JP4577376B2 - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバが挿入されるファイバガイド溝が形成された光導波路を備えた光モジュール及び光導波路に関する。詳しくは、光ファイバを光導波路に固定する接着剤の浸透性を向上させたものである。

従来から、電子機器内のボード間、チップ間等の情報伝達は電気信号により行われてきたが、更に超高速、大容量の情報伝送を実現するために、光配線技術が注目されており、光配線技術として平面型の光導波路を用いた導波路型の光モジュールが提案されている。

このような導波路型の光モジュールとしては、シリコン基板上に平面型の光導波路を形成すると共に、光導波路に光結合される光ファイバが挿入されるファイバガイド溝をシリコン基板に形成した技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

これに対して、光導波路を高分子材料で作製し、高分子材料の導波路中にファイバガイド溝を形成して、シリコン基板でファイバガイド溝を形成する構成と比較して、コストの上昇を抑えた光導波路が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

このような高分子材料で作製された光導波路は、例えば、光素子と共にシリコン基板に実装されて光モジュールが構成される。

さて、高分子材料で作製された光導波路を備えた光モジュールでは、有機材料からなる光導波路と、無機金属からなるシリコン基板との熱膨張係数の差により急激な熱衝撃が加わると、光導波路と光素子の位置ずれが生じたり、光導波路にクラックが発生するという問題があった。

そこで、高分子材料で作製された光導波路に形成されたファイバガイド溝に挿入された光ファイバと光導波路を、熱膨張係数が小さくかつ耐熱性の高いガラス等の透明無機材料からなる固定部材で一括して固定できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特許第２８９３０９３号公報 特開２００７−１７８８５２号公報 特開２００７−０７２００７号公報

従来の光モジュールでは、ファイバガイド溝に挿入された光ファイバと光導波路を固定部材で一括して固定することで、使用中の光導波路の変形やクラックの発生を抑えることができた。

一方、ファイバガイド溝に挿入された光ファイバを接着剤で光導波路に固定する際に、感光性の接着剤を利用することで、光導波路に熱が加わることを防止している。すなわち、固定部材で光ファイバを押さえた状態でファイバガイド溝に接着剤を浸透させ、光を照射することで接着剤を硬化させて、光ファイバを光導波路に固定していた。

しかし、接着剤を浸透させる際に、ファイバガイド溝に挿入されている光ファイバの先端部分に気泡が混入するという問題があった。気泡が混入した状態で接着剤が硬化されると、光ファイバと光導波路が光結合される部分での損失が増加するという問題があった。

また、ファイバガイド溝の本数が多くなると、接着剤の浸透に時間が掛かるという問題があった。ファイバガイド溝への接着剤の浸透が不十分であると、光ファイバの接着強度が低下し、浸透に長い時間を掛けると、作業効率が低下するという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、光ファイバを光導波路に固定する接着剤の浸透性を向上させるための光導波路の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の光導波路の製造方法は、光が伝搬される複数の導波コアと導波コアに光を閉じ込めるクラッドを有し、導波コアと光結合される光ファイバが挿入される複数のファイバガイド溝が並列された光導波路の製造方法であって、ファイバガイド溝の側壁部と、ファイバガイド溝に交差する方向に延在すると共に複数のファイバガイド溝の一端同士をつなぐための接着剤浸透溝とを、フォトリソグラフィプロセスにより導波コアと同時に形成するものである。

本発明によれば、光ファイバの先端とファイバガイド溝との間への気泡の混入を防ぐことができ、結合損失を低減することができる。

また、並列したファイバガイド溝の間で、接着剤浸透溝を通して接着剤が浸透されることで、接着剤の浸透に要する時間を短縮することができ、作業効率を向上させることができる。また、ファイバガイド溝への接着剤の浸透が十分に行えるので、光ファイバの接着強度を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の光モジュール及び光導波路の実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の光モジュール及び光導波路の構成例＞
図１は、第１の実施の形態の光モジュールの一例を示す平面図、図２は、第１の実施の形態の光モジュールの側断面を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、第１の実施の形態の光導波路の一例を示す平面図、図４は、第１の実施の形態の光導波路の一例を示す斜視図である。

第１の実施の形態の光モジュール１Ａは、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）等の発光素子またはフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子で構成される面型の光素子２と、光素子２と光ファイバ３を接続する光導波路４Ａを備え、光素子２と光導波路４Ａが実装基板５に実装される。

