JP3914450B2 - 光デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１本の光ファイバあるいは複数本の光ファイバ（光ファイバアレイ）を有する光デバイス及びその製造方法に関し、特に、光ファイバを伝搬する信号光を途中でモニタする場合に好適な光デバイス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、ファイバアンプを用いた波長多重通信の発達に伴い、アンプ特性確保のため、各波長の光量をモニタし、光量を調整した上でアンプにて増幅させるという方式が採られるようになってきている。
【０００３】
このモニタには各種方法が知られているが、各ファイバにモニタデバイスを搭載するため、モニタデバイスだけでかなりの大きさを必要としている。
【０００４】
そのため、モニタデバイスの小型化、高密度化が望まれている。また、モニタする際に、信号光の一部を取り出して行うようにしているが、信号光を大きく減衰させることなくモニタリングできるものが望まれている。
【０００５】
従来では、図２３に示すような技術が開示されている（例えば特開２００１−２６４５９４号公報参照）。この技術は、ガラス基板２００のＶ溝２０２内に光ファイバ２０４を配置し、その後、ガラス基板２００に対して光ファイバ２０４を（その光軸に対して）斜めに横切るように平行溝２０６を形成する。そして、図２５に示すように、この平行溝２０６内に光反射基体２０８（光学部材）を挿入し、その隙間に紫外線硬化樹脂（接着剤）２１０を充填するようにしている。
【０００６】
これにより、図２４に示すように、光ファイバ２０４を伝搬する信号光２１２のうち、光反射基体２０８で反射した光成分（反射光）２１４がクラッド外に取り出されることになる。従って、この反射光２１４を例えば受光素子２１６にて検知することで、信号光２１２のモニタが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のモニタデバイスにおいては、ガラス基板２００と光ファイバ２０４に設けられた平行溝２０６内に別の光学部材である光反射基体２０８を挿入するようにしている。そのため、まず、光反射基体２０８を高精度に位置決めする必要があるが、接着剤２１０の充填時における該接着剤２１０による光反射基体２０８の揺動によって前記位置決めは困難性を伴う。
【０００８】
また、平行溝２０６内に光反射基体２０８を挿入する必要から、平行溝２０６の幅として、光反射基体２０８を挿入するためのスペースと接着剤２１０を充填するためのスペースを確保する必要がある。そのため、小型化には限界があると共に、光ファイバ２０４を伝搬する信号光２１２が平行溝２０６の部分で大幅に減衰するおそれがある。
【０００９】
あえて小型化を図り、かつ、信号光２１２の減衰を抑える場合は、平行溝２０６の幅を狭くすることが考えられる。この場合、光反射基体２０８の幅を狭くする必要があり、その分、強度的に不十分となり、製造時のハンドリングや熱サイクルで使用に耐えられなくなるおそれがある。
【００１０】
また、平行溝２０６の幅を狭くすることも考えられるが、ガラス基板２００に対してその上面から底面にかけて平行溝２０６を形成するようにしているため、平行溝２０６の幅を狭くするにつれて切断時における加工負荷が増大し、平行溝２０６の加工精度や面精度が悪くなるという新たな問題が生じる。
【００１１】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、モニタリング機能を有する光デバイスの小型化及び光ファイバアレイの高密度化を図ることができ、更に、信号光の減衰を抑えることができる光デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光デバイスは、１以上の光ファイバの途中から屈折率差を利用した反射光を、該光ファイバのクラッド外に屈折率整合層を通じて取り出す構造を有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、定義付けをしておくと、光ファイバの途中とは、反射光が発生する部位であり、反射部として定義することができる。この反射部とは、光ファイバにおけるコアが途切れた部分を包含する意である。また、光ファイバのうち、前記反射部までの部分とは、該反射部を中心に考えたとき、光の伝搬上、反射部の後方に位置することから後部ファイバと定義することができ、同じく光ファイバのうち、反射部より前方の部分とは、前部ファイバと定義することができる。
【００１４】
そして、後部ファイバのコアを伝搬する信号光のうち、反射部での反射光成分を除いた光成分が前部ファイバに再入射され、該前部ファイバのコアを伝搬することとなる。
【００１５】
この発明では、屈折率差を利用することから、反射部に別の光学部材を挿入する必要はなく、光ファイバの屈折率と異なる屈折率を有する層（空気層や接着剤等）を介在させればよい。例えば、反射部に前記光ファイバとの比屈折率差が１０％以上の層を介在させればよい。具体的には、前記反射部、特にコアが途切れた部分は、光ファイバにおけるクラッドの表面からコアに達するスリットにて形成することができる。あるいは、２本の光ファイバの端面を互いに近接させることでも形成することができる。
【００１６】
このように、本発明では、反射部に別の光学部材を挿入する必要がないことも相まって、反射部の小型化、ひいては、光デバイスの小型化を図ることができる。また、後部ファイバと前部ファイバをほぼ同軸に設置できるため、後部ファイバと前部ファイバの各光軸を調整する必要がなく、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００１７】
前記構成において、前記反射光における前記光ファイバの光軸とのなす角は、前記反射光が対空気においてクラッド界面で全反射され得る程度の角度であることが好ましい。これにより、前記反射光の大部分が後部ファイバのコアには戻らずに、後部ファイバにおけるクラッド界面に向けて進むことになる。これは、反射戻り光防止と、モニタ効率の向上につながる。
【００１８】
また、前記光ファイバにおける信号光の伝搬方向と直交する面を基準面としたとき、前記反射部の前記基準面に対する角度は６°〜１２°、より好ましくは８°〜１０°である。６°未満の場合、反射光が後部ファイバに戻る量が多くなるおそれがあり、１２°よりも大きいと、反射部を透過した信号光成分の光軸と前部ファイバの光軸とがずれるおそれがあるからである。
【００１９】
また、前記反射部における前記光ファイバの信号光の伝搬方向に沿った長さは、５０μｍ以下であることが好ましい。後部ファイバと前部ファイバとがほぼ同軸に設置されることを考慮した場合、反射部を透過した信号光成分の光軸と前部ファイバの光軸とのずれ量は、反射部の長さにも依存する。上述の範囲であれば、前記光軸のずれはほとんど生じない。
【００２０】
また、前記後部ファイバのクラッド内に、前記反射光の光路を変更する全反射面を形成するようにしてもよい。
【００２１】
反射光のスポット径は、反射光の光路が長くなるにつれて、指数関数的に大きくなる。そのため、例えばクラッド外に屈折率整合層を介して受光素子を設置する構成を採用する場合等において、反射光のスポット径が受光素子の受光面の径よりも大きくなることは十分に考えられる。また、受光面に対して斜め方向に入射した場合においても、反射光のスポット径が受光素子の受光面の径よりも大きくなる場合がある。このような場合、反射光のスポットの一部が受光面からはみ出てしまい、反射光の損失につながり、受光感度の低下をもたらすおそれがある。また、複数の光ファイバが配列された光ファイバアレイにおいては、ある光ファイバの反射光が隣の光ファイバに対応する受光素子に入射する、いわゆるクロストークが発生するおそれがある。
【００２２】
しかし、上述のように、前記後部ファイバのクラッド内に、前記反射光の光路を変更する全反射面を形成すれば、反射光の光路、例えば反射部から屈折率整合層までの光路を短くすることが可能となり、しかも、反射光を受光素子の受光面に対して直角に入射させることも可能となる。これにより、光ファイバアレイにおけるクロストークの低減を図ることができ、光ファイバアレイの高密度化を実現させることができると共に、受光素子を設置した場合における受光感度を向上させることができる。
