JP4265439B2

JP4265439B2 - 光導波路モジュールの製造方法

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Publication number: JP4265439B2
Application number: JP2004047715A
Authority: JP
Inventors: 直幸近藤; 隆夫林; 尚子土井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2024-02-24
Also published as: JP2005241711A

Description

本発明は、光導波路と光ファイバとを結合した光導波路モジュールの製造方法に関するものである。

従来より、光情報通信システムにおいて光導波路と光ファイバとを結合した光導波路モジュールが用いられている。この種の光導波路モジュールの製造方法として、光導波路と光ファイバとを調芯後、光導波路と光ファイバとの間に１０μｍの間隔をあけて、そこにバインダーに分散された低融点ガラス粉末を設け、溶着用レーザ光を光ファイバに導波させて低融点ガラスを溶解させることにより、光導波路と光ファイバとを接続するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、別の製造方法として、光ファイバアレイの光導波路との接続面に低融点ガラスを数μｍ蒸着しておき、光ファイバアレイを光導波路に位置合わせし、低融点ガラスを加熱して溶解させることにより、光導波路と光ファイバアレイとを接続するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２３２９５６号公報特開平８−１５５６１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された光導波路モジュールの製造方法においては、以下のような課題がある。（１）光導波路と光ファイバとを調芯した後に、それらの間に低融点ガラスを設けるため、作業工程が増加する。（２）低融点ガラスとして粉末のものを使用するため、充填の安定性による接続不良や、気泡混入による接続不良を起こす可能性がある。（３）低融点ガラスは冷却歪が発生しやすく脆いため、冷却時にクラックが発生し、接続不良を起こす可能性がある。

また、上記特許文献２に記載された製造方法においては、以下のような課題がある。（１）低融点ガラスの蒸着厚みには限界があるため、低融点ガラスを溶解させ光導波路と光ファイバアレイとを接続した後に、さらに接続を補強強化する必要があり、作業工程が増加する。（２）上記特許文献１に記載の製造方法と同様に、冷却時に低融点ガラスにクラックが発生し、接続不良を起こす可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光導波路と光ファイバとの接続作業工程を簡略化できると共に、光導波路と光ファイバとの接続信頼性を向上できる光導波路モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、コア部及びクラッド部を有する光導波路板と、この光導波路板に接合されて光学結合される光ファイバとを備えた光導波路モジュールの製造方法において、コア部及びクラッド部の端部に所定の温度で軟化して光ファイバを接合するための溶着部を有すると共に、コア部及びクラッド部の端部近傍に温度で軟化せずに光ファイバを止めるための光ファイバ止め部を有する光導波路板を形成する光導波路板形成工程と、少なくとも光ファイバの端部を溶着部を軟化し得る温度に加熱し、光ファイバの端部を光導波路板の溶着部に押し付けつつ光ファイバを光ファイバ止め部まで挿入する光ファイバ挿入工程と、光導波路板の溶着部及び光ファイバの端部を冷却して、光ファイバを光導波路板に接合する光ファイバ接合工程と、を備え、光導波路板は、光ファイバ止め部がクラッド部の端部であり、溶着部がコア部と同一の材料で構成されているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールの製造方法において、光ファイバは、光導波路板の溶着部に押し付ける側の端部付近が針状であるものである。

請求項３の発明は、コア部及びクラッド部を有する光導波路板と、この光導波路板に接合されて光学結合される光ファイバとを備えた光導波路モジュールの製造方法において、コア部及びクラッド部の端部に所定の温度で軟化して光ファイバを接合するための溶着部を有すると共に、コア部及びクラッド部の端部近傍に温度で軟化せずに光ファイバを止めるための光ファイバ止め部を有する光導波路板を形成する光導波路板形成工程と、少なくとも光ファイバの端部を溶着部を軟化し得る温度に加熱し、光ファイバの端部を光導波路板の溶着部に押し付けつつ光ファイバを光ファイバ止め部まで挿入する光ファイバ挿入工程と、光導波路板の溶着部及び光ファイバの端部を冷却して、光ファイバを光導波路板に接合する光ファイバ接合工程と、を備え、光導波路板は、クラッド部の下面に配された基板をさらに有し、光ファイバ止め部が基板の端部付近に形成された段差であるものである。

請求項４の発明は、コア部及びクラッド部を有する光導波路板と、この光導波路板に接合されて光学結合される光ファイバとを備えた光導波路モジュールの製造方法において、コア部及びクラッド部の端部に所定の温度で軟化して光ファイバを接合するための溶着部を有すると共に、コア部及びクラッド部の端部近傍に温度で軟化せずに光ファイバを止めるための光ファイバ止め部を有する光導波路板を形成する光導波路板形成工程と、少なくとも光ファイバの端部を溶着部を軟化し得る温度に加熱し、光ファイバの端部を光導波路板の溶着部に押し付けつつ光ファイバを光ファイバ止め部まで挿入する光ファイバ挿入工程と、光導波路板の溶着部及び光ファイバの端部を冷却して、光ファイバを光導波路板に接合する光ファイバ接合工程と、を備え、光導波路板は、溶着部にコア部の延長線上に穴が開いているものである。

