、５１ 本体部、５１Ａ 底面
５３ ファイバ穴、５５ 接着剤充填部、
５５Ａ 開口部、５５Ｂ 突当面、５５Ｃ 底面、
５７ 反射部、５７Ａ レンズ部、
１００ 金型、１１０ レンズ用金型、
１１１ キャビティ、
１２０ ファイバ穴用入れ子、
１３０ 充填部用入れ子、
２００ 治具、
４００ Ｖ溝治具、
４１０ Ｖ溝、

Claims (7)

1. 光ファイバの端面との間で光信号を入射又は出射する第１面と、光信号を入出力する入出力部を複数有する基板に向かって光信号を入射又は出射する第２面と、光信号を反射させる反射部とを備え、前記光ファイバの端部を保持した光路変換ユニットを複数用意すること、
   複数の溝部を有する治具を用意すること、
   それぞれの前記溝部に前記光路変換ユニットを配置させ、前記入出力部に対する前記光ファイバの位置を合わせた状態で、前記基板に対して前記光路変換ユニットを固定すること、
   を行う光接続構造体の製造方法。
2. 請求項１に記載の光接続構造体の製造方法であって、
   前記治具は、前記光信号を透過可能な透明部材で構成されており、
   前記治具の前記溝部に前記光路変換ユニットを固定するとともに、前記基板に前記治具を固定することによって、前記基板に対して前記光路変換ユニットを固定する、
   ことを特徴とする光接続構造体の製造方法。
3. 請求項１に記載の光接続構造体の製造方法であって、
   それぞれの前記溝部に前記光路変換ユニットを配置させた状態で前記基板に前記光路変換ユニットを固定した後、前記治具を取り外す、
   ことを特徴とする光接続構造体の製造方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の光接続構造体の製造方法であって、
   前記光路変換ユニットは、前記光ファイバを挿入するファイバ穴と、接着剤を充填する接着剤充填部とを有し、透明樹脂で一体成型された部材であり、
   前記光ファイバの端面が前記接着剤充填部の内壁面に突き当てられた状態で、前記接着剤充填部に充填された前記接着剤によって、前記光ファイバの端部が前記光路変換ユニットに保持されている、
   ことを特徴とする光接続構造体の製造方法。
5. 請求項４に記載の光接続構造体の製造方法であって、
   前記光ファイバの端部の外周部が前記接着剤充填部の底面に接触した状態で、前記光ファイバの端面が前記接着剤充填部の内壁面に突き当てられている、
   ことを特徴とする光接続構造体の製造方法。
6. 請求項５に記載の光接続構造体の製造方法であって、
   前記光路変換ユニットは、金型のキャビティに透明樹脂を射出することによって一体成型されており、
   前記ファイバ穴を形成するためのファイバ穴用入れ子と、前記接着剤充填部を形成するための充填部用入れ子とが、前記金型に対して位置決めされた状態で前記キャビティが構成されており、
   前記充填部用入れ子によって、前記内壁面と前記底面とが形成される、
   ことを特徴とする光接続構造体の製造方法。
7. 光ファイバの端面との間で光信号を入射又は出射する第１面と、光信号を入出力する入出力部を複数有する基板に向かって光信号を入射又は出射する第２面と、光信号を反射させる反射部とを備え、光ファイバの端部を保持した複数の光路変換ユニットと、
   複数の溝部を有し、それぞれの溝部に前記光路変換ユニットを配置可能な透明部材と、
   を備えた光コネクタ部。

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