【００２３】
また、前記構成において、前記光ファイバの外部に、前記屈折率整合層を通じて取り出された前記反射光の光路を変更する全反射面を有するようにしてもよい。この場合も、光ファイバアレイにおけるクロストークの低減を図ることができ、光ファイバアレイの高密度化を実現させることができると共に、受光素子を設置した場合における受光感度を向上させることができる。
【００２４】
光ファイバの外部に設置された全反射面を構成する場合は、光ファイバ上に、前記屈折率整合層を介して内部に前記反射光が入射され、かつ、空気層よりも高い屈折率を有する部材を設置する。これにより、前記部材と前記空気層との境界面で前記全反射面を構成することができる。
【００２５】
なお、光ファイバ上にミラー部材を設置し、該ミラー部材の表面にて反射面を構成するようにしてもよい。
【００２６】
また、本発明に係る光デバイスは、前記光ファイバが載置されるＶ溝が形成された基台を有し、前記光ファイバのうち、前記反射光が取り出される部分に受光素子が設置され、前記受光素子は、前記基台にて支持された配線基板に実装されていることを特徴とする。
【００２７】
この場合、前記光ファイバのクラッドに凹部を形成し、該凹部上に前記受光素子を設置するようにしてもよい。これにより、反射部から受光素子の受光面までの距離を短くすることができ、光ファイバアレイとした場合のクロストークを有効に低減させることができる。
【００２８】
また、前記光ファイバがＶ溝に載置固定されている場合に、前記光ファイバの頂部は、前記Ｖ溝の上面よりも上方に位置し、前記Ｖ溝の上面から前記コアが途切れた部分の底部までの深さが１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
幅の狭いスリットを加工して反射部を構成する場合、切り込み深さ（加工深さ）はあまり大きくとれない。加工深さが大きいと、スリットの加工精度や面状態に悪影響を与えるおそれがあるので、加工深さは極力小さい方が好ましい。
【００３０】
しかし、光ファイバはＶ溝に設置されているので、光ファイバを切断するまで加工するとなると、基台もいっしょに加工することになり加工負荷は増大する。そこで、本発明では、前記光ファイバの頂部を、Ｖ溝の上面よりも上方に位置させ、前記Ｖ溝の上面からコアが途切れた部分の底部までの深さを１００μｍ以下としているため、スリット加工にかる負荷を低減することができる。
【００３１】
また、前記構成において、前記基台は、前記Ｖ溝の形成部分の両側において立ち上がる側壁が一体に形成され、前記側壁の上端面に前記配線基板が前記受光素子を前記光ファイバに向けて載置するようにしてもよい。
【００３２】
通常、光ファイバ外に受光素子を設置する場合、電気配線を考慮すると、配線基板上に実装された受光素子を光ファイバ上に設置することが考えられる。単純に、受光素子を上に向けた状態で基台上に配線基板を設置しても、クラッドの表面から受光素子までの距離が長くなり、具体的には、光ファイバと配線基板間の距離、配線基板の厚み、配線基板から受光素子の受光面までの距離の合計となる。そのため、上述したように、反射光の損失並びにクロストークが発生するおそれがある。
【００３３】
しかし、本発明では、基台における側壁の上端面に配線基板を載置する際に、前記受光素子を光ファイバに向けて載置するようにしたので、光ファイバのクラッド面に受光素子の受光面を近接させることが可能となり、受光感度の向上、クロストークの低減を有効に図ることができる。
【００３４】
また、光ファイバ上に受光素子を設置する場合、反射光が取り出される部分に受光素子を位置決めする必要がある。このとき、光ファイバが１本で受光素子が１つの場合は、それほど問題はないが、例えば８本以上の光ファイバが配列された光ファイバアレイの各光ファイバに対してそれぞれ受光素子を設置する場合、各受光素子の位置決めは困難を伴う。しかし、配線基板上に光ファイバの配列に対応して受光素子をアレイ状に配列実装し、該配線基板を基台の側壁の上端面に載置することで、光ファイバアレイの各光ファイバに対して受光素子を簡単に位置決めすることができ、位置決め精度の向上、並びに位置決め作業の時間短縮を図ることができる。
【００３５】
また、前記構成において、前記基台は、前記光ファイバの反射部に対応する箇所に、深さが少なくとも前記反射部（特に、コアが途切れた部分）の底部まで達し、かつ、前記基台の両側端まで連続する凹部を形成することが好ましい。
【００３６】
光ファイバに反射部を形成する場合、光ファイバにコアを切断するスリットを形成することが考えられる。このスリットの形成方法としては、基台のＶ溝にそれぞれ１以上の光ファイバを載置固定した後、基台の上面から例えばダイシング装置を用いて光ファイバにスリットを設ける手法が考えられる。
【００３７】
この場合、Ｖ溝の位置が基台の上端面よりも下方に存在していると、ダイシング装置のカッタが光ファイバに到達するまで、基台の側部を深さ方向に削る必要がある。基台の上端面からＶ溝までの距離が長いと、その分、基台の側部に対する深さ方向の削り量も増やす必要がある。これは、加工負荷の増大につながり、光ファイバに形成されるスリットの加工精度や面精度が悪くなるおそれがある。
【００３８】
しかし、本発明では、基台のうち、前記光ファイバの反射部に対応する箇所に、深さが少なくともコアが途切れた部分の底部まで達し、かつ、前記基台の両側端まで連続する凹部を形成するようにしたので、ダイシング装置で基台の側壁を削ることなく、直接光ファイバを削ることができ、光ファイバに加工精度並びに面精度の高いスリットを設けることができる。
【００３９】
次に、本発明に係る製造方法は、１以上のＶ溝が形成された基台の前記Ｖ溝にそれぞれ１以上の光ファイバを載置固定する工程と、前記光ファイバの表面の一部に屈折率整合層として用いる接着剤を塗布する工程と、前記光ファイバの一部に少なくともコアを切断するスリットを形成する工程とを有することを特徴とする。
【００４０】
これにより、１以上の光ファイバの途中から屈折率差を利用した反射光を、該光ファイバのクラッド外に屈折率整合層を通じて取り出す構造を有する光デバイス、つまり、モニタデバイスの小型化及び高密度化を図ることができ、更に、信号光の減衰を抑えることができる光デバイスを簡単に作製することができる。
【００４１】
そして、前記製造方法において、前記基台として、前記光ファイバの前記スリットが形成される部分に対応する箇所に、深さが少なくとも前記スリットの底部まで達し、かつ、前記基台の両側端まで連続する凹部が形成されている基台を用いることが好ましい。
【００４２】
これにより、光ファイバに加工精度並びに面精度の高いスリットを設けることができる。この場合、前記凹部の底部を例えばＶ溝の底部に合わせた場合、凹部に対応する部分にＶ溝が存在しない構造となり、光ファイバのうち、凹部に対応する部分が浮いた状態となる。しかし、光ファイバにスリットを形成するに先立って、光ファイバの表面の一部に屈折率整合層として用いる接着剤を塗布することで、光ファイバが接着剤で覆われた状態となり、上述のような浮いた状態はなくなる。従って、その後のスリット形成において、光ファイバが揺動するということはなくなり、高精度にスリットを形成することができる。
【００４３】
また、前記製造方法において、前記光ファイバの前記Ｖ溝への固定は、前記Ｖ溝に前記光ファイバを載置した後、前記基台上に押さえ基板を載置し、更に、前記押さえ基板と基台間に供給された接着剤によって前記光ファイバを前記Ｖ溝に固定するようにしてもよい。
【００４４】
これにより、光ファイバをＶ溝に固定する場合に、押さえ基板を用いて光ファイバをＶ溝に押圧しながら接着剤にて固定させることができ、光ファイバをＶ溝に確実に固定することができる。
【００４５】
また、前記光ファイバの表面の一部への前記屈折率整合層として用いる接着剤の塗布は、前記Ｖ溝に固定された前記光ファイバに仮の押さえ基板を載置し、該仮の押さえ基板と基台間に前記接着剤を供給することによって行い、その後、前記仮の押さえ基板を除去するようにしてもよい。
【００４６】
この場合、光ファイバをＶ溝側に押さえつつ、光ファイバの所要箇所のみに屈折率整合層として用いる接着剤を塗布することができる。
【００４７】
