JP3852353B2 - マイクロレンズアレイ結合系及びマイクロレンズアレイとその製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバアレイと光導波路とをマイクロレンズアレイを介して光学的に結合する技術に関し、更に詳しくはマイクロレンズアレイ結合系及びマイクロレンズアレイとその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバアレイと光導波路とを光学的に結合するに際しては、光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面同士を透光性接着剤で接着して固定する方法が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、光ファイバアレイと光導波路との結合部において光結合効率が低下するという問題点がある。すなわち、光ファイバのコアは、直径（又はモード径）が８〜１０μｍの円形断面を有するのに対し、光導波路のコアは、一辺の寸法が４〜６μｍの角形断面を有し、光ファイバのコア端面と光導波路のコア端面とを接着層を介して単純に接合しただけでは、光導波路のコアの外に光が漏れてしまい、光の損失が生ずる。
【０００４】
この発明の目的は、光結合効率を向上させた新規なマイクロレンズアレイ結合系を提供すると共に、このマイクロレンズアレイ結合系に用いるマイクロレンズアレイとその製法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロレンズアレイ結合系は、
複数の光ファイバとこれらの光ファイバを複数の保持孔でそれぞれ保持するホルダとを有すると共に各光ファイバの端部を前記ホルダの端面に露呈した光ファイバアレイと、
前記複数の光ファイバにそれぞれ対応する複数のコアとこれらのコアを包囲・保持するクラッドとを有すると共に各コアの端部を前記クラッドの端面に露呈した光導波路であって、前記クラッドの端面を前記ホルダの端面に対向させて配置されるものと、
前記ホルダ及び前記クラッドの対向する端面間に介在配置される透光板と、前記複数の光ファイバと前記複数のコアとをそれぞれ光学的に結合するように前記透光板に形成された複数のレンズと、前記透光板において前記ホルダ又は前記クラッドの端面に対向する一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように形成されたメッキ下地層と、前記一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように前記メッキ下地層にメッキされ、前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層とから構成されたマイクロレンズアレイであって、前記複数のレンズがいずれも前記一方の主面から所定の高さだけ突出して形成されると共に、前記枠状補強層が前記所定の高さより厚く形成されたものと、
前記複数のレンズを介して前記複数の光ファイバと前記複数のコアとをそれぞれ光学的に結合した状態で前記マイクロレンズアレイを前記ホルダ及び前記クラッドの対向する端面に接着して固定する接着手段であって、前記枠状補強層をスペーサとして前記一方の主面を前記ホルダ又は前記クラッドの端面に接着して固定する接着層を有するものと
を備えたものである。
【０００６】
この発明のマイクロレンズアレイ結合系によれば、光ファイバアレイと光導波路とを光学的に結合する手段として、光ファイバアレイの複数の光ファイバと光導波路の複数のコアとをそれぞれ光学的に結合する複数のレンズを有するマイクロレンズアレイが用いられる。マイクロレンズアレイは、複数のレンズをそれぞれ介して複数の光ファイバと複数のコアとを光学的に結合した状態で光ファイバ及び光導波路の対向する端面に接着手段により接着・固定される。このような固定状態において、各光ファイバからの光は、対応するレンズで集束されて対応するコアに入射する。従って、光損失が低減され、光結合効率が向上する。
【０００７】
この発明に係るマイクロレンズアレイは、光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面間に介在配置して使用される板状のマイクロレンズアレイであって、
前記光ファイバアレイ及び前記光導波路の対向する端面間に介在配置されるべき透光板と、前記光ファイバアレイの複数の光ファイバと前記光導波路の複数のコアとをそれぞれ光学的に結合するように前記透光板に形成された複数のレンズと、前記透光板において前記光ファイバアレイ又は前記光導波路の端面に対向すべき一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように形成されたメッキ下地層と、前記一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように前記メッキ下地層にメッキされ、前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層とを備え、前記複数のレンズがいずれも前記一方の主面から所定の高さだけ突出して形成されると共に、前記枠状補強層が前記所定の高さより厚く形成されたものである。
【０００８】
この発明のマイクロレンズアレイを用いると、この発明のマイクロレンズアレイ結合系を上記したように接着手段を用いて簡単に構成することができる。この発明のマイクロレンズアレイにおいて、透光板には光ファイバアレイ又は光導波路の端面に対向すべき一方の主面に複数のレンズを取囲むように金属等の枠状補強層をメッキ下地層を介してメッキしたので、マイクロレンズアレイの機械的強度が向上し、取扱いが容易になる。また、複数のレンズは、いずれも透光板の一方の主面から所定の高さだけ突出して形成すると共に、枠状補強層は、各レンズの突出高さより厚く形成したので、接着手段は、枠状補強層をスペーサとしてマイクロレンズアレイの一方の主面を光ファイバアレイ又は光導波路の端面に接着して固定する接着層を有する構成にすることができ、接着層の厚さ制御が容易になる。
【０００９】
この発明に係るマイクロレンズアレイの製法は、光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面間に介在配置して使用される板状のマイクロレンズアレイを製作するためのマイクロレンズアレイの製法であって、
前記光ファイバアレイ又は前記光導波路の端面に対向すべき一方の主面に該一方の主面から所定の高さだけ突出するように複数のレンズが形成された透光板を前記一方の主面が露呈した状態で保持する基板を用意する工程と、
前記一方の主面を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において前記複数のレンズを取囲む所定の枠形成位置を露呈するように前記メッキ下地層を覆ってレジスト層を形成する工程と、
前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層を前記レジスト層をマスクとする選択メッキ処理により前記メッキ下地層の枠形成位置に前記所定の高さより厚く形成する工程と、
前記レジスト層を除去した後、前記メッキ下地層において少なくとも前記複数のレンズに重なる部分を除去し且つ少なくとも前記枠状補強層の下に位置する部分を残存させる工程と、