光素子２は、例えば、複数の発光素子が所定の間隔で並列されて一体に形成されたレーザアレイ、または、複数の受光素子が所定の間隔で並列されて一体に形成されたフォトダイオードアレイである。なお、光素子２は、単一の発光素子または受光素子を並列した構成、あるいは、単一の発光素子と受光素子を組み合わせて並列した構成でも良い。

光導波路４Ａは、所望の波長の光を透過する材料で構成され、光が伝搬される複数本の導波コア４０と、導波コア４０に光を閉じ込めるクラッド４１を備える。導波コア４０とクラッド４１は、例えば感光性を有したアクリル系の高分子材料が使用され、フォトリソグラフィプロセスにより所定の形状で一体に形成される。

光導波路４Ａは、クラッド４１を構成するバッファークラッド４１ａの上にアンダークラッド４１ｂが形成され、アンダークラッド４１ｂの上に、クラッド４１より屈折率が若干大きくされた導波コア４０が形成される。本例では、４本の直線状の導波コア４０が平行なパターンで形成される。

また、光導波路４Ａは、導波コア４０が形成されたアンダークラッド４１ｂの上に、クラッド４１を構成するオーバークラッド４１ｃが形成される。これにより、埋め込み型の光導波路４Ａが構成され、光導波路４Ａは、導波コア４０に入射した光が導波コア４０に閉じ込められて伝搬される。

本例では、導波コア４０のコア径は、約４０×４０μｍ、バッファークラッド４１ａの厚みは約２０μｍ、アンダークラッド４１ｂの厚みは約４０μｍ、オーバークラッド４１ｃの導波コア４０より上側部分の厚みは約３０μｍとした。

光導波路４Ａは、導波コア４０の伸びる方向に沿った一の端面に、光ファイバ３が挿入されるファイバガイド溝４２Ａを備える。ファイバガイド溝４２Ａは、光導波路４Ａの一の端面に開口が形成されて、導波コア４０から直線状に伸びる。ファイバガイド溝４２Ａの先端は、導波コア４０に対して垂直な面で、導波コア４０の端面が露出している。本例では、光導波路４Ａは４本の導波コア４０が形成されているので、各導波コア４０に対応して４本のファイバガイド溝４２Ａが形成される。

ファイバガイド溝４２Ａは、光ファイバ３を支持し、導波コア４０に対して位置合わせして光結合させる支持凸部４３ａと、光ファイバ３の外周面とファイバガイド溝４２Ａとの間に接着剤を浸透させる空隙を形成する接着凹部４３ｂを有した側壁部４３を備える。

支持凸部４３ａは、ファイバガイド溝４２Ａの対向する側壁面から突出し、ファイバガイド溝４２Ａの伸びる方向に沿った複数箇所に形成されて、支持凸部４３ａの間に溝幅が広くなる接着凹部４３ｂが形成される。

ファイバガイド溝４２Ａは、支持凸部４３ａの形成位置での幅は、光ファイバ３の直径と略同等に構成され、接着凹部４３ｂの形成位置での幅は、光ファイバ３の直径より若干大きく構成される。また、ファイバガイド溝４２Ａの深さは、光ファイバ３の直径より若干浅く構成される。

これにより、光導波路４Ａは、ファイバガイド溝４２Ａに光ファイバ３が挿入されると、光ファイバ３を支持する支持凸部４３ａと、光ファイバ３の外周面との間にはほとんど隙間が形成されず、光ファイバ３の径方向の移動が規制される。

そして、光導波路４Ａは、光ファイバ３がファイバガイド溝４２Ａに挿入されると、光導波路４Ａの導波コア４０と、光ファイバ３のコア３０の光軸が合うように、ファイバガイド溝４２Ａの形成位置及び支持凸部４３ａの突出高さ等が設定される。

従って、光導波路４Ａは、光ファイバ３がファイバガイド溝４２Ａに挿入されると、光ファイバ３のコア３０が、導波コア４０に対して光軸が一致するように位置調芯されて、光ファイバ３と導波コア４０が光学的に結合される構成となっており、光導波路４Ａと光ファイバ３との接続を、機械的な位置決め精度によるパッシブアライメントで行うことが可能である。

第１の実施の形態の光導波路４Ａでは、ファイバガイド溝４２Ａは、側壁部４３の支持凸部４３ａと接着凹部４３ｂが、導波コア４０を構成するコア材で一体に形成される。光導波路４Ａの形成プロセスで、側壁部４３は、導波コア４０の形成プロセスで作製され、光ファイバ３を支持する支持凸部４３ａが、導波コア４０と同じ精度で形成される。