また、前記製造方法において、前記光ファイバの一部に前記スリットを形成した後、前記光ファイバ上に屈折率整合層として用いる接着剤を介して少なくとも空気層よりも高い屈折率を有する全反射部材を固定する工程と、前記全反射部材上に屈折率整合層として用いる第２の接着剤を塗布する工程とを有するようにしてもよい。
【００４８】
これにより、前記光ファイバの外部に、前記屈折率整合層を通じて取り出された反射光の光路を変更する全反射面を有する光デバイス、即ち、受光感度の向上を図ることができ、クロストークを低減することが可能な光デバイスを簡単に作製することができる。
【００４９】
そして、前記屈折率整合層として用いる接着剤あるいは第２の接着剤上に受光素子を位置決め固定する工程を有するようにしてもよい。これにより、光ファイバ上での受光素子の位置決めや光ファイバ上での全反射部材の位置決め並びに全反射部材上での受光素子の位置決めが容易になり、反射光を効率よく受光素子に導くことができる。
【００５０】
また、前記受光素子を位置決め固定する工程は、前記基台における前記Ｖ溝の形成部分の両側において立ち上がる側壁の上端面に接着剤を塗布し、その後、予め前記受光素子が実装された配線基板を、前記側壁の上端面に、前記受光素子を前記光ファイバに向けて載置するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光デバイス及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図２２を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａは、図１及び図２に示すように、上面に複数（図示の例では、８つ）のＶ溝１２がそれぞれ平行に配列された基台１４を有する。各Ｖ溝１２には、それぞれ光ファイバ１６が載置固定されている。つまり、この基台１４には、複数の光ファイバ１６が配列されてなる光ファイバアレイ１８が載置固定されている。
【００５３】
また、基台１４上には、光ファイバアレイ１８をＶ溝１２側に押さえ付ける２つの押さえ基板（第１及び第２の押さえ基板２０Ａ及び２０Ｂ）が固着されている。第１の押さえ基板２０Ａは、その端面２０Ａａが基台１４の端面１４ａとほぼ同一面となるように位置決め固着され、第２の押さえ基板２０Ｂは、第１の押さえ基板２０Ａからある程度の距離を置いて位置決め固着されている。
【００５４】
基台１４の上面には、前記Ｖ溝１２のほか、光ファイバアレイ１８の被覆部２２が載置される載置面２４が形成されている。この載置面２４には、光ファイバアレイ１８の被覆部２２を固定するためのホルダー２６が取り付けられるようになっている。このホルダー２６で前記被覆部２２を保持することで、光ファイバアレイ１８がＶ溝１２から容易に抜け出たり、裸部分と被覆部２２との間で屈曲するなどの不都合を回避することができる。なお、第２の押さえ基板２０Ｂと載置面２４とで挟まれた部分は、光ファイバアレイ１８が外部に露出するオープン部２８である。
【００５５】
そして、基台１４のうち、第１及び第２の押さえ基板２０Ａ及び２０Ｂで挟まれた部分がモニタ部３０を構成し、このモニタ部３０において、光ファイバアレイ１８を伝搬する各信号光の一部がそれぞれ取り出されて例えば受光素子アレイ３２にて検知されることになる。受光素子アレイ３２は、複数の受光素子が、光ファイバアレイ１８における光ファイバ１６の配列ピッチとほぼ同一の配列ピッチで配列された構造を有し、図３に示すように、表面に配線パターン３４が形成された配線基板３６上に実装されている。
【００５６】
また、前記基台１４は、Ｖ溝１２の形成部分の両側において立ち上がる側壁４０が一体に形成され、これら側壁４０の上端面４２に、前記配線基板３６が受光素子アレイ３２を光ファイバアレイ１８側に向けて載置、固定されている。
【００５７】
そして、この第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａは、図４の拡大図に示すように、Ｖ溝１２（図１参照）に整列された光ファイバアレイ１８（図１参照）において、各チャネルの光ファイバ１６は、その途中でファイバコア（以下、コア５０と記す）が途切れた部分を有し、このコア５０が途切れた部分での屈折率差を利用した反射光５２を、該光ファイバ１６のクラッド５４の外部に屈折率整合層５６を通じて取り出す構造を有する。
【００５８】
ここで、定義付けをしておくと、光ファイバ１６におけるコア５０が途切れた部分は、反射光５２が発生する部位であり、反射部６０として定義することができる。この反射部６０において発生した反射光５２をクラッド５４の外に屈折率整合層５６を通じて取り出すことで、例えば光量のモニタリング等に使うことができる。
【００５９】
また、前記光ファイバ１６のうち、反射部６０までの部分とは、該反射部６０を中心に考えたとき、光の伝搬上、反射部６０の後方に位置することから後部ファイバ１６Ａと定義することができ、同じく前記光ファイバ１６のうち、反射部６０より前方の部分とは、前部ファイバ１６Ｂと定義することができる。
【００６０】
そして、後部ファイバ１６Ａのコア５０を伝搬する信号光のうち、反射部６０での反射光成分を除いた信号光成分が前部ファイバ１６Ｂに再入射され、該前部ファイバ１６Ｂのコア５０を伝搬することとなる。
【００６１】
前記反射部６０は、例えば光ファイバ１６にスリット６２を入れることで実現することができる。この場合、後部ファイバ１６Ａにおける反射部６０での端面（以下、後部反射端面６４と記す）及び前部ファイバ１６Ｂにおける反射部６０での端面（以下、前部反射端面６６と記す）にそれぞれ空気層が接することになり、該空気層は屈折率が１であることから、モニタリングに必要なだけの反射光５２を得ることができる。
【００６２】
反射部６０は、上述のようにスリット６２を入れるのではなく、Ｖ溝１２上で対向する２本の光ファイバ１６を近接させることでも実現させることができる。また、後部反射端面６４と前部反射端面６６間に空気層を介在させる必要もなく、例えばコア５０との比屈折率差が大きい接着剤を充填してもよい。
【００６３】
また、前記反射光６０における光ファイバ１６の光軸とのなす角（以下、反射角度θと記す）は、反射光５２がクラッド５４の界面で対空気において全反射される程度の角度であることが好ましい。ここで、反射光５２がクラッド５４の界面で全反射される程度の角度とは、前記屈折率整合層５６がなければクラッド５４の界面で全反射される程度の角度をいう。これにより、前記反射光５２の大部分が後部ファイバ１６Ａのコア５０には戻らずに、後部ファイバ１６Ａにおけるクラッド５４の界面に向けて進むことになる。これは、反射戻り光防止と、モニタ効率の向上につながる。
【００６４】
また、光ファイバ１６における信号光の伝搬方向と直交する面を基準面（鉛直面）としたとき、前記反射部６０の基準面に対する角度ψは６°〜１２°、より好ましくは８°〜１０°である。６°未満の場合、反射光５２が後部ファイバ１６Ａのコア５０に戻る量が多くなるおそれがあり、１２°よりも大きいと、反射部６０を透過した信号光成分の光軸と前部ファイバ１６Ｂの光軸がずれるおそれがあるからである。
【００６５】
また、前記反射部６０における前記光ファイバ１６の信号光の伝搬方向に沿った長さ（以下、反射部６０の幅Ｗと記す）は、５０μｍ以下であることが好ましい。更に好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍである。後部ファイバ１６Ａと前部ファイバ１６Ｂとがほぼ同軸に設置されることを考慮した場合、反射部６０を透過した信号光成分の光軸と前部ファイバ１６Ｂの光軸とのずれ量は、反射部６０の幅Ｗにも依存する。上述の範囲であれば、前記光軸のずれはほとんど生じない。
【００６６】
ちなみに、反射部６０に介在する層（以下、反射層と記す）を空気層とし、反射部６０の基準面に対する角度ψを８°、反射部６０の幅Ｗを２０μｍとしたとき、軸ずれ損失とギャップ損失で０．４２ｄＢの損失であった。
【００６７】
また、反射層が空気層の場合で、反射部６０の基準面に対する角度ψを８°とした場合、反射光５２は、反射層の後部ファイバ１６Ａ側で反射角度θ＝１６°、光量約１４．５ｄＢ（３．５％）が得られ、前部ファイバ１６Ｂ側では反射層での反射角度θ＝１９．６°で後部ファイバ１６Ａのクラッド５４に入射して反射角度θが１６．３°となり、光量としては１４．５ｄＢが得られた。つまり、ほぼ同じ反射角度θで、かつ、トータルで１１．５ｄＢの反射光５２が得られたことになる。