前記透光板を前記複数のレンズと前記枠状補強層と前記メッキ下地層の残存部とを有する状態で前記板状のマイクロレンズアレイとして前記基板から分離する工程と
を含むものである。
【００１０】
この発明のマイクロレンズアレイの製法によれば、この発明のマイクロレンズアレイを簡単に製作することができる。また、マイクロレンズアレイを基板から分離する前にウエハ状態において選択メッキ処理により枠状補強層を形成するので、基板から分離したマイクロレンズアレイに枠状補強層を形成する場合に比べて枠状補強層の形成精度が向上すると共に作業が簡単となり、歩留りの向上及びコスト低減が可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示すもので、この結合系は、光ファイバアレイ１０及び光導波路３０の対向する端面間にマイクロレンズアレイ２０を介在配置し、接着・固定した構成になっている。図２には、光ファイバアレイ１０の端面図を示し、図３には、マイクロレンズアレイ２０のレンズ形成面を示し、図４には、光導波路３０の端面図を示す。図１は、図２，３のＡ−Ａ’線断面及び図３のＢ−Ｂ’線断面に対応する。
【００１２】
光ファイバアレイ１０は、図１，２に示すように一列状に形成された保持孔Ｈ１〜Ｈ５を有する四角柱状のホルダ１２と、保持孔Ｈ１〜Ｈ５内にそれぞれ挿入されてホルダ１２により保持された光ファイバＦ１〜Ｆ５とにより構成されたもので、長方形状の端面には、光ファイバＦ１〜Ｆ５の端部が露呈している。ホルダ１２は、一例としてジルコニア等のセラミックからなるが、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の金属で構成してもよい。
【００１３】
マイクロレンズアレイ２０は、図１，３に示すようにホルダ１２の端面形状に対応した長方形状の石英板からなる透光板２２と、光ファイバＦ１〜Ｆ５から透光板２２の一方の主面に入射する光を透光板２２の他方の主面からそれぞれ射出するように透光板２２に形成された平凸レンズＬ１〜Ｌ５と、これらのレンズＬ１〜Ｌ５を取囲むように透光板２２に形成された枠状補強層２４とにより構成されたもので、隣り合うレンズ間のピッチ（中心間の間隔）Ｐは、一例として１２７μｍに設定されている。
【００１４】
光損失を低減するためには、接着層３６の厚さをできる限り薄く（例えば１０μｍ程度に）する必要があることから、焦点距離が非常に短いレンズが必要となる。このようなレンズを実現するには、レンズ径を小さくする必要がある。レンズ径を小さくすると、レンズ有効径の中に光を入れる必要があるため、マイクロレンズアレイ２０を構成する透光板２２の厚さを薄く（例えば１００μｍ以下に）する必要がある。上記した実施形態では、一例として透光板２２の一方の主面から各レンズの頂部までの高さｈが４０μｍに設定されている。
【００１５】
枠状補強層２４は、薄い透光板２２の機械的強度を増強するために設けられたもので、一例としてＮｉ−Ｆｅ合金等の金属により構成され、後述するように選択メッキ処理等により形成可能である。また、マイクロレンズアレイ２０の接着時に枠状補強層２４をスペーサとして使用できるようにするため、枠状補強層２４の厚さは、各レンズの高さより大きく設定してある。一例として、各レンズの頂部から枠状補強層２４の上面まで厚さｔは、１０μｍに設定されている。
【００１６】
光導波路３０は、図１，４に示すように下クラッド３２の上に互いに平行な５本のコアＣ１〜Ｃ５を介して上クラッド３４を形成した構成になっている。図１に示す光導波路３０の断面は、図４のＢ−Ｂ’線断面に対応する。コアＣ１〜Ｃ５は、マイクロレンズアレイ２０のレンズＬ１〜Ｌ５からそれぞれ受光するように配置されている。
【００１７】
図１のマイクロレンズアレイ結合系を構成する際には、光ファイバＦ１〜Ｆ５の端部とレンズＬ１〜Ｌ５とをそれぞれ対向させるようにして光ファイバアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ２０の一方の主面を透光性の接着層２６により接着する。また、コアＣ１〜Ｃ５の端部とレンズＬ１〜Ｌ５とをそれぞれ対向させるようにして光導波路３０の端面にマイクロレンズアレイ２０の他方の主面を透光性の接着層３６により接着する。接着層２６としては、屈折率がＦ１〜Ｆ５の各光ファイバコア及び透光板２２と一致又は近似したものを用いることができる。接着層３６としては、屈折率が透光板２２より小さいものを用いることができる。接着層３６を省略して空気層としてもよく、この場合には、枠状補強層２４と光導波路３０とを接着層３７で接着すればよい。接着層２６による接着と接着層３６又は３７による接着は、いずれを先に行なってもよく、あるいは同時に行なってもよい。
【００１８】
接着層３６による接着では、枠状補強層２４をスペーサとして接着を行なえるので、接着層３６の厚さを補強層２４の厚さに対応する所定値に制御するのが容易であり、Ｌ１〜Ｌ５の各レンズと光導波路３０の対応するコアとの間の距離を精密に設定できる。このため、レンズＬ３について代表的に示すように、各光ファイバからの光は、対応するレンズで集束されて対応するコアに入射する。従って、光損失が低減され、アレイ１０−光導波路３０間の光結合効率が向上する。
【００１９】
上記した実施形態において、透光板２２には、平凸レンズＬ１〜Ｌ５の代りに、Ｌ１〜Ｌ５の位置にそれぞれ凹レンズを形成してもよい。この場合、接着層２６としては、屈折率がＦ１〜Ｆ５の各光ファイバコア及び透光板２２と一致又は近似したものを用い、接着層３６としては、屈折率が接着層２６より大きいものを用いると、各光ファイバからの光が対応する凹レンズ及び接着層３６を介して集束されて光導波路３０の対応するコアに入射するので好ましい。
【００２０】
次に、図５〜１２を参照して図１に示したようなマイクロレンズアレイの製法を説明する。
【００２１】
図５の工程では、例えば石英からなる基板４０の一方の面に密着層４２及び犠牲層４４を順次にスパッタ法で形成する。密着層４２は、基板４０に対する犠牲層４４の密着性を向上させるために設けられたもので、密着層４２としては、厚さ２０ｎｍのＣｒ層を形成することができる。犠牲層４４は、最終的に除去されるもので、犠牲層４４としては、厚さ１５０ｎｍのＣｕ層を形成することができる。
【００２２】
次に、犠牲層４４を覆ってスパッタ法又はプラズマＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法等によりＳｉＯ２層を１００μｍ以下（例えば５０μｍ）の厚さに堆積し、このＳｉＯ２層からなる透光板４６を形成する。この後、透光板４６の上にレジスト群ｒをホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト群ｒは、所望の５個のレンズにそれぞれ対応する５個のレジスト層ｒ１〜ｒ５を含んでいる。
【００２３】
図６の工程では、レジスト群ｒに熱処理を施して各レジスト層をリフローさせ、平凸レンズ状の形状とする。そして、図７の工程では、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）又はＮＬＤ（Neutral Loop Discharge）等のドライエッチング処理をレジスト群ｒ及び透光板４６に施して各レジスト層の形状を透光板４６の表面に転写することにより透光板４６の一方の面にレジスト群ｒに対応するレンズ群Ｌを形成する。レンズ群Ｌは、レジスト層ｒ１〜ｒ５にそれぞれ対応する５個の平凸レンズＬ１〜Ｌ５を含んでいる。
