JP4252968B2

JP4252968B2 - 光導波路ユニットの製造方法

Info

Publication number: JP4252968B2
Application number: JP2005100637A
Authority: JP
Inventors: 律子吉村; 一庸水野
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006284634A

Description

本発明は、光信号の送受信に用いる光導波路ユニットに関するものである。

従来、光信号の送信、受信を行う光導波路ユニットは様々な構成のものが提案されている。一般的に、光導波路ユニットは、発光素子と、受光素子と、この両者間に配置された光ファイバ等からなる光導波路とで構成されている。この光導波路ユニットは、例えば省スペースで利用されるケースが増えてきている。この場合、光ファイバを任意の曲げ角度で配置させることにより対応しているが、その曲げ部分において、ロス（光損失）が発生してしまう。

そこで、このような問題を解決するために、光路変換機能を有する光導波路ユニットが提案されている。例えば、特許文献１に記載されているように、電気配線がなされたプリント基板に受発光部を実装し、受発光部が実装されていない側の基板面に光伝送体を装着させる。前記光伝送体の下面からミラー（反射面）の形状を有する加熱したスタンプ部材を押圧し、その後、前記光伝送体に押圧した状態のまま冷却し、冷却したスタンプ部材を引き抜く工程によりミラー部を形成する。発光部から出力された信号光はプリント基板の貫通孔を介してこのミラー部に照射されると、光路が９０°シフトする構成となっている。

特開２００３−９８３９６号公報

しかしながら、従来の光導波路ユニットでは、光伝送体の下面からスタンプ部材を押圧してミラー部を形成するので、ミラー部の位置決めが困難である。この結果、貫通孔とミラー部の位置がずれてしまうと、結合効率が低下してしまうという問題がある。

また、従来の光導波路ユニットでは、光伝送体上に、スペーサ、プリント基板、受発光部の順に搭載されているため、受発光素子とミラーとの距離が離れた構造となっている。一般的に、受発光素子とミラーは、その距離が離れれば離れるほど光損失は増加するので、従来の光導波路ユニットの構造では、光損失が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑み、光信号の伝送が効率よく行われる光導波路ユニットを、低コストで製造できる光導波路ユニットの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の光導波路ユニットの製造方法の第一の態様は、ガラス転移点を有する熱可塑性樹脂の、信号光を反射させるミラー部が形成されたコア層と光学素子の位置決め用の基板ガイド部が形成されたクラッド層とからなる光導波路基板と、信号光の送信側あるいは受信側の少なくとも一方の前記光導波路基板に設置され、前記基板ガイド部との位置決め用の光学素子ガイド部を有する光学素子とを含む光導波路ユニットの製造方法において、前記ミラー部の反転形状のミラー成型部と前記基板ガイド部の反転形状のガイド手段成型部とを備えるスタンプ部材であって、前記光学素子の設置側から前記ガラス転移点以上に加熱されたスタンプ部材を光導波路基板に押圧し、所定時間保持する工程と、前記スタンプ部材を冷却した後、前記スタンプ部材を前記光導波路基板から離型し、前記コア層にミラー部を形成すると同時に、前記クラッド層に基板ガイド部を形成する工程と、前記光学素子ガイド部と、前記基板ガイド部とを固定部材により固定し、前記光学素子を前記光導波路基板に設置し、前記光学素子と前記コア層とをミラー部を介して光学的に結合する工程とを含むことを特徴とする。

上記第一の態様では、ミラー部の形成と同時に基板ガイド部を形成することが可能なので、受発光素子の設置位置を容易に決定することができる。

本発明の光導波路ユニットの製造方法の第二の態様は、前記ミラー部は、曲率を有する反射面が形成されることを特徴とする。

上記第一および第二の態様では、受発光素子の設置位置をミラー部から最短距離とすることが可能であり、またミラー部を光導波路基板のあらゆる位置に、しかも容易に形成することができる。