これにより、ファイバガイド溝４２Ａに挿入される光ファイバ３の導波コア４０に対する位置合わせの精度を向上させることができる。

光導波路４Ａは、ファイバガイド溝４２Ａの先端に接着剤浸透溝４４を備える。接着剤浸透溝４４は、ファイバガイド溝４２Ａと交差する方向に伸びて、並列されたファイバガイド溝４２Ａの先端部分の間をつなぐ。また、並列方向の両端に位置するファイバガイド溝４２Ａの先端部分では、並列するファイバガイド溝４２Ａとの反対側まで接着剤浸透溝４４が伸ばされる。これにより、光ファイバ３が突き当てられるファイバガイド溝４２Ａの先端部分では、対向する側壁面が凹状に形成される。

本例では、接着剤浸透溝４４の溝幅、すなわち、ファイバガイド溝４２Ａの伸びる方向に沿った幅は、約１００μｍとした。

光導波路４Ａは、導波コア４０の伸びる方向に沿った他の端面に反射面４５を備える。反射面４５は、光導波路４Ａの他の端面に形成された傾斜が約４５°の斜面に、各導波コア４０のコア端面を露出させて形成される。

これにより、光導波路４Ａは、反射面４５と対向する下側に入出射面４５ａが形成され、反射面４５に向かって入出射面４５ａに略垂直方向から入射された光が、空気との境界となる反射面４５で全反射されて光路が略９０°変換され、導波コア４０に入射される。一方、反射面４５に向かって導波コア４０を伝搬される光は、反射面４５で全反射されて光路が略９０°変換され、入出射面４５ａから略垂直方向に出射される。

なお、光導波路４Ａは、導波コア４０の並列する方向に沿った左右両側に、応力緩和溝４６を備えても良い。応力緩和溝４６としては、例えば、光導波路４Ａの側面からの深さが約１１０μｍの開口を形成して構成される。

光導波路４Ａは、実装基板５に実装される。実装基板５は、例えばシリコン（Ｓｉ）で作製され、光素子２の実装位置に素子実装凹部５０が形成されて、実装基板５に実装された光導波路４Ａの反射面４５と対向する入出射面４５ａの下側に、光素子２が実装される空間が形成される。

これにより、光導波路４Ａは、反射面４５の下側に光素子２が実装され、光素子２が発光素子である場合、光導波路４Ａは、反射面４５が光素子２の図示しない発光部に位置が合わせられ、光素子２が受光素子である場合、反射面４５が光素子２の図示しない受光部に位置が合わせられて、光導波路４Ａは、反射面４５によって導波コア４０が光素子２と光学的に結合される。

実装基板５に実装された光導波路４Ａと、光導波路４Ａのファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３は、固定蓋部６で一括して被覆固定される。

固定蓋部６は固定部材の一例で、例えばガラス等の透明無機材料から構成され、光導波路４Ａの外形形状に合わせて本例では四角形である。

そして、固定蓋部６は、ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３と、光ファイバ３の先端とファイバガイド溝４２Ａが突き当てられた光ファイバ３と導波コア４０との結合位置と、光素子２と光導波路４Ａが結合される反射面４５側の端部の近傍を一括して被覆できる大きさを有する。

固定蓋部６及び光ファイバ３は、接着剤７で光導波路４Ａに固定される。接着剤７は、固定蓋部６の下面全体と光導波路４Ａの上面との間、及びファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３の周囲に浸透される。

更に、接着剤７は、ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３の先端と、導波コア４０の端面が露出するファイバガイド溝４２Ａの先端との間にも浸透される。

このため、接着剤７としては、光ファイバ３のコア３０及び光導波路４Ａの導波コア４０と屈折率が近いものが使用される。

光ファイバ３がファイバガイド溝４２Ａに挿入されると、光ファイバ３のコア３０の端面と光導波路４Ａの導波コア４０の端面が対向するが、光ファイバ３のコア３０と光導波路４Ａの導波コア４０との間に屈折率が近い接着剤７を介在させることで、光ファイバ３と光導波路４Ａとの結合箇所での結合損失が抑えられる。

固定蓋部６を接着剤７で光導波路４Ａに実装する工程では、光導波路４Ａに熱が加わらないようにするため、熱硬化型の接着剤ではなく、例えば、紫外線硬化型の接着剤が使用される。固定蓋部６は紫外線を透過するので、実装基板５に実装された光導波路４Ａのファイバガイド溝４２Ａに光ファイバ３を挿入した後に、紫外線を照射することで、固定蓋部６と光導波路４Ａとの間の接着剤７を硬化させて、固定蓋部６と光ファイバ３を光導波路４Ａに固定することができる。