【００２４】
図８の工程では、透光板４６を覆ってメッキ下地層４８を形成する。メッキ下地層４８としては、厚さ２０ｎｍのＴｉ層に厚さ１００ｎｍのＮｉ−Ｆｅ合金層を重ねた積層をスパッタ法により形成することができる。
【００２５】
図９の工程では、メッキ下地層４８を覆って枠状孔５０ａを有するレジスト層５０をホトリソグラフィ処理により形成する。そして、図１０の工程では、レジスト層５０をマスクとする選択メッキ処理により枠状孔５０ａ内にＮｉ−Ｆｅ合金からなる枠状補強層５２をＬ１〜Ｌ５の各レンズの高さより厚く形成する。
【００２６】
図１１の工程では、灰化処理等によりレジスト層５０を除去する。そして、透光板４６のレンズ形成面にイオンミリング処理を施してレンズ群Ｌを露呈させるようにメッキ下地層４８を除去すると共に枠状補強層５２の下にメッキ下地層４８の部分４８ａを残存させる。
【００２７】
図１２の工程では、エッチング処理により犠牲層４４を除去することにより基板４０から透光板４６を分離する。この結果、マイクロレンズアレイ５６としては、透光板４６にレンズ群Ｌを設けると共に、透光板４６上にメッキ下地層４８ａを介して枠状補強層５２を設けたものが得られる。
【００２８】
上記した製法によれば、図１に示したようなマイクロレンズアレイを簡単且つ精度よく製作することができる。すなわち、枠状補強層形成処理等をウエハ状態で薄膜プロセスにより実行するので、製造歩留りが向上すると共にコスト低減を達成することができる。
【００２９】
上記した製法において、図５の工程では、基板４０上に密着層４２及び犠牲層４４を介して透光板（ＳｉＯ２堆積層）４６を設ける代りに、予め１００μｍ以下に研磨した石英薄板からなる透光板４６を基板４０の一方の面に接着剤により貼付するようにしてもよい。この場合、レジスト群ｒの形成処理から図１１の工程までの処理は、上記したと同様に行ない、図１２の工程では、接着剤を除去することによりマイクロレンズアレイ５６を基板４０から分離する。
【００３０】
図１３は、図５〜１２に関して上記した製法の変形例を示すものである。この例では、石英からなる厚い基板４６を用意した後、この基板４６を用いて図５〜１１に関して上記したと同様の処理によりマイクロレンズアレイ５６を形成する。そして、図１２に対応する工程では、基板４６をレンズ形成面とは反対側の面から１００μｍ以下になるように研磨することにより透光板４６とする。
【００３１】
図１４は、この発明の他の実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示すもので、図１と同様の部分には、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。図１４の結合系は、光ファイバアレイ１０及び光導波路３０の対向する端面間にマイクロレンズアレイ６０を介在配置し、接着・固定した構成になっている。図１５には、マイクロレンズアレイ６０のレンズ配置を示す。図１４のマイクロレンズアレイ６０の断面は、図１５のＡ−Ａ’線断面に対応する。
【００３２】
マイクロレンズアレイ６０は、厚さ１００μｍ以下（例えば５０μｍ）の薄い長方形状の石英板からなる透光板６２と、この透光板６２に図１４，１５に示すように一列状に設けられた凹レンズＲ１〜Ｒ５とにより構成されたものである。
【００３３】
図１４のマイクロレンズアレイ結合系を構成する際には、光ファイバＦ１〜Ｆ５の端部とレンズＲ１〜Ｒ５とをそれぞれ対向させるようにして光ファイバアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ６０の一方の主面を透光性の接着層６４により接着する。また、コアＣ１〜Ｃ５の端部とレンズＲ１〜Ｒ５とをそれぞれ対向させるようにして光導波路３０の端面にマイクロレンズアレイ６０の他方の主面を透光性の接着層６６により接着する。接着層６４による接着と接着層６６による接着は、いずれを先に行なってもよく、あるいは同時に行なってもよい。
【００３４】
接着層６４としては、屈折率がＦ１〜Ｆ５の各光ファイバコア及び透光板６２と一致又は近似したものを用い、接着層６６としては、屈折率が接着層６４より大きいものを用いる。このようにすると、レンズＲ３について代表的に示すように各光ファイバからの光が対応する凹レンズ及び接着層６６を介して集束されて光導波路３０の対応するコアに入射する。従って、光損失が低減され、アレイ１０−光導波路３０間の光結合効率が向上する。
【００３５】
マイクロレンズアレイ６０においては、図１４，１５に示すようにレンズＲ１〜Ｒ５を取囲むように透光板６２の四辺に沿って枠状補強層６８を設けてもよい。枠状補強層６８は、図１に関して前述した枠状補強層２４と同様のもので、透光板６２の機械的強度を向上させると共に、接着層６６による接着の際に接着層６６の厚さ制御を容易にする。
【００３６】
透光板６２において、枠状補強層６８を形成した面とは反対側の面には、図１４に示すように枠状補強層６８と同様の枠状補強層６８’を設けてもよい。この場合、枠状補強層６８’の厚さは、Ｒ１〜Ｒ５の各レンズの高さより大きくする。このようにすると、透光板６２の機械的強度が一層向上すると共に、接着層６４による接着の際に接着層６４の厚さ制御が容易となる。なお、枠状補強層６８，６８’は、いずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
【００３７】
次に、図１６〜２０を参照して図１４，１５に示したようなマイクロレンズアレイの製法を説明する。
【００３８】
図１６の工程では、例えば石英からなる基板７０の一方の面にレジスト群ｒをホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト群ｒは、所望の５個のレンズにそれぞれ対応する５個のレジスト層ｒ１１〜ｒ１５を含んでいる。
【００３９】
図１７の工程では、レジスト群ｒに熱処理を施して各レジスト層をリフローさせ、平凸レンズ状の形状とする。そして、図１８の工程では、基板７０の一方の面にレジスト群ｒを覆って密着層７２及び犠牲層７４を図５に関して前述したと同様にして順次に形成する。
【００４０】
図１９の工程では、犠牲層７４を覆ってスパッタ法によりＳｉＯ２からなる透光板７６を形成すると共に、透光板７６にはレジスト層ｒ１１〜ｒ１５にそれぞれ対応する凹レンズＲ１〜Ｒ５を含むレンズ群Ｒを形成する。ＳｉＯ２からなる透光板７６は、スパッタ法に限らず、ＣＶＤ法等により形成してもよい。
【００４１】
図２０の工程では、エッチング処理により犠牲層７４を除去することによりレンズ群Ｒを有する透光板７６をマイクロレンズアレイ７８として基板７０から分離する。
【００４２】
図１６〜２０に関して上記した製法によれば、図１４，１５に関して前述したようなマイクロレンズアレイを簡単且つ精度よく製作することができる。図１４の枠状補強層６８’に相当する枠状補強層をマイクロレンズアレイ７８に設けるには、図１９の工程の後、図８〜１１に関して前述したと同様の処理を実行すればよい。このような製法によれば、図５〜１２に関して前述した製法と同様に製造歩留りの向上とコスト低減とを達成することができる。
【００４３】