請求項１の発明によれば、光ファイバの端部を加熱して光導波路板の溶着部に挿入し、光ファイバを光導波路板のコア部に調芯した後に冷却するだけで、光ファイバを光導波路板に接合することができるため、光ファイバを接合する工程が簡略化でき、また、光ファイバの接合性が向上する。しかも、クラッド部の端部を光ファイバ止め部と兼用するので、別部材で光ファイバ止め部を形成する必要がなく、低コスト化できる。さらに、溶着部をコア部と同一の材料とすることで、光導波路板を形成する工程が簡略化でき、また、光損失を低減することができる。

請求項２の発明によれば、光ファイバの端部をコア部の一部まで挿入できるので、コア部と光ファイバ間の間隙を小さくでき、光結合損失を低減することができる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様に、光ファイバの端部を加熱して光導波路板の溶着部に挿入し、光ファイバを光導波路板のコア部に調芯した後に冷却するだけで、光ファイバを光導波路板に接合することができるため、光ファイバを接合する工程が簡略化でき、また、光ファイバの接合性が向上する。しかも、光ファイバを基板に沿わせながら光導波路板の溶着部に挿入することができ、光ファイバの挿入、位置決めを簡単に行える。また、光ファイバを挿入したとき、融解した溶着部の材料の逃げ道ができるため、光ファイバを溶着部に滑らかに挿入することができ、光ファイバの挿入、位置決めをより間単に行える。

請求項４の発明によれば、請求項１の発明と同様に、光ファイバの端部を加熱して光導波路板の溶着部に挿入し、光ファイバを光導波路板のコア部に調芯した後に冷却するだけで、光ファイバを光導波路板に接合することができるため、光ファイバを接合する工程が簡略化でき、また、光ファイバの接合性が向上する。しかも、光ファイバ挿入工程の際に溶融して押し出される溶着部の材料が少なくて済むので、小さい力で光ファイバを溶着部に挿入することができ、光ファイバを溶着部に挿入するときに光ファイバの屈曲を防止することができる。また、溶着部に穴が開いていることで、光ファイバ挿入時のガイド的な役割を担うことができ、光ファイバの挿入、位置決めを簡単に行える。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について図１（ａ）（ｂ）及び図２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。光導波路モジュール１は、光導波路板２と、光導波路板２に接合されて光学結合される光ファイバ３とを備える。

光導波路板２は、シリコン基板２１と、アンダークラッド層２２と、コア２３と、オーバークラッド層２４と、溶着部２５と、光ファイバ止め部２６とを有している。光ファイバ３は、断面円形であり、コア３１と、コア３１の周りに形成されたクラッド３１とを有している。

光ファイバ３は、光導波路板２の溶着部２５によって光導波路板２に接合されており、光導波路板２のコア２３及び光ファイバ３のコア３１に導波される光が、それらコア２３及びコア３１との間で相互に光結合可能になっている。

シリコン基板２１は、上段面２１ａ、下段面２１ｂ、及び段差端面２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを有するように段差状に形成されている（すなわち段差凹部を有するように形成されている）。アンダークラッド層２２、コア２３、オーバークラッド層２４は、シリコン基板２１の上段面２１ａ上に形成されている。

溶着部２５は、光ファイバ３を溶着し、光導波路板２に固定するためのものであり、所定の温度で軟化し、冷却すると固化する材料により形成されている。この溶着部２５は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、光ファイバ３を光導波路板２に接合する前に、シリコン基板２１の下段面２１ｂ上に、シリコン基板２１の段差端面２１ｃ、アンダークラッド層２２の端部、コア２３の端部、及びオーバークラッド層２４の端部を覆って（すなわち段差凹部内に設けられている）予め設けられている。溶着部２５は、一旦軟化され、光ファイバ３を挿入した状態で再度固化されることにより、図１（ａ）（ｂ）に示すように、光ファイバ３を光導波路板２に固定している。

光ファイバ止め部２６は、光ファイバ３を光導波路板２に接合する際に光ファイバ３を位置止めするためのものであり、アンダークラッド層２２、コア２３、及びオーバークラッド層２４の端部近傍に設けられている。光ファイバ止め部２６は、溶着部２５が軟化する温度では軟化しない材料により形成されており、本実施形態では、シリコン基板２１の段差端面２１ｃが光ファイバ止め部２６とされている。