本発明の光導波路ユニットの製造方法の第三の態様は、上述したミラー部の反射面には、ＡｕもしくはＡｕを含む金属材料が成膜されていることを特徴とする。

上記第三の態様では、ミラー部での反射率がより向上するため、ミラー部での光損失をより抑制することができる。

本発明によれば、光導波路基板の光学素子の設置側からミラー部および基板ガイド部が形成されるので、ミラー部と光学素子のアライメントが精確かつ容易となるだけでなく、ミラー部と光学素子は光導波路基板のあらゆる位置に形成することが可能となる。このため、光学素子の設置場所の自由度が高い光導波路ユニットを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態を示す光導波路ユニット１の断面図である。この光導波路ユニット１は、コア層１２と、クラッド層１１、１３とを備えた光導波路基板１０に、信号光の送信側および受信側の光学素子５０が設置される。光導波路基板１０は、前記光学素子５０の設置側（図１ではクラッド層１１側）からスタンプ部材２０（図２を参照）を光導波路基板１０に押圧させることにより、コア層１２に前記信号光を反射させるミラー部３１が形成され、クラッド層１１には光学素子５０の位置決め用の基板ガイド部３２が形成される。

なお、光学素子５０には、あらかじめ基板ガイド部３２とのアライメント用光学素子ガイド部３３が形成されている。この光学素子ガイド部３３と、基板ガイド部３２とを固定部材６０により固定させることにより、光学素子５０は光導波路基板１０に設置される。

このように、光導波路ユニット１は、光導波路基板１０のコア層１２にミラー部３１が形成され、上面には光学素子５０が実装される。発光素子５０ａから出力された光信号は、第一のミラー部３１（図１の向って左側）により全反射されてコア層１２を伝播する。コア層１２を伝播した光信号は、第二のミラー部３１（図１の向って右側）により全反射されて光導波路基板１０の上面に実装された受光素子５０ｂに入射される。

次に図２（ａ）から図２（ｄ）を参照して、図１の光導波路ユニット１の製造工程について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、コア層１２およびクラッド層１１、１３を有する光導波路基板１０と、４５°のミラー部を形成させるミラー成型部２２およびガイド手段成型部２３を備えたスタンプ部材２０をセットする。なお、この光導波路基板１０を形成している材料はガラス転移点をもつ熱可塑性樹脂である。

次に、スタンプ部材２０を、光導波路基板１０を形成している樹脂のガラス転移点以上に加熱する。続いて、加熱したスタンプ部材２０を、図２(ｂ)に示すように、光導波路基板１０に押圧し、そのまま所定時間保持して、光導波路基板１０にスタンプ部材２０のミラー成形部２２および基板ガイド部３２を転写させる。スタンプ部材２０は、冷却した後、光導波路基板１０から離型する。この結果、図２（ｃ）に示すように、４５°のミラー部３１および基板ガイド部３２が形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、光学素子５０を光導波路基板１０に実装する。この際、基板ガイド部３２（図１を参照）と光学素子ガイド部３３（図１を参照）との位置を合わせ、両者を固定部材６０により固定する。両者の位置を合わせる際（アライメントの際）、光学素子５０には、あらかじめスタンプ部材２０のガイド手段成型部２３（光導波路基板１０に形成された基板ガイド部３２）の位置に対応する光学素子ガイド部３３があらかじめ形成されているので、光導波路基板１０と平行な面内のアライメント作業が簡便となる。また、光導波路基板１０のコア層１２の深さ位置（図２で紙面の上下方向）が変化したとしても、ミラー部３１の形成およびミラー部３１と光学素子５０のアライメント作業が容易である。

（実施の形態２）
次に、図３を参照して、実施の形態２を説明する。

図３に示す実施の形態２は、実施の形態１の構成に加え、ミラー部３１の反射面に、光信号を反射させる反射体４１を設置させたものである。この反射体４１は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ単体、もしくはそれぞれの金属を含む金属材料、さらには誘電体多層膜（例えば、低屈折率層ＳｉＯ2と、高屈折率層Ｔａ2Ｏ5とが積層された多層膜）等で形成してもよいが、最も高い反射率が得られるのはＡｕである。