図２１は、図１６〜２０に示した製法の変形例を示すもので、図１６〜２０と同様の部分には、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４４】
図２１の例では、図１９の工程の後、透光板７６において基板７０側とは反対側の面に石英又は金属からなる基板８０を接着剤により接着する。基板８０としては、剥離可能な樹脂基板を用いてもよい。
【００４５】
次に、図２０に関して前述したように犠牲層７４をエッチング処理により除去することにより基板７０から透光板７６を保持する基板８０を分離する。そして、透光板７６において基板８０とは反対側の面に図８〜１１に関して前述したと同様の処理によりメッキ下地層８２を介して枠状補強層８４を形成する。この補強層８４は、図１４の枠状補強層６８に相当する。
【００４６】
図２１に関して上記した製法によれば、図５〜１２に関して前述した製法と同様に製造歩留りの向上とコスト低減とを達成することができる。なお、図２１に関して上記した製法において、透光板７６に基板８０を装着する前に図１４の枠状補強層６８’に相当する枠状補強層を前述したように形成しておけば、マイクロレンズアレイ７８としては、図１４に示すように透光板の両側に枠状補強層（６８，６８’に対応）を有するものが得られる。
【００４７】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、図２１に示したマイクロレンズアレイ７８は、枠状補強層８４を、図１４に示した光導波路３０の端面に接触させた状態で接着・固定するのではなく、図１４に示した光ファイバアレイ１０の端面に接触させた状態で接着・固定するようにしてもよい。この場合、マイクロレンズアレイ７８のレンズＲ１〜Ｒ５は、図１に示したレンズＬ１〜Ｌ５と同様に凸レンズとして機能するので、アレイ１０−光導波路３０間の光結合効率が向上する。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面間にマイクロレンズアレイを介在配置し、接着・固定する構成にしたので、結合部における光損失が低減され、光結合効率が向上する効果が得られる。
【００４９】
また、マイクロレンズアレイの一方の主面に枠状補強層を設けたので、マイクロレンズアレイの機械的強度が向上すると共に、接着時に接着層の厚さ制御が容易になる効果も得られる。
【００５０】
さらに、マイクロレンズアレイを基板から分離する前にウエハ状態においてマイクロレンズアレイの一方の主面に枠状補強層を選択メッキ処理により形成するので、歩留りの向上及びコスト低減が可能になる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示す断面図である。
【図２】 図１の光ファイバアレイの端面図である。
【図３】 図１のマイクロレンズアレイのレンズ形成面を示す平面図である。
【図４】 図１の光導波路の端面図である。
【図５】 この発明に係るマイクロレンズアレイの製法の一例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図６】 図５の工程に続くレジストリフロー工程を示す断面図である。
【図７】 図６の工程に続くレンズ形成工程を示す断面図である。
【図８】 図７の工程に続くメッキ下地層形成工程を示す断面図である。
【図９】 図８の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１０】 図９の工程に続くメッキ工程を示す断面図である。
【図１１】 図１０の工程に続くレジスト除去工程及びメッキ下地層除去工程を示す断面図である。
【図１２】 図１１の工程に続く分離工程を示す断面図である。
【図１３】 図５〜１２の製法の変形例を示す断面図である。
【図１４】 この発明の他の実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示す断面図である。
【図１５】 図１４のマイクロレンズアレイのレンズ配置を示す平面図である。
【図１６】 この発明に係るマイクロレンズアレイの製法の他の例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１７】 図１６の工程に続くレジストリフロー工程を示す断面図である。
【図１８】 図１７の工程に続く密着層形成工程及び犠牲層形成工程を示す断面図である。
【図１９】 図１８の工程に続くマイクロレンズアレイ形成工程を示す断面図である。
【図２０】 図１９の工程に続く分離工程を示す断面図である。
【図２１】 図１６〜２０の製法の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０：光ファイバアレイ、１２：ホルダ、２０，５６，６０，７８：マイクロレンズアレイ、２２，４６，６２，７６：透光板、２４，５２，６８，６８’，８４：枠状補強層、２６，３６，３７，６４，６６：接着層、３０：光導波路、３２，３４：クラッド、４０，７０，８０：基板、４２，７２：密着層、４４，７４：犠牲層、５０，ｒ１〜ｒ５，ｒ１１〜ｒ１５：レジスト層、５０ａ：枠状孔、４８，８２：メッキ下地層、Ｈ１〜Ｈ５：保持孔、Ｆ１〜Ｆ５：光ファイバ、Ｌ１〜Ｌ５：平凸レンズ、Ｃ１〜Ｃ５：コア、Ｒ１〜Ｒ５：凹レンズ、ｒ：レジスト群、Ｒ，Ｌ：レンズ群。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバアレイと光導波路とをマイクロレンズアレイを介して光学的に結合する技術に関し、更に詳しくはマイクロレンズアレイ結合系及びマイクロレンズアレイとその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバアレイと光導波路とを光学的に結合するに際しては、光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面同士を透光性接着剤で接着して固定する方法が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、光ファイバアレイと光導波路との結合部において光結合効率が低下するという問題点がある。すなわち、光ファイバのコアは、直径（又はモード径）が８〜１０μｍの円形断面を有するのに対し、光導波路のコアは、一辺の寸法が４〜６μｍの角形断面を有し、光ファイバのコア端面と光導波路のコア端面とを接着層を介して単純に接合しただけでは、光導波路のコアの外に光が漏れてしまい、光の損失が生ずる。
【０００４】
この発明の目的は、光結合効率を向上させた新規なマイクロレンズアレイ結合系を提供すると共に、このマイクロレンズアレイ結合系に用いるマイクロレンズアレイとその製法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロレンズアレイ結合系は、
複数の光ファイバとこれらの光ファイバを複数の保持孔でそれぞれ保持するホルダとを有すると共に各光ファイバの端部を前記ホルダの端面に露呈した光ファイバアレイと、
前記複数の光ファイバにそれぞれ対応する複数のコアとこれらのコアを包囲・保持するクラッドとを有すると共に各コアの端部を前記クラッドの端面に露呈した光導波路であって、前記クラッドの端面を前記ホルダの端面に対向させて配置されるものと、