次に、上記光導波路板２の作製方法について説明する。光導波路板２は、以下のようにして作製される。

まず、上記のように段差状に形成されたシリコン基板２１を準備し、シリコン基板２１の上段面２１ａ上にアンダークラッド層２２を形成する。アンダークラッド層の形成は、まず、硬化性樹脂であるエチレングリコールジメタクリレートとテトラフルオロプロピルメタクリレートをコア２３に対して屈折率差が０．００５となるように配合し、重合開始剤であるイルガキュア３６９（チバ製）を１ｗｔ％、希釈剤としてＰＧＭＥＡを配合して、１時間、１０００ｒｐｍで攪拌混合する。そして、この材料をシリコン基板２１の上段面２１ａ上にスピンコータを用いて１０００ｒｐｍで回転させて塗布し、厚みが１０μｍの層にする。続いて、紫外線ランプを用いた露光器で紫外線を１５ｍＷ／ｃｍ＾２で１０ｍｉｎ間照射する。このとき、マスクを用いてシリコン基板２１の下段面２１ｂ上には紫外線を照射しないようにし、上段面２１ａ上の塗布材料にのみ紫外線を照射させて、上段面２１ａ上の塗布材料を硬化させる。その後、現像液ＭＩＢＫで未硬化部分（スピンコート時に下段面２２ｂ上に流出し、紫外線露光時にマスクされていた塗布材料）を現像して除去する。その後、１５０℃で１時間熱処理を施し、上段面２１ａ上の塗布材料をさらに硬化させる。これにより、シリコン基板２１の上段面２１ａ上にアンダークラッド層２２が形成される。

続いて、アンダークラッド層２２上にコア２３を形成する。コア２３は、その材料をエチレングリコールジメタクリレートとテトラフルオロプロピルメタクリレートの配合率を上記アンダークラッド層２２とは異なるものとし、また、紫外線露光時のマスクを導波路コア形状をしたものとし、それ以外は、上記アンダークラッド層２２と同様の方法により形成される。コア２３は、アンダークラッド層２２に対して屈折率差が０．００５とされる。続いて、オーバークラッド層２４を形成する。オーバークラッド層２４は、上記アンダークラッド層２２と同様の方法により形成される。

その後、シリコン基板２１の下段面２１ｂに溶着部２５を形成する。溶着部２５の形成は、熱可塑性樹脂であるＰＭＭＡを溶媒であるアセトンに溶解させた材料を、シリコン基板２１の下段面２１ｂ上にスピンコータを用いてオーバークラッド層２２の高さまで充填する。その後、溶媒であるアセトンを揮発させる。これにより、溶着部２５が、シリコン基板２１の段差端面２１ｃ、アンダークラッド層２２の端部、コア２３の端部、及びオーバークラッド層２４の端部を覆って、シリコン基板２１の下段面２１ｂ上に形成される。このように形成された溶着部２５は、１５０℃以上の温度で軟化するものとなっている。なお、シリコン基板２１は、１５０℃の温度では軟化しない。

このようにして、光導波路板２が作製される。なお、光導波路板２の作製方法、及びアンダークラッド層２２、コア２３、オーバークラッド層２４、溶着部２５の材料は、これに限られるものではない。

次に、上記光導波路モジュール１の製造方法について説明する。光導波路モジュール１の製造は、まず、上記のように光導波路板２を作製する。そして、光導波路板２を固定台にエアーで吸着固定する。一方、光ファイバ３の端部をヒータにより１５０℃（光導波路板２の溶着部２５を軟化し得る温度）に加熱する。続いて、このように加熱した光ファイバ３の端部を、図２（ａ）（ｂ）に示すように、光導波路板２の溶着部２５に矢印Ａ方向に押し付けつける。これにより、溶着部２５が軟化され、光ファイバ３は溶着部２５内に挿入される。なお、光ファイバ３の端部を加熱することに代えて、溶着部２５を加熱することで溶着部２５を軟化させてもよい。

そして、光ファイバ３を溶着部２５に押し付けつつ、光ファイバ３の端部が光導波路板２の光ファイバ止め部２６（シリコン基板２１の段差端面２１ｃ）にあたるまで、光ファイバ３を溶着部２５に挿入し、光ファイバ３のコア２１と光導波路板２のコア２３とを調芯する。その後、ヒータへの通電を停止し、全体に常温の冷却エアーを吹きかけることで溶着部２５及び光ファイバ３の端部を冷却し、溶着部２５を固化する。これにより、光ファイバ３は溶着部２５により光導波路板２に固定され、光導波路板２に光ファイバ３が接合されて光学結合された光導波路モジュール１が得られる。

このような光導波路モジュール１の製造方法によれば、光ファイバ３の端部を加熱して光導波路板２の溶着部２５に挿入し、光ファイバ３のコア３１と光導波路板２のコア２３とを調芯した後に冷却するだけで、光ファイバ３を光導波路板２に接合することができる。従って、光ファイバ３の接合工程を容易に行える。また、溶着部２５の厚みを任意に設定することが可能であり、溶着部２５と光ファイバ３との接着面積を大きく取れるため、光ファイバ３の接着強度を確保でき、光ファイバ３の接合性が向上する。さらに、調芯後に光ファイバ３と光導波路板２との間の微小隙間に接着材料を充填する必要がないため、気泡の混入や充填不良等の問題も解消され、光ファイバ３の接合性が向上する。