【００６８】
そして、各光ファイバ１６からの反射光５２は、それぞれ後部ファイバ１６Ａのクラッド５４の外部に屈折率整合層５６を通じて取り出され、光ファイバ１６上に配置された受光素子アレイ３２における各受光素子７０にて検知される。
【００６９】
前記屈折率整合層５６としては、クラッド５４で全反射しないだけの屈折率を有することが好ましい。この屈折率整合層５６は、屈折率が高ければ高いほど受光素子７０への入射角が小さくなるので好ましいが、受光素子７０の受光面で全反射しない屈折率のものを選択すべきである。
【００７０】
これらのことを考慮すると、屈折率整合層５６は、光ファイバ１６の屈折率と受光素子７０における受光面の屈折率の間の屈折率を有することが好ましい。ちなみに、屈折率は、石英ファイバの場合、１．４４であり、受光素子（ＧａＡｓ−フォトダイオード）の場合、３．５である。
【００７１】
この屈折率整合層５６の具体例としては、樹脂層が挙げられる。樹脂層であって接着層であれば、硬化前は液体なので、円形状のファイバ界面にも確実に塗布され、確実に全反射を防ぐことができる。また、この接着層であれば、受光素子７０の保護の役割も果たせるので、より好ましい。
【００７２】
このように、第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａにおいては、反射部６０での屈折率差を利用して反射光５２を発生させることから、反射部５２に別の光学部材を挿入する必要はなく、反射部５２の小型化、ひいては、光デバイス１０Ａの小型化を図ることができる。また、後部ファイバ１６Ａと前部ファイバ１６Ｂをほぼ同軸に設置できるため、後部ファイバ１６Ａと前部ファイバ１６Ｂの各光軸を調整する必要がなく、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００７３】
次に、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂについて図５を参照しながら説明する。
【００７４】
この第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂは、上述した第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、後部ファイバ１６Ａのクラッド５４内に、反射光５２の光路を変更する全反射面８０が形成されている点で異なる。
【００７５】
つまり、後部ファイバ１６Ａに、前記反射層とは別に、反射光５２が全反射するための低屈折率層（全反射層８２）を設ける。図５の例では、後部ファイバ１６Ａのクラッド５４内における反射光５２の光路上に反射光５２が全反射するために必要な角度の全反射層（スリット）８２を設けるようにしている。この全反射層８２は、空気層となるので、屈折率１．４４のクラッド５４から入射した反射光５２は屈折率１の空気層で全反射が可能となる。反射光５２の反射角度θが１６°の場合、このスリット８２に必要な角度（基準面（鉛直面）とのなす角）は２８°である。
【００７６】
但し、反射光５２の受光素子７０への入射角は０°であることが最良であるため、これを実現するスリット角がより好ましい。図５の例では、３７°である。
【００７７】
なお、後部ファイバ１６Ａに直接スリット８２を設けると、加工状態によってはマイクロクラック等が発生するおそれがあるため、長期信頼性に問題を生じるおそれもある。このため、スリット８２に低屈折率の接着剤を充填する等の工夫を施せば、上述のような問題の発生を低減することができる。
【００７８】
この場合も、反射光５２が取り出される部分と受光素子７０との間に屈折率整合層５６を設けた方が屈折率界面での反射を考慮すると好ましい。屈折率整合層５６を設けずに空気層とした場合、光ファイバ１６から空気、空気から受光素子７０となるため、約３０％は反射で損失することとなる（損失１．５５ｄＢ）。この反射損失の観点からすると、各屈折率界面での反射が全て同じ反射率になるように設定すれば、最小の反射率となり、最適といえる。この場合、屈折率２．４４の屈折率整合層５６を設けることでトータル約９．５％の反射となり、反射損失は０．４４ｄＢである。
【００７９】
このように、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂにおいては、後部ファイバ１６Ａのクラッド５４内に、反射光５２の光路を変更する全反射面８０を形成するようにしている。
【００８０】
反射光５２のスポット径は、反射光５２の光路が長くなるにつれて、指数関数的に大きくなる。そのため、例えばクラッド５４の外部に屈折率整合層５６を介して受光素子７０を設置する構成を採用する場合、反射光５２のスポット径が受光素子７０の受光面の径よりも大きくなる場合がある。また、受光面に対して斜め方向に入射した場合においても、反射光５２のスポット径が受光素子７０の受光面の径よりも大きくなる場合がある。このような場合、反射光５２のスポットの一部が受光面からはみ出てしまい、反射光５２の損失につながり、受光感度の低下をもたらすおそれがある。また、複数の光ファイバ１６が配列された光ファイバアレイ１８においては、ある光ファイバ１６の反射光５２が隣の光ファイバ１６に対応する受光素子７０に入射する、いわゆるクロストークが発生するおそれがある。
【００８１】
しかし、この第２の実施の形態では、後部ファイバ１６Ａのクラッド５４内に、反射光５２の光路を変更する全反射面８０を形成するようにしているため、反射光５２の光路、例えば反射部６０から屈折率整合層５６までの光路を短くすることが可能となり、しかも、反射光５２を受光素子７０の受光面に対して直角に入射させることも可能となる。これにより、光ファイバアレイ１８におけるクロストークの低減を図ることができ、光ファイバアレイ１８の高密度化を実現させることができると共に、受光素子７０を設置した場合における受光感度を向上させることができる。
【００８２】
次に、第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃについて図６を参照しながら説明する。
【００８３】
この第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃは、上述した第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、後部ファイバ１６Ａの外部に、ミラー部材９０が設置されている点で異なる。このミラー部材９０のミラー表面９０ａは、屈折率整合層５６を通じて取り出された反射光５２の光路を変更する反射面を構成している。
【００８４】
反射光５２はミラー部材９０の内部を伝搬せず、ミラー表面９０ａにて全反射して受光素子７０の受光面まで到達する。この場合も、クラッド５４の界面での全反射防止のために、屈折率整合層５６を設ける必要がある。反射光５２はこの屈折率整合層５６内を伝搬し、かつ、ミラー面９０ａで反射するため、この屈折率整合層５６の屈折率は２．４４が最適である。
【００８５】
なお、ミラー部材９０としては、例えばガラス基板の表面に反射膜を形成した一般的なミラー部材を使用することができる。
【００８６】
この第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃにおいては、光ファイバアレイ１８におけるクロストークの低減を図ることができ、光ファイバアレイ１８の高密度化を実現させることができると共に、受光素子７０を設置した場合における受光感度を向上させることができる。しかも、光ファイバ１６のクラッド５４内にスリット８２（図５参照）を設ける等の加工を施さなくてもよいため、光ファイバ１６へのマイクロクラック等の発生を懸念する必要がない。
【００８７】
次に、第４の実施の形態に係る光デバイス１０Ｄについて図７を参照しながら説明する。
【００８８】