前記ホルダ及び前記クラッドの対向する端面間に介在配置される透光板と、前記複数の光ファイバと前記複数のコアとをそれぞれ光学的に結合するように前記透光板に形成された複数のレンズと、前記透光板において前記ホルダ又は前記クラッドの端面に対向する一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように形成されたメッキ下地層と、前記一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように前記メッキ下地層にメッキされ、前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層とから構成されたマイクロレンズアレイであって、前記複数のレンズがいずれも前記一方の主面から所定の高さだけ突出して形成されると共に、前記枠状補強層が前記所定の高さより厚く形成されたものと、
前記複数のレンズを介して前記複数の光ファイバと前記複数のコアとをそれぞれ光学的に結合した状態で前記マイクロレンズアレイを前記ホルダ及び前記クラッドの対向する端面に接着して固定する接着手段であって、前記枠状補強層をスペーサとして前記一方の主面を前記ホルダ又は前記クラッドの端面に接着して固定する接着層を有するものと
を備えたものである。
【０００６】
この発明のマイクロレンズアレイ結合系によれば、光ファイバアレイと光導波路とを光学的に結合する手段として、光ファイバアレイの複数の光ファイバと光導波路の複数のコアとをそれぞれ光学的に結合する複数のレンズを有するマイクロレンズアレイが用いられる。マイクロレンズアレイは、複数のレンズをそれぞれ介して複数の光ファイバと複数のコアとを光学的に結合した状態で光ファイバ及び光導波路の対向する端面に接着手段により接着・固定される。このような固定状態において、各光ファイバからの光は、対応するレンズで集束されて対応するコアに入射する。従って、光損失が低減され、光結合効率が向上する。
【０００７】
この発明に係るマイクロレンズアレイは、光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面間に介在配置して使用される板状のマイクロレンズアレイであって、
前記光ファイバアレイ及び前記光導波路の対向する端面間に介在配置されるべき透光板と、前記光ファイバアレイの複数の光ファイバと前記光導波路の複数のコアとをそれぞれ光学的に結合するように前記透光板に形成された複数のレンズと、前記透光板において前記光ファイバアレイ又は前記光導波路の端面に対向すべき一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように形成されたメッキ下地層と、前記一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように前記メッキ下地層にメッキされ、前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層とを備え、前記複数のレンズがいずれも前記一方の主面から所定の高さだけ突出して形成されると共に、前記枠状補強層が前記所定の高さより厚く形成されたものである。
【０００８】
この発明のマイクロレンズアレイを用いると、この発明のマイクロレンズアレイ結合系を上記したように接着手段を用いて簡単に構成することができる。この発明のマイクロレンズアレイにおいて、透光板には光ファイバアレイ又は光導波路の端面に対向すべき一方の主面に複数のレンズを取囲むように金属等の枠状補強層をメッキ下地層を介してメッキしたので、マイクロレンズアレイの機械的強度が向上し、取扱いが容易になる。また、複数のレンズは、いずれも透光板の一方の主面から所定の高さだけ突出して形成すると共に、枠状補強層は、各レンズの突出高さより厚く形成したので、接着手段は、枠状補強層をスペーサとしてマイクロレンズアレイの一方の主面を光ファイバアレイ又は光導波路の端面に接着して固定する接着層を有する構成にすることができ、接着層の厚さ制御が容易になる。
【０００９】
この発明に係るマイクロレンズアレイの製法は、光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面間に介在配置して使用される板状のマイクロレンズアレイを製作するためのマイクロレンズアレイの製法であって、
前記光ファイバアレイ又は前記光導波路の端面に対向すべき一方の主面に該一方の主面から所定の高さだけ突出するように複数のレンズが形成された透光板を前記一方の主面が露呈した状態で保持する基板を用意する工程と、
前記一方の主面を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において前記複数のレンズを取囲む所定の枠形成位置を露呈するように前記メッキ下地層を覆ってレジスト層を形成する工程と、
前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層を前記レジスト層をマスクとする選択メッキ処理により前記メッキ下地層の枠形成位置に前記所定の高さより厚く形成する工程と、
前記レジスト層を除去した後、前記メッキ下地層において少なくとも前記複数のレンズに重なる部分を除去し且つ少なくとも前記枠状補強層の下に位置する部分を残存させる工程と、
前記透光板を前記複数のレンズと前記枠状補強層と前記メッキ下地層の残存部とを有する状態で前記板状のマイクロレンズアレイとして前記基板から分離する工程と
を含むものである。
【００１０】
この発明のマイクロレンズアレイの製法によれば、この発明のマイクロレンズアレイを簡単に製作することができる。また、マイクロレンズアレイを基板から分離する前にウエハ状態において選択メッキ処理により枠状補強層を形成するので、基板から分離したマイクロレンズアレイに枠状補強層を形成する場合に比べて枠状補強層の形成精度が向上すると共に作業が簡単となり、歩留りの向上及びコスト低減が可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示すもので、この結合系は、光ファイバアレイ１０及び光導波路３０の対向する端面間にマイクロレンズアレイ２０を介在配置し、接着・固定した構成になっている。図２には、光ファイバアレイ１０の端面図を示し、図３には、マイクロレンズアレイ２０のレンズ形成面を示し、図４には、光導波路３０の端面図を示す。図１は、図２，３のＡ−Ａ’線断面及び図３のＢ−Ｂ’線断面に対応する。
【００１２】
光ファイバアレイ１０は、図１，２に示すように一列状に形成された保持孔Ｈ１〜Ｈ５を有する四角柱状のホルダ１２と、保持孔Ｈ１〜Ｈ５内にそれぞれ挿入されてホルダ１２により保持された光ファイバＦ１〜Ｆ５とにより構成されたもので、長方形状の端面には、光ファイバＦ１〜Ｆ５の端部が露呈している。ホルダ１２は、一例としてジルコニア等のセラミックからなるが、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の金属で構成してもよい。
【００１３】
マイクロレンズアレイ２０は、図１，３に示すようにホルダ１２の端面形状に対応した長方形状の石英板からなる透光板２２と、光ファイバＦ１〜Ｆ５から透光板２２の一方の主面に入射する光を透光板２２の他方の主面からそれぞれ射出するように透光板２２に形成された平凸レンズＬ１〜Ｌ５と、これらのレンズＬ１〜Ｌ５を取囲むように透光板２２に形成された枠状補強層２４とにより構成されたもので、隣り合うレンズ間のピッチ（中心間の間隔）Ｐは、一例として１２７μｍに設定されている。