また、上記光導波路モジュール１は、「シリコン基板２１の段差の高さ（上段面２１ａの高さと下段面２１ｂの高さとの差）」≧「光ファイバ３の半径」−「アンダークラッド層２２の厚み」−「コア２３の厚みの半分」の関係を満たす構成となっている。このような構成によれば、光ファイバ３をシリコン基板２１の下段面２１ｂに沿わせながら溶着部２５に挿入すると、光ファイバ３のコア３１と光導波路板２のコア２３の高さ方向の位置がほぼ同じになり、従って、光ファイバ３の挿入、高さ方向の位置決めを簡単に行える。また、光ファイバ３を挿入したとき、融解した溶着部２５の材料の逃げ道ができるため、光ファイバ３を滑らかに挿入することができ、光ファイバ３が屈曲することがなく、光ファイバ３の挿入、位置決めをより間単に行える。

なお、上記実施形態において、溶着部２５の上面に、光ファイバ３の挿入位置であることを示すマーキングを施してもよい。このようなマーキングは、例えば、光導波路板２の作製後に、スパッタリング装置を用いて、溶着部２５の上面にマスクを介して銅等の金属の薄膜による所定の印を形成することにより行われる。このようにすれば、溶着部２５の位置が光導波路板２の上面側から確認でき、光ファイバ３を溶着部２５に挿入する際の位置合せが容易となり、光ファイバ３を容易に溶着部２５に挿入することができる。また、上記実施形態において、シリコン基板２１の下段面２１ｂにＶ溝を形成してもよい。このようにすれば、光ファイバ３の位置決め、調芯がさらに容易となる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について図３を参照して説明する。本実施形態では、光導波路板２の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光導波路板２は、溶着部２５がアンダークラッド層２２と同一の材質で構成されている。溶着部２５は、所定の温度で軟化し、冷却すると固化する材料により形成されている。溶着部２５は、アンダークラッド層２２を形成する際に同時に形成される。シリコン基板２１は、溶着部２５が軟化する温度では軟化せず、シリコン基板２１の段差端面２１ｃが光ファイバ止め部２６とされている。光導波路板２の他の構成については、上記第１の実施形態における構成と同様である。

このような光導波路板２を用いても、上記第１の実施形態と同様の方法により光ファイバを溶着部２５に溶着して、光導波路モジュールを得ることができる。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、アンダークラッド層２２を形成する際に同時に溶着部２５を形成できるので、製造工数が減少し、製造コストを低減することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について図４を参照して説明する。本実施形態では、光導波路板２の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光導波路板２は、アンダークラッド層２２と、コア２３と、オーバークラッド層２４と、溶着部２５と、光ファイバ止め部２６とを有している。アンダークラッド層２２は、上段面２２ａ、下段面２２ｂ、及び段差端面２２ｃを有するように、段差状に形成されている。コア２３、オーバークラッド層２４は、アンダークラッド層２２の上段面２２ａ上に形成されている。

溶着部２５は、アンダークラッド層２２の下段面２２ｂ上に、アンダークラッド層２２の端部（アンダークラッド層２２の段差端面２２ｃ）を覆ってコア２３の端部に設けられており、コア２３と同一の材質で構成されている。溶着部２５は、所定の温度で軟化し、冷却すると固化する材料により形成されている。溶着部２５は、コア２３を形成する際に同時に形成される。アンダークラッド層２２は、溶着部２５が軟化する温度では軟化しない材料により形成されており、アンダークラッド層２２の段差端面２２ｃが光ファイバ止め部２６とされている。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、アンダークラッド層２２の端部（段差端面２２ｃ）を光ファイバ止め部２６と兼用するので、別部材で（第１の実施形態のようにシリコン基板を用いて）光ファイバ止め部２６を形成する必要がなく、製造コストを低減することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態では、光導波路板２の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光導波路板２は、溶着部２５がコア２３と同一の材質で構成されている。溶着部２５は、所定の温度で軟化し、冷却すると固化する材料により形成されている。溶着部２５は、コア２３を形成する際に同時に形成される。シリコン基板２１は、溶着部２５が軟化する温度では軟化せず、シリコン基板２１の段差端面２１ｃが光ファイバ止め部２６とされている。