＜第１の実施の形態の光導波路の製造工程例＞
第１の実施の形態の光導波路４Ａは、例えばフォトリソグラフィプロセスによってファイバガイド溝４２Ａを形成して作製される。

図５〜図９は、第１の実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図で、以下に、ファイバガイド溝４２Ａを備えた光導波路４Ａの製造工程について説明する。

まず、図５に（ａ）で示すように、例えば紫外線硬化型のアクリル系高分子材料を使用して、ウェハ基板８０上にバッファークラッド層形成薄膜１４１ａを所定の膜厚で塗布する。バッファークラッド層形成薄膜１４１ａは、本例では図２等で説明したクラッド４１を構成する材料で作製する。

次に、バッファークラッド層形成薄膜１４１ａに紫外線ＵＶを照射して硬化させ、熱処理を行って、図２等で説明したクラッド４１を構成するバッファークラッド４１ａを形成する。

次に、図５に（ｂ）で示すように、ウェハ基板８０上に形成されたバッファークラッド４１ａ上に、クラッド４１を構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、アンダークラッド層形成薄膜１４１ｂを所定の膜厚で塗布する。

次に、図６に（ｃ）で示すように、図３等で説明したファイバガイド溝４２Ａの形成位置を開口させるパターンが形成されたフォトマスク８１ａを介してアンダークラッド層形成薄膜１４１ｂに紫外線ＵＶを照射し、ファイバガイド溝４２Ａを形成する部位以外のアンダークラッド層形成薄膜１４１ｂを硬化させる。

そして、図６に（ｄ）で示すように、例えば溶液現像によって、ファイバガイド溝形成領域１４２を除去し、熱処理を行って、クラッド４１を構成するアンダークラッド４１ｂを形成する。ここで、溶液現像で使用される現像液としては、例えばＴＭＡＨ（Tetramethyl ammonium hydroxide）水溶液を使用する。

次に、図７に（ｅ）で示すように、バッファークラッド４１ａ上に形成されたアンダークラッド４１ｂ上に、導波コア４０とファイバガイド溝４２Ａの側壁部４３を構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、コア形成薄膜１４０を所定の膜厚で塗布する。

次に、図７に（ｆ）で示すように、図３等で説明した導波コア４０とファイバガイド溝４２Ａの側壁部４３のパターンが形成されたフォトマスク８１ｂを介してコア形成薄膜１４０に紫外線ＵＶを照射し、導波コア４０とファイバガイド溝４２Ａの側壁部４３を形成する部位のコア形成薄膜１４０を硬化させる。

そして、図８に（ｇ）で示すように、溶液現像によって導波コア４０とファイバガイド溝４２Ａの側壁部４３の形成部位以外を除去し、熱処理を行って、図３等に示すような所定のパターンで導波コア４０及び支持凸部４３ａと接着凹部４３ｂを有した側壁部４３を形成する。

次に、図８に（ｈ）で示すように、バッファークラッド４１ａ上に形成されたアンダークラッド４１ｂ及び導波コア４０とファイバガイド溝４２Ａの側壁部４３上に、クラッド４１を構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、オーバークラッド層形成薄膜１４１ｃを所定の膜厚で塗布する。

次に、図９に（ｉ）で示すように、ファイバガイド溝４２Ａの形成位置を開口させるパターンが形成されたフォトマスク８１ａを介してオーバークラッド層形成薄膜１４１ｃに紫外線ＵＶを照射し、ファイバガイド溝４２Ａを形成する部位以外のオーバークラッド層形成薄膜１４１ｃを硬化させる。そして、図９に（ｊ）で示すように、溶液現像によって、ファイバガイド溝形成領域１４２を除去し、熱処理を行って、オーバークラッド４１ｃを形成する。

これにより、導波コア４０とファイバガイド溝４２Ａが所定のパターンで形成された導波路シート４７が、ウェハ基板８０上に作製される。なお、図１等で説明した応力緩和溝４６を形成する場合は、クラッド４１の形成プロセスで作製される。

ここで、導波路シート４７に図２等で説明した反射面４５を形成するため、断面形状がＶ字型の刃部を有する図示しないダイシングブレードで導波路シート４７の所定の位置をカットする。これにより、導波コア４０を横切って導波路シート４７の端面が略４５度の傾斜でカットされて、反射面４５が形成される。