この第４の実施の形態に係る光デバイス１０Ｄは、上述した第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃとほぼ同様の構成を有するが、ミラー部材９０（図６参照）に代えて、光ファイバ１６上に、内部を反射光５２が透過する全反射部材９２が設置されている点で異なる。この第４の実施の形態では、２種類の屈折率整合層５６及び９４が形成される。即ち、後部ファイバ１６Ａのクラッド５４と全反射部材９２との間に形成された第１の屈折率整合層５６と、全反射部材９２の上面と受光素子７０との間に形成された第２の屈折率整合層９４である。
【００８９】
前記全反射部材９２は、空気層よりも高い屈折率を有し、第１の屈折率整合層５６を介して内部に反射光５２が入射されるように位置決めされている。全反射面は、該全反射部材９２と空気層との境界面（端面９２ａ）にて構成される。
【００９０】
つまり、後部ファイバ１６Ａのクラッド５４から第１の屈折率整合層５６を介して取り出された反射光５２は、一旦、全反射部材９２内に入射され、この全反射部材９２の端面９２ａで全反射させることとなる。
【００９１】
もちろん、この場合も、前記反射光５２の全反射は、全反射部材９２が存在すれば可能であるが、第３の実施の形態と同じく、クラッド５４の界面での全反射防止のために、第１の屈折率整合層５６を設ける必要があり、また、全反射部材９２の上面での全反射防止のために第２の屈折率整合層９４を設ける必要がある。
【００９２】
以下に、好ましい条件について説明すると、前記全反射部材９２の屈折率は、第１の屈折率整合層５６を通じて取り出される反射光５２が全反射しないだけの屈折率であることが好ましい。
【００９３】
反射光５２は、全反射部材９２の底面からその内部に入射され、該全反射部材９２の端面９２ａで全反射される。全反射部材９２は空気層より屈折率が高いため、前記端面９２ａでの全反射が可能である。当然、端面９２ａの角度は全反射するだけの角度でなくてはならない。そして、反射光５２は、第２の屈折率整合層９４を介して受光素子７０の受光面に到達される。この場合、各部材の屈折率の関係は、受光素子７０の受光面＞第２の屈折率整合層９４＞全反射部材９２＞第１の屈折率整合層５６＞後部ファイバ１６Ａのクラッド５４となる。
【００９４】
厳密には、各屈折率界面での反射が全て同じ反射率になるように設定すると最小の反射率となる。上記の場合、順に３．５、２．８、２．２４、１．８、１．４４とすることで、各界面での反射は１．２％となり、トータルで４．９％の反射となる。反射損失にすると、０．２２ｄＢ程度である。
【００９５】
このように、この第４の実施の形態に係る光デバイス１０Ｄにおいては、第１〜第３の実施の形態と比較すると、屈折率を光ファイバ１６から受光素子７０の受光面に向けて段階的に変化させることができるため、反射損失が第１〜第３の実施の形態の場合より、小さくて済むというメリットがある。
【００９６】
また、この第４の実施の形態では、所定形状の全反射部材９２を設置するだけで全反射が実現するので、特段、ミラー面を形成する必要がなく、しかも、クラッド５４にスリット８２（図５参照）を形成する必要がないため、信頼性が低下することもない。
【００９７】
次に、第１〜第４の実施の形態に係る光デバイス１０Ａ〜１０Ｄで共通する効果について説明する。
【００９８】
反射部６０における反射層から発生した反射光５２の光路上には、光導波路のような光の閉じこめを行う手段が存在しないため、ある広がりをもってクラッド５４等を通じて受光素子７０までの間を伝搬する。このため、モニタリングを考えた場合、上述したように、反射層から受光素子７０までの距離が長いと、反射光５２の広がりが大きくなり、そのスポット径が受光素子７０の受光面の径を超えると損失になるだけでなく、光ファイバアレイ１８を構成する光ファイバ１６が例えば２５０μｍピッチや、更には１２７μｍピッチといった狭ピッチ間隔で並んでいると、クロストークという問題も発生する。
【００９９】
このため、反射層から受光素子７０までの距離は極力短いことが必要となる。この１つの手段として、受光素子７０を極力光ファイバ１６まで近接させることが好ましい。この場合、受光素子７０を駆動する電気回路が配線され、かつ、受光素子７０が実装された配線基板３６をセットする際に、受光素子７０をいかに光ファイバ１６に近接させるかという問題が発生する。
【０１００】
この問題を解決するために、第１〜第４の実施の形態では、代表的に図１に示すように、配線基板３６の裏面３６ａを上方に向け、受光素子アレイ３２が実装された面３６ｂを下方に向けて、この配線基板３６を基台１４上に設置するようにしている。これは、いわゆるフリップチップ実装により実現されることとなる。
【０１０１】
また、例えば４０チャネルといったチャネル数の多い光ファイバアレイ１８を考えた場合、受光素子アレイ３２もそれに対応して長くなることは必須である。この長い受光素子アレイ３２を正確に光ファイバアレイ１８の近傍にどのように設置するかという問題も生じる。
【０１０２】
この問題を解決するために、第１〜第４の実施の形態では、光ファイバアレイ１８に用いる基台１４の両側に、配線基板３６を設置するための設置面４２を有する側壁４０を設けるようにしている。この側壁４０の上端面（設置面４２）を基準に受光素子アレイ３２を設置することで、受光素子７０と光ファイバ１６との位置合わせ（高さ方向）が容易になる。
【０１０３】
前記側壁４０の上端面（設置面４２）は、Ｖ溝１２の存在する面（Ｖ溝上面）と、ある角度をもって連続してつながるようにしておけば、特開平２−９６６０９号公報に開示された高精度な接触式測定方法を用いて、光ファイバ１６の中心位置（Ｖ溝１２の仮想円中心）と設置面４２の位置関係を正確に把握することができ、高精度な位置合わせが容易となる。
【０１０４】
このような設置面４２を使用しないで、例えばアクティブに位置を合わせをしようとすると、１２７μｍピッチの４０チャネル受光素子アレイの場合、受光素子アレイそのものの長さが０．３ｍｍ程度なのに対して、幅が５ｍｍ程度にもなるため、このような長細い形状のものを光ファイバアレイ１８と平行に設置することは非常に困難となる。
【０１０５】
従って、第１〜第４の実施の形態のように、基台１４に設けられた側壁４０の上端面（設置面４２）を基準として受光素子アレイ３２を設置することが好ましい。また、この設置面４２に挟まれた部位に第１及び第２の押さえ基板２０Ａ及び２０Ｂや受光素子アレイ３２を設置することになるため、特開平９−１２００１４号公報に記載のように、高い信頼性をもって第１及び第２の押さえ基板２０Ａ及び２０Ｂや受光素子アレイ３２を設置することができる。
【０１０６】
また、反射部６０における反射層はスリット加工により形成することが好ましい。Ｖ溝１２上にそれぞれ対向する２本のファイバを同軸に配置して、反射部６０を構成してもよいが、各ファイバの端面は斜めの角度を持っており、互いに角度方向を合わせる必要が生じ、この角度合わせが手間の掛かる作業となる。４０チャネルともなると特にこの作業が繁雑となる。
【０１０７】
これに対し、スリット加工であれば、光ファイバアレイ１８に対して一度のスリット加工を施せばよいため、４０チャネルの光ファイバアレイ１８でも一括して処理することができる。この場合、光ファイバアレイ１８をＶ溝１２に固定した後にスリット加工を施すことになる。
【０１０８】
反射部６０を構成するスリット６２はコア５０まで到達していれば機能を果たすことができるが、スリット６２が光ファイバ１６の途中で止まっていると、全反射層（スリット）８２と同様に、場合によっては信頼性の低下を招くので、光ファイバ１６を最後まで切断するようにスリット６２を入れた方が好ましい。
【０１０９】
一方で、幅２０μｍ〜３０μｍ程度の狭いスリット６２を加工するためには、切り込み深さ（加工深さ）はあまり大きくとれない。加工深さが大きいと、スリット６２の加工精度や面状態に悪影響を与えるおそれがあるので、加工深さは極力小さい方が好ましい。
【０１１０】
光ファイバ１６はＶ溝１２に設置されているため、光ファイバ１６を切断するまで加工するとなると、基台１４も一緒に加工することになり加工負荷は増大する。
【０１１１】
そこで、この問題を解決するために、各光ファイバ１６の上部の一部はＶ溝１２から出る寸法設定にしておくとよい。例えば光ファイバ１６の頂部とＶ溝１２の上面が一致する場合では、基台１４に対する加工深さは１２５μｍとなってしまうのに対し、光ファイバ１６の半分がＶ溝１２からはみ出る深さ寸法であれば、基台１４を加工する深さは上述の半分、即ち、６２．５μｍとなり、加工負荷は低減できる。つまり、上述のような狭いスリット６２を加工する場合、基台１４を加工する深さは１００μｍ以下とすることが好ましい。