光導波路板２は、以下のようにして作製される。まず、シリコン基板２１の上段面２１ａ上にアンダークラッド層２２を形成する。アンダークラッド層の形成は、まず、硬化性樹脂であるエチレングリコールジメタクリレートとテトラフルオロプロピルメタクリレートをコア２３に対して屈折率差が０．００５となるように配合し、そこに重合開始剤であるパーブチルＩ（日本油脂製）を０．５ｗｔ％、希釈剤としてＰＧＭＥＡを配合して、１時間、１０００ｒｐｍで攪拌混合する。そして、この材料をシリコン基板２１の上段面２１ａ上にスピンコータを用いて１０００ｒｐｍで回転させて塗布し、厚みが２０μｍの層にする。続いて、導波路コア形状をした型を押し付け、１５０℃まで昇温することにより材料を硬化させた後、離型する。これにより、導波路コア溝を有するクラッド層２２が形成される。

続いて、コア２３及び溶着部２５を形成する。コア２３及び溶着部２５は、熱可塑性樹脂であるＰＭＭＡを溶媒であるアセトンに溶解させた材料を、アンダークラッド層２２に形成された導波路コア溝、及びシリコン基板２１の下段面２１ｂ上にスピンコータを用いて充填する。その後、溶媒であるアセトンを揮発させる。これにより、コア２３が形成されると共に、溶着部２５がアンダークラッド層２２及びコア２３の端部にてシリコン基板２１の下段面２１ｂ上に形成される。コア２３は、アンダークラッド層２２に対して屈折率差が０．００５とされる。溶着部２５は、１５０℃以上の温度で軟化するものとなっている。

続いて、オーバークラッド層２４を形成する。オーバークラッド層２４は、上記アンダークラッド層２２の材料の重合開始剤をイルガキュア３６９（チバ製）に変更して１ｗｔ％配合した材料を、アンダークラッド層２２及びコア２３上にスピンコータを用いて１０００ｒｐｍで回転させて塗布する。続いて、紫外線ランプを用いた露光器で少なくとも紫外線を１５ｍＷ／ｃｍ＾２で１０ｍｉｎ間照射する。このとき、マスクを用いて溶着部２５には紫外線を照射しないようにし、アンダークラッド層２２及びコア２３上の塗布材料にのみ紫外線を照射させて、アンダークラッド層２２及びコア２３上の塗布材料を硬化させる。その後、現像液ＭＩＢＫで未硬化部分（スピンコート時に溶着部２５上に流出し、紫外線露光時にマスクされていた塗布材料）を現像して除去する。これにより、オーバークラッド層２４が形成される。

このような光導波路板２を用いても、上記第１の実施形態と同様の方法により光ファイバ３を溶着部２５に溶着して、光導波路モジュール１を得ることができる。すなわち、上記第１の実施形態と同様に、光導波路板２を固定台にエアーで吸着固定し、光ファイバ３の端部をヒータにより１５０℃（光導波路板２の溶着部２５を軟化し得る温度）に加熱し、光ファイバ３の端部を光導波路板２の溶着部２５に挿入して調芯する。そして、調芯後にヒータへの通電を停止し、全体に常温の冷却エアーを吹きかけることで溶着部２５及び光ファイバ３の端部を冷却し、溶着部２５を固化する。これにより、光ファイバ３は溶着部２５により光導波路板２に固定され、光導波路板２に光ファイバ３が接合されて光学結合された光導波路モジュール１が得られる。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、コア２３を形成する際に同時に溶着部２５を形成できるので、製造工数が減少し、製造コストを低減することができる。また、溶着部２５とコア２３との接合性が確保できると共に、溶着部２５の屈折率とコア２３の屈折率が同じであることにより溶着部２５とコア２３との間の光結合損失を低減することができる。さらに、光ファイバ３のコア３１の屈折率と溶着部２５の屈折率（従ってコア２３の屈折率）を同じにすれば、光結合損失をより一層低減することができる。

＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態について図６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態では、光ファイバ３の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光ファイバ３は、光導波路板２の溶着部２５に押し付ける側の端部付近（すなわち先端）が尖った針状になっている。このような光ファイバ３は、光ファイバ３に引っ張り応力を付加しながら加熱し、コア３１が先端部分となるように切断することにより作製される。光導波路板２は、上記第１の実施形態と同様の構成である。

このような光ファイバ３を用いても、上記第１の実施形態と同様の方法により光導波路板２の溶着部２５に溶着して、光導波路モジュールを得ることができる。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、光ファイバ３の先端が針状に尖っていることにより、光導波路板２の溶着部２５への挿入抵抗が小さくなり、光ファイバ３を溶着部２５に容易に挿入することができる。また、光ファイバ３の先端を光導波路板２のコア２３の一部まで挿入できるので、光ファイバ３のコア３１と光導波路板２のコア２３との間隙を小さくでき、光結合損失を低減することができる。