また、反射面４５を形成しない他のカット位置は、断面形状が垂直な刃部を有する図示しないダイシングブレードによりカットする。これにより、反射面４５を形成しない他のカット位置では、導波路シート４７の端面が略９０度にカットされて、導波路シート４７が１枚ずつの光導波路４Ａとして分割される。

そして、光導波路４Ａとして分割された導波路シート４７をウェハ基板８０から剥離する。これにより、フォトリソグラフィプロセスで形成された導波コア４０を備えると共に、導波コア４０の形成プロセスで、光ファイバ３を支持する支持凸部４３ａと接着凹部４３ｂを有した側壁部４３がコア材で形成されたファイバガイド溝４２Ａを備えた光導波路４Ａが作製される。

＜第１の実施の形態の光モジュールの製造工程例＞
次に、第１の実施の形態の光モジュール１Ａの製造工程について、各図を参照して説明する。

第１の実施の形態の光モジュール１Ａは、実装基板５に光素子２を実装し、光素子２が実装された実装基板５に光導波路４Ａを実装し、更に、実装基板５に実装された光導波路４Ａに光ファイバ３と固定蓋部６を実装することで作製される。

上述した光モジュール１Ａの製造工程の一例について説明すると、まず、実装基板５の素子実装凹部５０の所定の位置に、図示しないマーカを基準位置にして光素子２を実装する。

光素子２が実装された実装基板５に、バッファークラッド４１ａを下側として光導波路４Ａを載せる。光導波路４Ａは光を透過するので、例えば光素子２の上面に形成された基準位置を示す図示しないマーカを、光導波路４Ａの反射面４５の側から画像認識等を利用して確認して、光素子２が発光素子である場合、光導波路４Ａの反射面４５を、光素子２の図示しない発光部の位置に合わせる。また、光素子２が受光素子である場合、反射面４５を光素子２の図示しない受光部の位置に合わせる。

これにより、実際に光を出力させることなく、光導波路４Ａを実装基板５の面に沿って動かしながら、光導波路４Ａと光素子２の位置合わせをパッシブアライメントで行うことができる。

光素子２が実装された実装基板５に光導波路４Ａを載せて、光導波路４Ａの光素子２に対する位置合わせを行った後に、光導波路４Ａと実装基板５との間に紫外線硬化型の接着剤を浸透させ、紫外線を照射することで、光導波路４Ａと実装基板５との間の接着剤を硬化させる。

これにより、光導波路４Ａは、反射面４５によって導波コア４０と光素子２が光学的に結合される位置で、実装基板５に固定される。

光導波路４Ａを実装基板５に実装した後、光導波路４Ａのファイバガイド溝４２Ａに光ファイバ３を挿入して、光ファイバ３の先端をファイバガイド溝４２Ａの先端に突き当てる。そして、ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３を、固定蓋部６で押さえる。

ファイバガイド溝４２Ａは、光ファイバ３が挿入されると、光ファイバ３の外周面と支持凸部４３ａとの間にはほとんど隙間が形成されず、光ファイバ３の径方向の移動が規制される。

また、ファイバガイド溝４２Ａの深さは、光ファイバ３の直径より若干小さく構成されている。これにより、ファイバガイド溝４２Ａに光ファイバ３を挿入して、固定蓋部６で押さえると、光ファイバ３のコア３０が、導波コア４０に対して光軸が一致するように位置調芯される。これにより、光導波路４Ａと光ファイバ３との接続を、実際に光を出力させることなく、機械的な位置決め精度によるパッシブアライメントで行うことができる。

ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３を押さえた固定蓋部６と光導波路４Ａとの間に、紫外線硬化型の接着剤７を注入することで、固定蓋部６の下面全体と光導波路４Ａの上面との間、及びファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３の周囲、更に、ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３の先端と、導波コア４０の端面が露出するファイバガイド溝４２Ａの先端との間に、接着剤７が浸透される。

固定蓋部６と光導波路４Ａとの隙間から注入される接着剤７は、固定蓋部６の周囲からファイバガイド溝４２Ａに浸透されるが、隣り合うファイバガイド溝４２Ａの間では、接着剤７が接着剤浸透溝４４を通る。

これにより、接着剤７の注入位置から遠いファイバガイド溝４２Ａに対して、固定蓋部６と光導波路４Ａとの隙間だけでなく、接着剤浸透溝４４を通して接着剤７を浸透させることができ、ファイバガイド溝４２Ａの本数が多くなっても、各ファイバガイド溝４２Ａに短時間で接着剤７が浸透される。