【００１４】
光損失を低減するためには、接着層３６の厚さをできる限り薄く（例えば１０μｍ程度に）する必要があることから、焦点距離が非常に短いレンズが必要となる。このようなレンズを実現するには、レンズ径を小さくする必要がある。レンズ径を小さくすると、レンズ有効径の中に光を入れる必要があるため、マイクロレンズアレイ２０を構成する透光板２２の厚さを薄く（例えば１００μｍ以下に）する必要がある。上記した実施形態では、一例として透光板２２の一方の主面から各レンズの頂部までの高さｈが４０μｍに設定されている。
【００１５】
枠状補強層２４は、薄い透光板２２の機械的強度を増強するために設けられたもので、一例としてＮｉ−Ｆｅ合金等の金属により構成され、後述するように選択メッキ処理等により形成可能である。また、マイクロレンズアレイ２０の接着時に枠状補強層２４をスペーサとして使用できるようにするため、枠状補強層２４の厚さは、各レンズの高さより大きく設定してある。一例として、各レンズの頂部から枠状補強層２４の上面まで厚さｔは、１０μｍに設定されている。
【００１６】
光導波路３０は、図１，４に示すように下クラッド３２の上に互いに平行な５本のコアＣ１〜Ｃ５を介して上クラッド３４を形成した構成になっている。図１に示す光導波路３０の断面は、図４のＢ−Ｂ’線断面に対応する。コアＣ１〜Ｃ５は、マイクロレンズアレイ２０のレンズＬ１〜Ｌ５からそれぞれ受光するように配置されている。
【００１７】
図１のマイクロレンズアレイ結合系を構成する際には、光ファイバＦ１〜Ｆ５の端部とレンズＬ１〜Ｌ５とをそれぞれ対向させるようにして光ファイバアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ２０の一方の主面を透光性の接着層２６により接着する。また、コアＣ１〜Ｃ５の端部とレンズＬ１〜Ｌ５とをそれぞれ対向させるようにして光導波路３０の端面にマイクロレンズアレイ２０の他方の主面を透光性の接着層３６により接着する。接着層２６としては、屈折率がＦ１〜Ｆ５の各光ファイバコア及び透光板２２と一致又は近似したものを用いることができる。接着層３６としては、屈折率が透光板２２より小さいものを用いることができる。接着層３６を省略して空気層としてもよく、この場合には、枠状補強層２４と光導波路３０とを接着層３７で接着すればよい。接着層２６による接着と接着層３６又は３７による接着は、いずれを先に行なってもよく、あるいは同時に行なってもよい。
【００１８】
接着層３６による接着では、枠状補強層２４をスペーサとして接着を行なえるので、接着層３６の厚さを補強層２４の厚さに対応する所定値に制御するのが容易であり、Ｌ１〜Ｌ５の各レンズと光導波路３０の対応するコアとの間の距離を精密に設定できる。このため、レンズＬ３について代表的に示すように、各光ファイバからの光は、対応するレンズで集束されて対応するコアに入射する。従って、光損失が低減され、アレイ１０−光導波路３０間の光結合効率が向上する。
【００１９】
上記した実施形態において、透光板２２には、平凸レンズＬ１〜Ｌ５の代りに、Ｌ１〜Ｌ５の位置にそれぞれ凹レンズを形成してもよい。この場合、接着層２６としては、屈折率がＦ１〜Ｆ５の各光ファイバコア及び透光板２２と一致又は近似したものを用い、接着層３６としては、屈折率が接着層２６より大きいものを用いると、各光ファイバからの光が対応する凹レンズ及び接着層３６を介して集束されて光導波路３０の対応するコアに入射するので好ましい。
【００２０】
次に、図５〜１２を参照して図１に示したようなマイクロレンズアレイの製法を説明する。
【００２１】
図５の工程では、例えば石英からなる基板４０の一方の面に密着層４２及び犠牲層４４を順次にスパッタ法で形成する。密着層４２は、基板４０に対する犠牲層４４の密着性を向上させるために設けられたもので、密着層４２としては、厚さ２０ｎｍのＣｒ層を形成することができる。犠牲層４４は、最終的に除去されるもので、犠牲層４４としては、厚さ１５０ｎｍのＣｕ層を形成することができる。
【００２２】
次に、犠牲層４４を覆ってスパッタ法又はプラズマＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法等によりＳｉＯ２層を１００μｍ以下（例えば５０μｍ）の厚さに堆積し、このＳｉＯ２層からなる透光板４６を形成する。この後、透光板４６の上にレジスト群ｒをホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト群ｒは、所望の５個のレンズにそれぞれ対応する５個のレジスト層ｒ１〜ｒ５を含んでいる。
【００２３】
図６の工程では、レジスト群ｒに熱処理を施して各レジスト層をリフローさせ、平凸レンズ状の形状とする。そして、図７の工程では、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）又はＮＬＤ（Neutral Loop Discharge）等のドライエッチング処理をレジスト群ｒ及び透光板４６に施して各レジスト層の形状を透光板４６の表面に転写することにより透光板４６の一方の面にレジスト群ｒに対応するレンズ群Ｌを形成する。レンズ群Ｌは、レジスト層ｒ１〜ｒ５にそれぞれ対応する５個の平凸レンズＬ１〜Ｌ５を含んでいる。
【００２４】
図８の工程では、透光板４６を覆ってメッキ下地層４８を形成する。メッキ下地層４８としては、厚さ２０ｎｍのＴｉ層に厚さ１００ｎｍのＮｉ−Ｆｅ合金層を重ねた積層をスパッタ法により形成することができる。
【００２５】
図９の工程では、メッキ下地層４８を覆って枠状孔５０ａを有するレジスト層５０をホトリソグラフィ処理により形成する。そして、図１０の工程では、レジスト層５０をマスクとする選択メッキ処理により枠状孔５０ａ内にＮｉ−Ｆｅ合金からなる枠状補強層５２をＬ１〜Ｌ５の各レンズの高さより厚く形成する。
【００２６】
図１１の工程では、灰化処理等によりレジスト層５０を除去する。そして、透光板４６のレンズ形成面にイオンミリング処理を施してレンズ群Ｌを露呈させるようにメッキ下地層４８を除去すると共に枠状補強層５２の下にメッキ下地層４８の部分４８ａを残存させる。
【００２７】
図１２の工程では、エッチング処理により犠牲層４４を除去することにより基板４０から透光板４６を分離する。この結果、マイクロレンズアレイ５６としては、透光板４６にレンズ群Ｌを設けると共に、透光板４６上にメッキ下地層４８ａを介して枠状補強層５２を設けたものが得られる。
【００２８】
上記した製法によれば、図１に示したようなマイクロレンズアレイを簡単且つ精度よく製作することができる。すなわち、枠状補強層形成処理等をウエハ状態で薄膜プロセスにより実行するので、製造歩留りが向上すると共にコスト低減を達成することができる。
【００２９】
上記した製法において、図５の工程では、基板４０上に密着層４２及び犠牲層４４を介して透光板（ＳｉＯ２堆積層）４６を設ける代りに、予め１００μｍ以下に研磨した石英薄板からなる透光板４６を基板４０の一方の面に接着剤により貼付するようにしてもよい。この場合、レジスト群ｒの形成処理から図１１の工程までの処理は、上記したと同様に行ない、図１２の工程では、接着剤を除去することによりマイクロレンズアレイ５６を基板４０から分離する。
【００３０】