なお、本実施形態において、光導波路板２のコア２３の近傍に、光ファイバ３の先端形状と略合致するテーパ構造を設けてもよい。このようなテーパ構造は、溶着部２５よりも融点の高い材料により形成するのが好ましく、シリコン基板２１により形成したものであってもよく、アンダークラッド層２２と同じ材料によりアンダークラッド層２２の形成時に同時に形成したものであってもよい。このようにすれば、光ファイバ３を光導波路板２の溶着部２５に挿入すると、光ファイバ３の先端（すなわちコア３１）がコア２３に誘い込まれることになり、光ファイバ３の位置決め、調芯を容易に行える。

＜第６の実施形態＞
次に、第６の実施形態について図７を参照して説明する。本実施形態では、光導波路板２の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光導波路板２は、溶着部２５に穴５０が開いている。この穴５０は、コア２３の延長線上にある。光導波路板２は、上記第１の実施形態と同様の方法により溶着部２５を形成した後に、穴５０の形状をした型を加熱して溶着部２５に押し当てることにより作製される。光導波路板２の他の構成については、上記第１の実施形態における構成と同様である。

このような光導波路板２を用いても、上記第１の実施形態と同様の方法により光ファイバ３を溶着部２５に溶着して、光導波路モジュールを得ることができる。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、光ファイバ３の溶着部２５への挿入位置が穴５０により容易に確認でき、光ファイバ３を容易に溶着部２５に挿入することができる。また、光ファイバ３を溶着部２５に挿入する際に押し出される溶着部２５の材料が少なくて済むので、小さい力で光ファイバ３を溶着部２５に挿入することができ、光ファイバ３の屈曲を防止することができる。さらに、溶着部２５に穴５０が開いていることで、光ファイバ３を溶着部２５に挿入する際のガイド的な役割を生じ、光ファイバ３の挿入、位置決めを簡単に行える。

＜第７の実施形態＞
次に、第７の実施形態について図８を参照して説明する。本実施形態では、光導波路板２の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光導波路板２は、シリコン基板２１の段差端面２１ｄ，２１ｅが光ファイバ３を挿入する側に広がったテーパ状になっており、このような段差端面２１ｄ，２１ｅ、段差端面２１ｃ、及び下段面２１ｂにより形成された段差凹部内に溶着部２５が設けられている。光導波路板２は、例えば、テーパ付シリコン基板を使用して、上記第１の実施形態と同様の方法を採用することにより作製される。また、上記第１の実施形態と同様の方法においてクラッド層形成時に金型を用いてテーパ形状を転写させることによっても作製可能である。光導波路板２の他の構成については、上記第１の実施形態における構成と同様である。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、テーパ状に形成されたシリコン基板２１の段差端面２１ｄ，２１ｅが光ファイバ３を溶着部２５に挿入する際のガイド的な役割を果たすため、光ファイバ３の挿入、位置決めを簡単に行える。また、段差端面２１ｄ，２１ｅのコア２３側の間隔を光ファイバ３の径と略同一にすることで、光ファイバ３を溶着部２５に挿入するだけで、光ファイバ３の位置決めを行える。

＜第８の実施形態＞
次に、第８の実施形態について図９を参照して説明する。本実施形態では、光導波路板２の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光導波路板２は、溶着部２５の断面積が光ファイバ３の断面積よりも大きくなっている。光導波路板２は、上記第１の実施形態と同様の方法により溶着部２５を形成する際に、溶着部２５の断面積が光ファイバ３の断面積よりも大きくなるように、材料の塗布量を多くするか、材料のコーティング回数を多くすることにより作製される。光導波路板２の他の構成については、上記第１の実施形態における構成と同様である。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、光ファイバ３を溶着部２５に挿入すると溶着部２５の軟化した材料が光ファイバ３を覆うようになり、光ファイバ３と溶着部２５との接合面積が大きくなるため、光導波路板２と光ファイバ３との接合強度を向上することができる。

＜第９の実施形態＞
次に、第９の実施形態について図１０（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態では、光導波路板２の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光導波路板２は、シリコン基板２１と、アンダークラッド層２２と、コア２３と、オーバークラッド層２４と、溶着部２５と、光ファイバ止め部２６と、シリコン基板６０と、誘い込み構造部７０とを有している。

シリコン基板２１は、上記第１の実施形態と同様に、上段面２１ａ、下段面２１ｂ、及び段差端面２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを有するように段差状に形成されている。アンダークラッド層２２、コア２３、オーバークラッド層２４は、上記第１の実施形態と同様に、シリコン基板２１の上段面２１ａ上に形成されている。また、溶着部２５は、上記第１の実施形態と同様に、シリコン基板２１の下段面２１ｂ上に、シリコン基板２１の段差端面２１ｃ、アンダークラッド層２２の端部、コア２３の端部、及びオーバークラッド層２４の端部を覆って設けられている。