【０１１２】
次に、本発明に係る光デバイスの製造方法を、第４の実施の形態に係る光デバイス１０Ｄを作製する場合に適用した実施例を図８〜図１１を参照しながら説明する。
【０１１３】
まず、図８のステップＳ１において、光ファイバアレイ１８を作製する。具体的には、最初のステップＳ１１において、基台１４、配線基板３６及び全反射部材９２を準備する（図９及び図１０参照）。
【０１１４】
この場合、基台１４は、複数のＶ溝１２と側壁４０が一体に形成されたものを準備した。配線基板３６にはアルミナを採用し、厚み１ｍｍとした。受光素子７０（図７参照）としては、厚み２００μｍのフォトダイオードを用いた。全反射部材９２には、厚み１００μｍ、屈折率２．２のガラスを用いた。
【０１１５】
加工精度等を考慮し、光ファイバアレイ１８と受光素子アレイ３２の間隔が１２０μｍになるように基台１４の側壁４０の設置面４２の高さを設定した。また、光ファイバ１６の頂部がＶ溝１２の上面から５０μｍ程度はみ出るようなＶ溝深さに設定した。
【０１１６】
基台１４の側壁４０には、予めスリット加工時の逃げ（凹部１００）を形成し、スリット加工時は基台１４を加工することなく、光ファイバ１６のみにスリット加工が行える状態にしておいた。この凹部１００は、底部がＶ溝１２の底部と一致する深さとし、幅（光ファイバ１６の光軸の沿った長さ）を１ｍｍとした。
【０１１７】
この場合、凹部１００に対応する部分にＶ溝１２が存在しない構造となり、光ファイバ１６のうち、凹部１００に対応する部分が浮いた状態となる。しかし、光ファイバ１６にスリット６２（図７参照）を形成するのに先立って、光ファイバ１６の表面の一部に第１の屈折率整合層５６として用いる接着剤を塗布することで、光ファイバ１６が接着剤で覆われた状態となり、上述のような浮いた状態はなくなる。従って、その後のスリット形成において、光ファイバ１６が揺動するということはなくなり、高精度にスリット６２を形成することができる。
【０１１８】
その後、図８のステップＳ１２において、Ｖ溝１２に光ファイバ１６を載置した。その後、ステップＳ１３において、図１１に示すように、基台１４上に第１の押さえ基板２０Ａを載置した後、該第１の押さえ基板２０Ａと基台１４の隙間を通じて、あるいは第１の押さえ基板２０Ａに形成された図示しない接着剤注入口を通じて接着剤を供給し、硬化した。
【０１１９】
その後、ステップＳ１４において、図１１に示すように、光ファイバ１６のうち、モニタ部３０に対応する部分に仮の押さえ基板１０２を載置し、仮の押さえ基板１０２と基台１４の隙間を通じて、あるいは仮の押さえ基板１０２に形成された図示しない接着剤注入口を通じて、第１の屈折率整合層５６として用いられる接着剤を供給した。
【０１２０】
その後、ステップＳ１５において、仮の押さえ基板１０２を除去後、基台１４上に第２の押さえ基板２０Ｂを載置した後、該第２の押さえ基板２０Ｂと基台１４の隙間を通じて、あるいは第２の押さえ基板２０Ｂに形成された図示しない接着剤注入口を通じて接着剤を供給し、硬化した。
【０１２１】
その後、ステップＳ１６において、各光ファイバ１６の端面を研磨した。この段階で、多数の光ファイバ１６による光ファイバアレイ１８が構成されることになる。
【０１２２】
次に、図８のステップＳ２において、各光ファイバ１６のうち、モニタ部３０に対応する部分に幅２０μｍのスリット６２を＃２０００、２０μｍ幅のダイヤモンド砥石を用い、ダイシング装置にて加工した。スリット６２の角度ψ（基準面（鉛直面）とのなす角）は１０°とした。
【０１２３】
続いて、ステップＳ３において、全反射部材９２の設置を行った。第１の屈折率整合層５６として用いる接着剤に屈折率１．８のものを使用することを前提に、全反射部材９２の端面９２ａの角度（基準面（鉛直面）とのなす角）は１９°とした。これにより、その後に設置される受光素子７０の受光面への反射光５２の入射角は０°となる。
【０１２４】
また、反射部６０から約１７０μｍのところにおいて、反射光５２がクラッド５４から抜けるので、全反射部材９２の長さを２００μｍとし、反射光５２がクラッドから抜ける位置がこの全反射部材９２の前面９２ｂ（図７参照）から１５０μｍの位置となるように設定した。
【０１２５】
これにより、全反射部材９２の前面９２ｂは反射部６０より２０μｍほど後部に位置することになるため、第１の屈折率整合層５６として用いる接着剤が反射部６０に流れ込むことがない。なお、全反射部材９２の厚みは１００μｍ、幅は、光ファイバアレイのピッチが２５０μｍで８心であることから、２．２ｍｍとした。
【０１２６】
反射光５２がクラッド５４から抜ける位置に確実に第１の屈折率整合層５６が形成されるように屈折率１．８のＵＶ接着剤（第１の屈折率整合層５６として用いる接着剤）にて全反射部材９２を固定した。反射部６０におけるスリット６２を観察しながら位置決めを行ったので、各チャネルに対し、ばらつきのない状態で全反射部材９２を設置することができた。
【０１２７】
その後、図８のステップＳ４において、受光素子アレイ３２の設置を行った。この工程は、まず、全反射部材９２の後端部（端面９２ａ側の部分）を画像で認識し、配線基板３６に実装された受光素子アレイ３２を位置決めした。このとき、光ファイバアレイ１８の先端から波長１．５５μｍのレーザ光を入射しておき、出射される反射光５２を受光素子アレイ３２で受け、該受光素子アレイ３２の出力をモニタしながら、出力が最大となるように設置位置を微調整した。このとき、受光素子アレイ３２のうち、１チャネルと８チャネルの受光素子７０の出力をモニタしながら調整を行った。受光素子７０の出力のモニタは、配線基板３６上に形成された配線パターン３４にプローブを当てて、検出した。
【０１２８】
受光素子アレイ３２の高さ方向は、配線基板３６を基台１４の側壁４０の上端面（設置面４２）に設置させるようにしたので、全反射部材９２から２０μｍの位置に設置された。このとき、配線基板３６と設置面４２の間に熱硬化型の接着剤を塗布しておいた。そして、全反射部材９２と受光素子アレイ３２間の２０μｍのギャップに第２の屈折率整合層９４となる屈折率２．８のＵＶ接着剤を充填し、紫外線を照射して硬化させた。
【０１２９】
その後、ステップＳ５において、光ファイバアレイ１８を含む基台１４全体を８０℃に加熱し、ＵＶ接着剤の熱養生と熱硬化型接着剤の硬化を同時に行った。
【０１３０】
最後に、図８のステップＳ６において、検査を行った。反射光５２（モニタリング光）としては、１３ｄＢの光を確認した。チャネル間のクロストークは４０ｄＢと良好であった。光ファイバ１６のコア５０を伝搬する信号光の損失は反射光成分の減衰を含め１ｄＢの損失であり、問題ない結果を得た。
【０１３１】
そして、上述の工程を踏むことにより、８心２５０μｍピッチのファイバアレイを有するモニタリング機能付き光デバイス（第４の実施の形態に係る光デバイス１０Ｄ）が完成した。
【０１３２】
この場合、第１及び第２の押さえ基板２０Ａ及び２０Ｂが設置された部分の長さがそれぞれ３ｍｍ、モニタ部３０の長さが３ｍｍ、載置面２４の長さが３ｍｍ、オープン部２８の長さが２ｍｍであって、全長１４ｍｍと小型に作製することができた。厚みは、基台１４、第１及び第２の押さえ基板２０Ａ及び２０Ｂとも１．５ｍｍであり、幅は５ｍｍとした。
【０１３３】
上述の第１〜第４の実施の形態に係る光デバイス１０Ａ〜１０Ｄにおいては、光ファイバ１６のクラッド５４上に屈折率整合層５６を介して受光素子７０を設置するようにしたが、その他、クラッド５４の一部を削り、その削った部分に受光素子７０を設置するようにしてもよい。
【０１３４】
以下、その構成を採用した第５の実施の形態に係る光デバイス１０Ｅについて図１２〜図２２を参照しながら説明する。
【０１３５】
この第５の実施の形態に係る光デバイス１０Ｅは、上述した第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、図１２に示すように、光ファイバ１６のクラッド５４のうち、受光素子７０（図１３参照）が設置される部分に削り込み加工を施して、例えば底面１１０ａが平坦な凹部１１０（削り部分）を設け、更に、図１３に示すように、該凹部１１０に受光素子７０を屈折率整合層５６（接着剤層）を介して設置している点で異なる。これにより、反射部６０から受光素子７０の受光面までの距離を短くすることができる。