図１３は、図５〜１２に関して上記した製法の変形例を示すものである。この例では、石英からなる厚い基板４６を用意した後、この基板４６を用いて図５〜１１に関して上記したと同様の処理によりマイクロレンズアレイ５６を形成する。そして、図１２に対応する工程では、基板４６をレンズ形成面とは反対側の面から１００μｍ以下になるように研磨することにより透光板４６とする。
【００３１】
図１４は、この発明の他の実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示すもので、図１と同様の部分には、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。図１４の結合系は、光ファイバアレイ１０及び光導波路３０の対向する端面間にマイクロレンズアレイ６０を介在配置し、接着・固定した構成になっている。図１５には、マイクロレンズアレイ６０のレンズ配置を示す。図１４のマイクロレンズアレイ６０の断面は、図１５のＡ−Ａ’線断面に対応する。
【００３２】
マイクロレンズアレイ６０は、厚さ１００μｍ以下（例えば５０μｍ）の薄い長方形状の石英板からなる透光板６２と、この透光板６２に図１４，１５に示すように一列状に設けられた凹レンズＲ１〜Ｒ５とにより構成されたものである。
【００３３】
図１４のマイクロレンズアレイ結合系を構成する際には、光ファイバＦ１〜Ｆ５の端部とレンズＲ１〜Ｒ５とをそれぞれ対向させるようにして光ファイバアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ６０の一方の主面を透光性の接着層６４により接着する。また、コアＣ１〜Ｃ５の端部とレンズＲ１〜Ｒ５とをそれぞれ対向させるようにして光導波路３０の端面にマイクロレンズアレイ６０の他方の主面を透光性の接着層６６により接着する。接着層６４による接着と接着層６６による接着は、いずれを先に行なってもよく、あるいは同時に行なってもよい。
【００３４】
接着層６４としては、屈折率がＦ１〜Ｆ５の各光ファイバコア及び透光板６２と一致又は近似したものを用い、接着層６６としては、屈折率が接着層６４より大きいものを用いる。このようにすると、レンズＲ３について代表的に示すように各光ファイバからの光が対応する凹レンズ及び接着層６６を介して集束されて光導波路３０の対応するコアに入射する。従って、光損失が低減され、アレイ１０−光導波路３０間の光結合効率が向上する。
【００３５】
マイクロレンズアレイ６０においては、図１４，１５に示すようにレンズＲ１〜Ｒ５を取囲むように透光板６２の四辺に沿って枠状補強層６８を設けてもよい。枠状補強層６８は、図１に関して前述した枠状補強層２４と同様のもので、透光板６２の機械的強度を向上させると共に、接着層６６による接着の際に接着層６６の厚さ制御を容易にする。
【００３６】
透光板６２において、枠状補強層６８を形成した面とは反対側の面には、図１４に示すように枠状補強層６８と同様の枠状補強層６８’を設けてもよい。この場合、枠状補強層６８’の厚さは、Ｒ１〜Ｒ５の各レンズの高さより大きくする。このようにすると、透光板６２の機械的強度が一層向上すると共に、接着層６４による接着の際に接着層６４の厚さ制御が容易となる。なお、枠状補強層６８，６８’は、いずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
【００３７】
次に、図１６〜２０を参照して図１４，１５に示したようなマイクロレンズアレイの製法を説明する。
【００３８】
図１６の工程では、例えば石英からなる基板７０の一方の面にレジスト群ｒをホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト群ｒは、所望の５個のレンズにそれぞれ対応する５個のレジスト層ｒ１１〜ｒ１５を含んでいる。
【００３９】
図１７の工程では、レジスト群ｒに熱処理を施して各レジスト層をリフローさせ、平凸レンズ状の形状とする。そして、図１８の工程では、基板７０の一方の面にレジスト群ｒを覆って密着層７２及び犠牲層７４を図５に関して前述したと同様にして順次に形成する。
【００４０】
図１９の工程では、犠牲層７４を覆ってスパッタ法によりＳｉＯ２からなる透光板７６を形成すると共に、透光板７６にはレジスト層ｒ１１〜ｒ１５にそれぞれ対応する凹レンズＲ１〜Ｒ５を含むレンズ群Ｒを形成する。ＳｉＯ２からなる透光板７６は、スパッタ法に限らず、ＣＶＤ法等により形成してもよい。
【００４１】
図２０の工程では、エッチング処理により犠牲層７４を除去することによりレンズ群Ｒを有する透光板７６をマイクロレンズアレイ７８として基板７０から分離する。
【００４２】
図１６〜２０に関して上記した製法によれば、図１４，１５に関して前述したようなマイクロレンズアレイを簡単且つ精度よく製作することができる。図１４の枠状補強層６８’に相当する枠状補強層をマイクロレンズアレイ７８に設けるには、図１９の工程の後、図８〜１１に関して前述したと同様の処理を実行すればよい。このような製法によれば、図５〜１２に関して前述した製法と同様に製造歩留りの向上とコスト低減とを達成することができる。
【００４３】
図２１は、図１６〜２０に示した製法の変形例を示すもので、図１６〜２０と同様の部分には、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４４】
図２１の例では、図１９の工程の後、透光板７６において基板７０側とは反対側の面に石英又は金属からなる基板８０を接着剤により接着する。基板８０としては、剥離可能な樹脂基板を用いてもよい。
【００４５】
次に、図２０に関して前述したように犠牲層７４をエッチング処理により除去することにより基板７０から透光板７６を保持する基板８０を分離する。そして、透光板７６において基板８０とは反対側の面に図８〜１１に関して前述したと同様の処理によりメッキ下地層８２を介して枠状補強層８４を形成する。この補強層８４は、図１４の枠状補強層６８に相当する。
【００４６】
図２１に関して上記した製法によれば、図５〜１２に関して前述した製法と同様に製造歩留りの向上とコスト低減とを達成することができる。なお、図２１に関して上記した製法において、透光板７６に基板８０を装着する前に図１４の枠状補強層６８’に相当する枠状補強層を前述したように形成しておけば、マイクロレンズアレイ７８としては、図１４に示すように透光板の両側に枠状補強層（６８，６８’に対応）を有するものが得られる。
【００４７】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、図２１に示したマイクロレンズアレイ７８は、枠状補強層８４を、図１４に示した光導波路３０の端面に接触させた状態で接着・固定するのではなく、図１４に示した光ファイバアレイ１０の端面に接触させた状態で接着・固定するようにしてもよい。この場合、マイクロレンズアレイ７８のレンズＲ１〜Ｒ５は、図１に示したレンズＬ１〜Ｌ５と同様に凸レンズとして機能するので、アレイ１０−光導波路３０間の光結合効率が向上する。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面間にマイクロレンズアレイを介在配置し、接着・固定する構成にしたので、結合部における光損失が低減され、光結合効率が向上する効果が得られる。
【００４９】
また、マイクロレンズアレイの一方の主面に枠状補強層を設けたので、マイクロレンズアレイの機械的強度が向上すると共に、接着時に接着層の厚さ制御が容易になる効果も得られる。