シリコン基板６０は、誘い込み構造部７０を形成し支持する役割を担っている。誘い込み構造部７０は、光ファイバ３を溶着部２５へ誘い込むためのものであり、溶着部２５の外側にてシリコン基板６０上に形成されており、光ファイバ３を挿入する側に広がったテーパ状の誘い込み面７１を有している。誘い込み構造部７０は、溶着部２５が軟化する温度では軟化しない材料（例えば熱硬化性材料や光硬化性材料）により形成されている。

光導波路板２は、以下のようにして作製される。まず、上記第１の実施形態と同様の方法により、シリコン基板２１上にアンダークラッド層２２、コア２３、オーバークラッド層２４、及び溶着部２５を形成する。続いて、このように形成したものを上下反転させて、シリコン基板２１よりも大きいシリコン基板６０上に貼り付ける。このとき、シリコン基板６０の一部が溶着部２５の外側に張り出すように貼り付ける。その後、シリコン基板６０上の溶着部２５から張り出した箇所に光硬化性樹脂を塗布し、誘い込み構造部７０の形状をしたマスクを介して露光することにより光硬化性樹脂を硬化し、光硬化性樹脂の未硬化部分を現像して除去することにより、誘い込み構造部７０を形成する。これにより、光導波路板２が作製される。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、光ファイバ３を光導波路板２の溶着部２５に挿入する際に光ファイバ３の位置決めが容易となり、また、誘い込み構造部７０が光ファイバ３を溶着部２５に挿入する際のガイド的な役割を果たすため、光ファイバ３を容易に溶着部２５に挿入することができる。

なお、本実施形態において、溶着部２５と誘い込み構造部７０との間に、光ファイバ３を挿入した際に押し出される溶着部２５を受けるための溝部を設けてもよい。誘い込み構造部７０は、シリコン基板６０上に光硬化性樹脂を塗布することに代えて、導波路板端部（シリコン基板２１、アンダークラッド層２２、オーバークラッド層２４の端部）に光硬化性樹脂を塗布することによって形成してもよい。また、誘い込み構造部７０は、光硬化性樹脂に限らず、熱硬化性樹脂により形成してもよい。さらに、誘い込み構造部７０は、ポジ型レジストをスピンコートにより塗布し硬化した後に、アンダークラッド層２２、コア２３、オーバークラッド層２４、及び溶着部２５を形成し、最後にポジ型レジストを除去することにより形成してもよい。

＜第１０の実施形態＞
次に、第１０の実施形態について図１１を参照して説明する。本実施形態では、光導波路板２の構成が上記第１の実施形態の構成と異なっている。

本実施形態では、光導波路板２は、シリコン基板８０と、アンダークラッド層２２と、コア２３と、オーバークラッド層２４と、止め部材板９０と、溶着部２５と、光ファイバ止め部２６とを有している。

シリコン基板８０は、平坦に形成されている。アンダークラッド層２２、コア２３、オーバークラッド層２４は、シリコン基板８０上に形成されている。止め部材板９０は、オーバークラッド層２４上に接合されており、上段面９０ａ、下段面９０ｂ、及び段差端面９０ｃを有するように段差状に形成されている。溶着部２５は、光ファイバ３を接合する前に、止め部材板９０の下段面９０ｂ上に、シリコン基板８０の端部、アンダークラッド層２２の端部、コア２３の端部、オーバークラッド層２４の端部、及び止め部材板９０の端部（止め部材板９０の段差端面９０ｃ）を覆って予め設けられている。

止め部材板９０は、溶着部２５が軟化する温度では軟化しない材料により形成されており、止め部材板９０の段差端面９０ｃが光ファイバ止め部２６とされている。また、シリコン基板８０も溶着部２５が軟化する温度では軟化せず、シリコン基板２１の端面８０ａも光ファイバ止め部２６とされている。止め部材板９０による光ファイバ止め部２６とシリコン基板２１による光ファイバ止め部２６とにより、光ファイバ３の断面全体を位置止めするようになっている。

光導波路板２は、以下のようにして作製される。まず、上記第１の実施形態と同様の方法により、シリコン基板２１上にアンダークラッド層２２、コア２３、及びオーバークラッド層２４を形成する。続いて、このように形成したものを切断し、上記のように段差状に形成された止め部材板９０をオーバークラッド層２４上に接合する。このとき、治具を用いて、アンダークラッド層２２、コア２３、及びオーバークラッド層２４の端部と止め部材板９０の段差端面９０ｃとが同一面となるように接合する。その後、止め部材板９０の下段面９０ｂ上に溶着材を充填して溶着部２５を形成する。これにより、光導波路板２が作製される。