【０１３６】
図１２及び図１３では、凹部１１０の底面１１０ａを後部ファイバ１６Ａの後部反射端面６４まで連続して形成した例を示している。もちろん、図１４に示すように、凹部１１０を後部ファイバ１６Ａの後部反射端面６４から遠ざけた位置に形成するようにしてもよい。
【０１３７】
この第５の実施の形態に係る光デバイス１０Ｅの効果としては、以下のものが挙げられる。
【０１３８】
まず、第１に、１２７μｍピッチ等のように狭い間隔の光ファイバアレイ１８の場合、受光素子７０の受光面積を小さくする必要から、反射光５２のスポット径が限られることと、配列ピッチが狭いため、他のチャネルに光が入るというクロストークの発生が問題となるが、この第５の実施の形態では、クラッド５４に凹部１１０を設け、該凹部１１０に受光素子７０を設置したことから、反射部６０から受光素子７０の受光面までの距離を短くすることができ、反射光５２における受光素子７０の受光面でのスポット径を小さくすることができる。これは、クロストークの低減に有効となる。
【０１３９】
第２に、削り込みによって形成された前記凹部１１０における内壁１１０ｂ（図１２参照）を、受光素子７０の設置上の基準とすることで、受光素子７０（並びに受光素子アレイ３２）の光軸方向に対するパッシブアライメントが可能となる。通常、受光素子７０（並びに受光素子アレイ３２）を設置する場合、受光素子７０からの光をモニタしながら光ファイバ１６との光軸合わせ（光信号の出力が最も強く観測される位置を見つけること）を行って設置するようにしているが、前記凹部１１０における内壁１１０ｂを設置上の基準とすることで、上述のような光信号出力のモニタの手間をなくすことができ、受光素子７０（並びに受光素子アレイ３２）の設置にかかる時間の短縮、工程の簡略化を図ることができる。
【０１４０】
第３に、後部ファイバ１６Ａの上部における反射光５２の損失要因の除去が可能となる。即ち、例えば図１５Ａに示すように、Ｖ溝１２に屈折率整合層を構成しない接着剤１１２を用いて光ファイバ１６を固定した場合を想定する。この場合、光ファイバ１６のクラッド５４上に接着剤１１２が残留すると、この残留した接着剤（残留接着剤１１２ａ）の上部に屈折率整合層５６を介して受光素子７０が設置されることになるが、クラッド５４と残留接着剤１１２ａとの界面並びに残留接着剤１１２ａと屈折率整合層５６との界面にて反射光５２の出力が弱められることとなる。
【０１４１】
一方、この第５の実施の形態では、クラッド５４に対する削り込みによって、該クラッド５４に凹部１１０を設けることから、図１５Ｂに示すように、凹部１１０の底面１１０ａに接着剤１１２が残留するということがない。そのため、凹部１１０の底面１１０ａ上に屈折率整合層５６を介して受光素子７０を設置しても、前記接着剤１１２による反射光５２の損失は発生しない。
【０１４２】
第４に、熱変動に対しても、受光素子７０にて安定に受光を行うことができる。即ち、削り込みによって凹部１１０を形成すると、受光素子７０が設置される部分（凹部１１０の底面１１０ａ）が平坦面を有する構造となる。
【０１４３】
従って、図１３に示すように、凹部１１０の底面１１０ａ上に屈折率整合層５６を介して受光素子７０を設置する場合や、後述するように（図１９及び図２０参照）、凹部１１０の底面に第１の屈折率整合層５６を介して導波部材１２０を設置し、更に、該導波部材１２０上に第２の屈折率整合層９４を介して受光素子７０を設置する場合等において、凹部１１０の底面１１０ａ上に設けられる屈折率整合層５６（第１の屈折率整合層）の厚みを前記凹部１１０の底面１１０ａ上において均一とすることができる。
【０１４４】
通常、円柱状の光ファイバ１６上に屈折率整合層５６を介して受光素子７０を設置する場合、受光素子７０の受光面をほぼ水平に維持して設置する。ここで、受光素子７０の受光面の中心線（光ファイバ１６の光軸に沿った線）を考えたとき、その中心線から左右に向かうほど屈折率整合層５６の厚みが大きくなる。屈折率整合層５６として使用される接着剤は、熱膨張係数が２００〜３００×１０^-7［１／℃］と大きいために、屈折率整合層５６として用いられる接着剤の厚みが不均一な場合、熱変動による応力不均一が無視できない場合がある。このような応力不均一状態においては、その屈折率分布も不均一となる場合があると想定される。
【０１４５】
この課題は、接着剤の硬化条件（方法）等で回避することも可能であるが、有効な手段の１つとしては、この第５の実施の形態に係る光デバイス１０Ｅのように、削り込みによってクラッド５４に凹部１１０を形成することによって、屈折率整合層５６として用いる接着剤の厚みを均一にすることが挙げられる。
【０１４６】
ここで、その他の好ましい態様について説明する。削り込みを行う位置については、特に限定されるものではないが、反射部６０のコア端面から受光素子７０の受光中心までの距離が５ｍｍの範囲になる位置であることが望ましい。これは反射部より受光位置が離れるほど反射モニタ光の受光パワーが減衰してしまうためである。
【０１４７】
削り込み量については、直径１２５μｍのシングルモードファイバの場合、後部ファイバ１６Ａの上端部から最小で２１μｍ、最大で５５μｍとすることが望ましい。
【０１４８】
削り込み量の最小値については、反射光５２のスポット径が約１０μｍにおいて損失要因の影響を受けないことを考慮すると、直径１２５μｍファイバの場合、凹部１１０の底面１１０ａの幅が最低１０μｍになるように、最小で２１μｍの削り量とすることが好ましい。
【０１４９】
また、光ファイバ１６におけるコア５０の周囲には、コア５０の内部での全反射による漏れ光が周囲２μｍ程度存在している。この範囲まで削り込みを行ってしまうと、コア５０を伝搬する信号光まで取り出してしまうことになり、信号光の損失要因となる。従って、削り込みの最大値はこの漏れ光の範囲に及ばないことが好ましい。例えば直径１２５μｍシングルモードファイバの場合、５５μｍまで削り込みを行うことができる。
【０１５０】
次に、第５の実施の形態に係る光デバイス１０Ｅにおいて、凹部１１０に受光素子７０を設置するいくつかの形態（具体例）について説明する。
【０１５１】
まず、第１の具体例に係る光デバイス１０Ｅａは、図１７及び図１８に示すように、凹部１１０の底面１１０ａに屈折率整合層５６を介して受光素子７０を設置することが挙げられる。この場合、コア５０から凹部１１０の底面１１０ａまでの最短距離ｄは２μｍ以上であり、屈折率整合層５６の厚みｔは３μｍ未満が好ましい。
【０１５２】
次に、第２の具体例に係る光デバイス１０Ｅｂは、図１９及び図２０に示すように、凹部１１０の底面１１０ａに第１の屈折率整合層５６を介して導波部材１２０を設置し、更に、該導波部材１２０上に第２の屈折率整合層９４を介して受光素子７０を設置する。導波部材１２０としては、ガラスや高分子材料が挙げられる。
【０１５３】
この第２の具体例に係る光デバイス１０Ｅｂは、コア５０の近傍まで削り込みを行って凹部１１０を形成する場合に好ましい。即ち、光ファイバ１６のような導波路は、その実効屈折率により、光の伝搬形態が決定される。コア５０の近傍に受光素子７０のような屈折率の大きな物質が配置されると、このコア５０における光の伝搬形態に影響を及ぼす場合がある。このような影響が懸念される場合は、この第２の具体例に示すように、凹部１１０の直上にガラスや高分子材料にて構成された導波部材１２０を屈折率整合層５６を介して配置すればよい。
【０１５４】
次に、第３の具体例に係る光デバイス１０Ｅｃは、上述した第１の具体例に係る光デバイス１０Ｅａとほぼ同様の構成を有するが、屈折率整合層５６の厚みｔが３μｍ以上である点で異なる。この第３の具体例においては、コア５０の近傍に受光素子７０を設置する場合の影響の懸念を払拭したい場合で、かつ、第２の具体例に示すような導波部材１２０を設置することが困難な場合に有効である。
【０１５５】