【００５０】
さらに、マイクロレンズアレイを基板から分離する前にウエハ状態においてマイクロレンズアレイの一方の主面に枠状補強層を選択メッキ処理により形成するので、歩留りの向上及びコスト低減が可能になる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示す断面図である。
【図２】 図１の光ファイバアレイの端面図である。
【図３】 図１のマイクロレンズアレイのレンズ形成面を示す平面図である。
【図４】 図１の光導波路の端面図である。
【図５】 この発明に係るマイクロレンズアレイの製法の一例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図６】 図５の工程に続くレジストリフロー工程を示す断面図である。
【図７】 図６の工程に続くレンズ形成工程を示す断面図である。
【図８】 図７の工程に続くメッキ下地層形成工程を示す断面図である。
【図９】 図８の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１０】 図９の工程に続くメッキ工程を示す断面図である。
【図１１】 図１０の工程に続くレジスト除去工程及びメッキ下地層除去工程を示す断面図である。
【図１２】 図１１の工程に続く分離工程を示す断面図である。
【図１３】 図５〜１２の製法の変形例を示す断面図である。
【図１４】 この発明の他の実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示す断面図である。
【図１５】 図１４のマイクロレンズアレイのレンズ配置を示す平面図である。
【図１６】 この発明に係るマイクロレンズアレイの製法の他の例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１７】 図１６の工程に続くレジストリフロー工程を示す断面図である。
【図１８】 図１７の工程に続く密着層形成工程及び犠牲層形成工程を示す断面図である。
【図１９】 図１８の工程に続くマイクロレンズアレイ形成工程を示す断面図である。
【図２０】 図１９の工程に続く分離工程を示す断面図である。
【図２１】 図１６〜２０の製法の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０：光ファイバアレイ、１２：ホルダ、２０，５６，６０，７８：マイクロレンズアレイ、２２，４６，６２，７６：透光板、２４，５２，６８，６８’，８４：枠状補強層、２６，３６，３７，６４，６６：接着層、３０：光導波路、３２，３４：クラッド、４０，７０，８０：基板、４２，７２：密着層、４４，７４：犠牲層、５０，ｒ１〜ｒ５，ｒ１１〜ｒ１５：レジスト層、５０ａ：枠状孔、４８，８２：メッキ下地層、Ｈ１〜Ｈ５：保持孔、Ｆ１〜Ｆ５：光ファイバ、Ｌ１〜Ｌ５：平凸レンズ、Ｃ１〜Ｃ５：コア、Ｒ１〜Ｒ５：凹レンズ、ｒ：レジスト群、Ｒ，Ｌ：レンズ群。
Claims (3)
- 複数の光ファイバとこれらの光ファイバを複数の保持孔でそれぞれ保持するホルダとを有すると共に各光ファイバの端部を前記ホルダの端面に露呈した光ファイバアレイと、
前記複数の光ファイバにそれぞれ対応する複数のコアとこれらのコアを包囲・保持するクラッドとを有すると共に各コアの端部を前記クラッドの端面に露呈した光導波路であって、前記クラッドの端面を前記ホルダの端面に対向させて配置されるものと、
前記ホルダ及び前記クラッドの対向する端面間に介在配置される透光板と、前記複数の光ファイバと前記複数のコアとをそれぞれ光学的に結合するように前記透光板に形成された複数のレンズと、前記透光板において前記ホルダ又は前記クラッドの端面に対向する一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように形成されたメッキ下地層と、前記一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように前記メッキ下地層にメッキされ、前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層とから構成されたマイクロレンズアレイであって、前記複数のレンズがいずれも前記一方の主面から所定の高さだけ突出して形成されると共に、前記枠状補強層が前記所定の高さより厚く形成されたものと、
前記複数のレンズを介して前記複数の光ファイバと前記複数のコアとをそれぞれ光学的に結合した状態で前記マイクロレンズアレイを前記ホルダ及び前記クラッドの対向する端面に接着して固定する接着手段であって、前記枠状補強層をスペーサとして前記一方の主面を前記ホルダ又は前記クラッドの端面に接着して固定する接着層を有するものと
を備えたマイクロレンズアレイ結合系。 - 光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面間に介在配置して使用される板状のマイクロレンズアレイであって、
前記光ファイバアレイ及び前記光導波路の対向する端面間に介在配置されるべき透光板と、前記光ファイバアレイの複数の光ファイバと前記光導波路の複数のコアとをそれぞれ光学的に結合するように前記透光板に形成された複数のレンズと、前記透光板において前記光ファイバアレイ又は前記光導波路の端面に対向すべき一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように形成されたメッキ下地層と、前記一方の主面に前記複数のレンズを取囲むように前記メッキ下地層にメッキされ、前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層とを備え、前記複数のレンズがいずれも前記一方の主面から所定の高さだけ突出して形成されると共に、前記枠状補強層が前記所定の高さより厚く形成されたマイクロレンズアレイ。 - 光ファイバアレイ及び光導波路の対向する端面間に介在配置して使用される板状のマイクロレンズアレイを製作するためのマイクロレンズアレイの製法であって、
前記光ファイバアレイ又は前記光導波路の端面に対向すべき一方の主面に該一方の主面から所定の高さだけ突出するように複数のレンズが形成された透光板を前記一方の主面が露呈した状態で保持する基板を用意する工程と、
前記一方の主面を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において前記複数のレンズを取囲む所定の枠形成位置を露呈するように前記メッキ下地層を覆ってレジスト層を形成する工程と、
前記透光板の機械的強度を増強する枠状補強層を前記レジスト層をマスクとする選択メッキ処理により前記メッキ下地層の枠形成位置に前記所定の高さより厚く形成する工程と、
前記レジスト層を除去した後、前記メッキ下地層において少なくとも前記複数のレンズに重なる部分を除去し且つ少なくとも前記枠状補強層の下に位置する部分を残存させる工程と、
前記透光板を前記複数のレンズと前記枠状補強層と前記メッキ下地層の残存部とを有する状態で前記板状のマイクロレンズアレイとして前記基板から分離する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法。
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