次に図４（ａ）から（ｃ）を参照して、実施の形態２の製造工程を説明する。
反射体４１は、まず、図４（ａ）に示すように、光導波路基板１０上に成膜する。続いて、光導波路基板１０を形成している樹脂のガラス転移点以上にスタンプ部材２０を加熱し、図４（ｂ）に示すように、スタンプ部材２０を反射体４１の上から光導波路基板１０に向って押圧してミラー部３１を形成する。次に、スタンプ部材２０を、そのまま所定時間保持して光導波路基板１０にミラー成型部２２およびガイド手段成型部２３の形状を転写させ、冷却した後に、スタンプ部材２０を光導波路基板１０から離型する。このようにすると、ミラー部３１の反射面には反射体４１が形成されることになる。

（実施の形態３）
次に、図５を参照して、実施の形態３を説明する。
この実施の形態３では、ミラー部３１が、実施の形態１および２のようにコア層１２の光軸（もしくは光学素子５０からの光の伝播方向）に対して４５°の直線的な反射面ではなく、曲率を有する反射面で形成されている。この実施の形態３からわかるように、ミラー部３１は、光学素子５０とコア層１２が光学的に結合されれば、コア層の光軸（もしくは光学素子５０からの光の伝播方向）に対して、角度が限定されるものではない。また、ミラー部３１が集光機能を有するのであれば、非球面ミラーを使用してもよい。非球面ミラーとしては図５に示すような楕円形状などがある。なお、図５では、ミラー部３１に図３に示すような金属材料が成膜されているが、これは必要に応じて設置すればよい。

また、図示しないが、光導波路基板と電気配線層が別々に形成されている光電気混載基板だけでなく、光導波路基板と電気配線が同一の層に形成されている場合でも、配線を実装した後からミラー部をインプリントで形成し、光学素子を実装することも可能である。

本発明の実施の形態１を示す概略構成図である。（ａ）から（ｄ）は、実施の形態１の製造工程を示す説明図である。本発明の実施の形態２を示す概略構成図である。（ａ）から（ｃ）は、実施の形態２の製造工程を示す説明図である。本発明の実施の形態３を示す概略構成である。

符号の説明

１光導波路ユニット
１０光導波路基板
１１、１３クラッド層
１２コア層
２０スタンプ部材
２２ミラー成型部
２３ガイド手段成型部
３１ミラー部
３２基板ガイド部
３３光学素子ガイド部
４１反射体
５０光学素子
５０ａ発光素子
５０ｂ受光素子
６０固定部材

Claims

ガラス転移点を有する熱可塑性樹脂の、信号光を反射させるミラー部が形成されたコア層と光学素子の位置決め用の基板ガイド部が形成されたクラッド層とからなる光導波路基板と、信号光の送信側あるいは受信側の少なくとも一方の前記光導波路基板に設置され、前記基板ガイド部との位置決め用の光学素子ガイド部を有する光学素子とを含む光導波路ユニットの製造方法において、
前記ミラー部の反転形状のミラー成型部と前記基板ガイド部の反転形状のガイド手段成型部とを備えるスタンプ部材であって、前記光学素子の設置側から前記ガラス転移点以上に加熱されたスタンプ部材を光導波路基板に押圧し、所定時間保持する工程と、
前記スタンプ部材を冷却した後、前記スタンプ部材を前記光導波路基板から離型し、前記コア層にミラー部を形成すると同時に、前記クラッド層に基板ガイド部を形成する工程と、
前記光学素子ガイド部と前記基板ガイド部とを固定部材により固定し、前記光学素子を前記光導波路基板に設置し、前記光学素子と前記コア層とをミラー部を介して光学的に結合する工程とを含む、
ことを特徴とする光導波路ユニットの製造方法。
前記ミラー部は曲率を有する反射面が形成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路ユニットの製造方法。
前記ミラー部の反射面に反射体が設置されていることを特徴とする請求項２記載の光導波路ユニットの製造方法。
前記反射体はＡｕもしくはＡｕを含む金属材料が成膜されていることを特徴とする請求項３記載の光導波路ユニットの製造方法。