これらの具体例に係る光デバイス１０Ｅａ〜１０Ｅｃにおいては、凹部１１０と受光素子７０間、あるいは凹部１１０と導波部材１２０間に屈折率整合層５６を介在させるようにしているが、これらの場合、屈折率整合層５６として機能する接着剤を用いることが挙げられる。一般に、接着剤の厚みを制御すること、特に、薄く制御することは容易ではないが、厚くすることは容易である。従って、第３の具体例に係る光デバイス１０Ｅｃにおいては、製造の簡単化においても有利となる。
【０１５６】
なお、この発明に係る光デバイス及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光デバイス及びその製造方法によれば、モニタリング機能を有する光デバイスの小型化及び光ファイバアレイの高密度化を図ることができ、更に、信号光の減衰を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る光デバイスを正面から見て示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光デバイスを側面から見て示す断面図である。
【図３】受光素子アレイが実装された配線基板を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光デバイスにおけるモニタ部の拡大図である。
【図５】第２の実施の形態に係る光デバイスにおけるモニタ部の拡大図である。
【図６】第３の実施の形態に係る光デバイスにおけるモニタ部の拡大図である。
【図７】第４の実施の形態に係る光デバイスにおけるモニタ部の拡大図である。
【図８】本実施の形態に係る製造方法を示す工程ブロック図である。
【図９】本実施の形態に係る製造方法にて作製される第４の実施の形態に係る光デバイスを正面から見て示す断面図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る光デバイスを側面から見て示す断面図である。
【図１１】仮の押さえ基板を載置した状態を示す説明図である。
【図１２】第５の実施の形態に係る光デバイスにおいて、クラッドに凹部を形成した状態を示す説明図である。
【図１３】第５の実施の形態に係る光デバイスを側面から見て示す断面図である。
【図１４】クラッドの他の部分に凹部を形成した状態を示す説明図である。
【図１５】図１５Ａはクラッド上に残留する接着剤の影響を示す説明図であり、図１５Ｂは凹部による効果を示す説明図である。
【図１６】図１６Ａは円柱状の光ファイバ上に屈折率整合層を形成した場合の影響を示す説明図であり、図１６Ｂは凹部による効果を示す説明図である。
【図１７】第１の具体例に係る光デバイスを側面から見て示す断面図である。
【図１８】図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線上の断面図である。
【図１９】第２の具体例に係る光デバイスを側面から見て示す断面図である。
【図２０】図１９におけるＸＸ−ＸＸ線上の断面図である。
【図２１】第３の具体例に係る光デバイスを側面から見て示す断面図である。
【図２２】図２１におけるＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線上の断面図である。
【図２３】従来例に係るモニタデバイスの構成を示す斜視図である。
【図２４】従来例に係るモニタデバイスを側面から見て示す断面図である。
【図２５】従来例に係るモニタデバイスの平行溝の部分を示す拡大図である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｅ、１０Ｅａ〜１０Ｅｃ…光デバイス
１２…Ｖ溝 １４…基台
１６…光ファイバ １６Ａ…後部ファイバ
１６Ｂ…前部ファイバ １８…光ファイバアレイ
２０Ａ…第１の押さえ基板 ２０Ｂ…第２の押さえ基板
３２…受光素子アレイ ３６…配線基板
４０…側壁 ４２…設置面
５０…コア ５２…反射光
５４…クラッド ５６…屈折率整合層（第１の屈折率整合層）
６０…反射部 ６２…スリット
７０…受光素子 ８０…全反射面
８２…全反射層（スリット） ９０…ミラー部材
９２…全反射部材 ９４…第２の屈折率整合層
１００、１１０…凹部 １２０…導波部材

Claims (11)

1. １以上の光ファイバの途中にコアが途切れた部分を有し、この途切れた部分に、前記光ファイバのコアとの比屈折率差が１０％以上の層が存在し、前記１以上の光ファイバの途中から前記比屈折率差を利用した反射光を、前記光ファイバの表面の一部に形成された屈折率整合層を通して、前記光ファイバのクラッド外に取り出す構造を有する光デバイスであって、
   前記光ファイバが載置されるＶ溝が形成された基台を有し、
   前記光ファイバのうち、前記屈折率整合層を通して前記反射光が取り出される部分に受光素子が設置され、
   前記受光素子は、前記基台にて支持された配線基板に実装され、
   前記光ファイバのクラッドに凹部が形成され、
   前記凹部の底部の上に前記屈折率整合層を介して前記受光素子が設置されていることを特徴とする光デバイス。
2. 請求項１記載の光デバイスにおいて、
   前記コアが途切れた部分は、前記光ファイバにおけるクラッドの表面からコアに達するスリットにて形成されていることを特徴とする光デバイス。
3. 請求項１又は２記載の光デバイスにおいて、
   前記コアが途切れた部分は、２本の光ファイバの端面を互いに近接させることで形成されていることを特徴とする光デバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
   前記基台は、前記Ｖ溝の形成部分の両側において立ち上がる側壁が一体に形成され、
   前記側壁の上端面に前記配線基板が前記受光素子を前記光ファイバに向けて載置されていることを特徴とする光デバイス。
5. 請求項４記載の光デバイスにおいて、
   前記基台は、前記光ファイバの前記コアが途切れた部分に対応する箇所に、底部が前記Ｖ溝の底部と一致する深さの第２凹部が形成され、
   前記第２凹部は、前記基台の側壁にわたって連続して形成されていることを特徴とする光デバイス。
6. 請求項１記載の光デバイスの製造方法であって、
   １以上のＶ溝が形成された基台の前記Ｖ溝にそれぞれ１以上の光ファイバを載置固定する工程と、
   前記光ファイバの一部に少なくともコアを切断するスリットを形成する工程と、
   前記光ファイバのクラッドに凹部を形成する工程と、
   前記凹部の底部の上に屈折率整合層として用いる接着剤を塗布する工程と、
   前記接着剤の上に受光素子を設置する工程とを有することを特徴とする光デバイスの製造方法。
7. 請求項６記載の光デバイスの製造方法において、
   前記基台として、前記光ファイバの前記コアが途切れた部分に対応する箇所に、底部が前記Ｖ溝の底部と一致する深さの第２凹部が形成され、且つ、前記第２凹部は、前記基台の側壁にわたって連続して形成されている基台を用いることを特徴とする光デバイスの製造方法。
8. 請求項６又は７記載の光デバイスの製造方法において、
   前記光ファイバの前記Ｖ溝への固定は、前記Ｖ溝に前記光ファイバを載置した後、前記基台上に押さえ基板を載置し、更に、前記押さえ基板と基台間に供給された接着剤によって前記光ファイバを前記Ｖ溝に固定することを特徴とする光デバイスの製造方法。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法において、
   前記光ファイバの表面の一部への前記屈折率整合層として用いる接着剤の塗布は、前記Ｖ溝に固定された前記光ファイバに仮の押さえ基板を載置し、該仮の押さえ基板と基台間に前記接着剤を供給することによって行われ、その後、前記仮の押さえ基板は除去されることを特徴とする光デバイスの製造方法。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法において、
    前記屈折率整合層として用いる接着剤の上に受光素子を位置決め固定する工程を有することを特徴とする光デバイスの製造方法。
11. 請求項１０記載の光デバイスの製造方法において、
    前記受光素子を位置決め固定する工程は、前記基台における前記Ｖ溝の形成部分の両側において立ち上がる側壁の上端面を接着剤にて硬化し、その後、予め前記受光素子が実装された配線基板を、前記側壁の上端面に、前記受光素子を前記光ファイバに向けて載置することを特徴とする光デバイスの製造方法。

Images