本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、光ファイバ３の断面全体に光ファイバ止め部２６があたるため、光ファイバ３を光ファイバ止め部２６にあてたときに安定し、光ファイバ３の位置決め、調芯を容易に行える。また、光ファイバ３と溶着部２５との接合面積が大きくなるため、光導波路板２と光ファイバ３との接合強度を向上することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールの構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図、（ｂ）は同光導波路モジュールの上から見た平面図。（ａ）は同光導波路モジュールの光ファイバと光導波路板とを接合する前の構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図、（ｂ）は同上から見た平面図。本発明の別の実施形態に係る光ファイバを接合する前の光導波路板の構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図。本発明のさらに別の実施形態に係る光ファイバを接合する前の光導波路板の構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図。（ａ）は本発明のさらに別の実施形態に係る光導波路モジュールの光ファイバと光導波路板とを接合する前の構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図、（ｂ）は同光ファイバと光導波路板とを接合した後の構成を示す断面図。（ａ）は本発明のさらに別の実施形態に係る光導波路モジュールの光ファイバと光導波路板とを接合する前の構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図、（ｂ）は同光ファイバと光導波路板とを接合した後の構成を示す断面図。本発明のさらに別の実施形態に係る光ファイバを接合する前の光導波路板の構成を示す上から見た平面図。本発明のさらに別の実施形態に係る光ファイバを接合する前の光導波路板の構成を示す上から見た平面図。は本発明のさらに別の実施形態に係る光導波路モジュールの光ファイバと光導波路板とを接合する前の構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図。（ａ）は本発明のさらに別の実施形態に係る光導波路モジュールの光ファイバと光導波路板とを接合する前の構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図、（ｂ）は同光導波路モジュールの上から見た平面図。本発明のさらに別の実施形態に係る光導波路モジュールの構成を示すコアの中心で導波方向に切断した断面図。

符号の説明

１光導波路モジュール
２光導波路板
３光ファイバ
２１シリコン基板
２２アンダークラッド層
２３コア
２４オーバークラッド層
２５溶着部
２６光ファイバ止め部
３１コア
３２クラッド

Claims

コア部及びクラッド部を有する光導波路板と、この光導波路板に接合されて光学結合される光ファイバとを備えた光導波路モジュールの製造方法において、
前記コア部及びクラッド部の端部に所定の温度で軟化して光ファイバを接合するための溶着部を有すると共に、前記コア部及びクラッド部の端部近傍に前記温度で軟化せずに光ファイバを止めるための光ファイバ止め部を有する光導波路板を形成する光導波路板形成工程と、
少なくとも光ファイバの端部を前記溶着部を軟化し得る温度に加熱し、光ファイバの端部を光導波路板の溶着部に押し付けつつ光ファイバを前記光ファイバ止め部まで挿入する光ファイバ挿入工程と、
前記光導波路板の溶着部及び光ファイバの端部を冷却して、光ファイバを光導波路板に接合する光ファイバ接合工程と、
を備え、
前記光導波路板は、前記光ファイバ止め部が前記クラッド部の端部であり、前記溶着部が前記コア部と同一の材料で構成されている、
ことを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。
前記光ファイバは、前記光導波路板の溶着部に押し付ける側の端部付近が針状である請求項１に記載の光導波路モジュールの製造方法。
コア部及びクラッド部を有する光導波路板と、この光導波路板に接合されて光学結合される光ファイバとを備えた光導波路モジュールの製造方法において、
前記コア部及びクラッド部の端部に所定の温度で軟化して光ファイバを接合するための溶着部を有すると共に、前記コア部及びクラッド部の端部近傍に前記温度で軟化せずに光ファイバを止めるための光ファイバ止め部を有する光導波路板を形成する光導波路板形成工程と、
少なくとも光ファイバの端部を前記溶着部を軟化し得る温度に加熱し、光ファイバの端部を光導波路板の溶着部に押し付けつつ光ファイバを前記光ファイバ止め部まで挿入する光ファイバ挿入工程と、
前記光導波路板の溶着部及び光ファイバの端部を冷却して、光ファイバを光導波路板に接合する光ファイバ接合工程と、
を備え、
前記光導波路板は、前記クラッド部の下面に配された基板をさらに有し、前記光ファイバ止め部が前記基板の端部付近に形成された段差である、
ことを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。
コア部及びクラッド部を有する光導波路板と、この光導波路板に接合されて光学結合される光ファイバとを備えた光導波路モジュールの製造方法において、
前記コア部及びクラッド部の端部に所定の温度で軟化して光ファイバを接合するための溶着部を有すると共に、前記コア部及びクラッド部の端部近傍に前記温度で軟化せずに光ファイバを止めるための光ファイバ止め部を有する光導波路板を形成する光導波路板形成工程と、
少なくとも光ファイバの端部を前記溶着部を軟化し得る温度に加熱し、光ファイバの端部を光導波路板の溶着部に押し付けつつ光ファイバを前記光ファイバ止め部まで挿入する光ファイバ挿入工程と、
前記光導波路板の溶着部及び光ファイバの端部を冷却して、光ファイバを光導波路板に接合する光ファイバ接合工程と、
を備え、
前記光導波路板は、前記溶着部に前記コア部の延長線上に穴が開いている、
ことを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。