また、ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３の先端を、導波コア４０の端面が露出するファイバガイド溝４２Ａの先端に突き当てた際に、接着剤７中の気泡がファイバガイド溝４２Ａの間の接着剤浸透溝４４に逃がされ、光ファイバ３の先端とファイバガイド溝４２Ａの先端との間に浸透される接着剤７への気泡の混入が防止される。

更に、固定蓋部６と光導波路４Ａとの隙間から注入される接着剤７は、ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３の外周面と、ファイバガイド溝４２Ａの接着凹部４３ｂとの隙間を通り、ファイバガイド溝４２Ａの底面側へ浸透される。

そして、紫外線を照射することで、固定蓋部６と光導波路４Ａとの間の接着剤７を硬化させる。これにより、光ファイバ３は、コア３０が光導波路４Ａの導波コア４０と光学的に結合される位置で、光導波路４Ａに固定される。また、光導波路４Ａは、実装基板５に固定蓋部６で被覆固定される。

上述したように、ファイバガイド溝４２Ａの先端部分に接着剤浸透溝４４が備えられることで、光ファイバ３の先端とファイバガイド溝４２Ａの先端との間に浸透される接着剤７への気泡の混入が防止され、接着剤７が硬化した際に、ファイバガイド溝４２Ａの先端部分で対向する光ファイバ３のコア３０の端面と光導波路４Ａの導波コア４０の端面との間に気泡が残らない。

また、フォトリソグラフィプロセスで四角形状の溝を形成する工程では、溝の深さ等に応じて角の部分に丸みが生じることがある。光ファイバが挿入されるファイバガイド溝の先端の角の部分に丸みが生じていると、光ファイバの先端をファイバガイド溝の先端に突き当てた際に隙間が生じる。

これに対して、光導波路４Ａは、ファイバガイド溝４２Ａの先端部分が、接着剤浸透溝４４で溝幅が拡げられた形状とされることで、光ファイバ３の先端が突き当てられる部分は垂直な平面で構成され、光ファイバ３の先端をファイバガイド溝４２Ａの先端に突き当てた際に、隙間の発生が抑えられる。

これにより、光ファイバ３と光導波路４Ａが光結合される部分での損失を低減することができる。ここで、接着剤浸透溝４４の溝幅は、本例では約１００μｍとしたが、約５０〜１５０μｍが好ましい。これは、接着剤浸透溝４４の溝幅が５０μｍ以下では、フォトリソグラフィプロセスでの作製が難しく、１５０μｍ以上では、光ファイバ３の先端部分の固定が不十分になるためである。

また、ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３は、ファイバガイド溝４２Ａの上面開口に露出する部分だけでなく、外周面全体に接着剤７が浸透されることで、接着強度が増加される。

更に、光導波路４Ａにおいて、光ファイバ３を支持する支持凸部４３ａと接着凹部４３ｂを有したファイバガイド溝４２Ａの側壁部４３は、導波コア４０の形成プロセスで同じマスクを利用して作製されるので、導波コア４０と同じ精度で形成される。

これにより、ファイバガイド溝４２Ａに挿入された光ファイバ３が支持凸部４３ａで支持されることで、光導波路４Ａの導波コア４０に対する光ファイバ３の位置調芯が高精度に行われる。

このような工程で、実装基板５に光素子２と光導波路４Ａが実装され、光導波路４Ａに光ファイバ３が接続された光モジュール１Ａが作製される。

＜第２の実施の形態の光導波路の構成例＞
図１０は、第２の実施の形態の光導波路の一例を示す平面図、図１１は、第２の実施の形態の光導波路の一例を示す斜視図である。なお、第２の実施の形態の光導波路を備えた光モジュールは、図１及び図２説明した構成と同様で良い。

第２の実施の形態の光導波路４Ｂは、導波コア４０の伸びる方向に沿った一の端面に、図１等で説明した光ファイバ３が挿入されるファイバガイド溝４２Ｂを備え、導波コア４０の伸びる方向に沿った他の端面に反射面４５を備える。

ファイバガイド溝４２Ｂは、光ファイバ３を支持し、導波コア４０に対して位置合わせして光結合させる支持凸部４３ａと、光ファイバ３の外周面とファイバガイド溝４２Ｂとの間に接着剤を浸透させる空隙を形成する接着凹部４３ｂを有した側壁部４３を備える。また、ファイバガイド溝４２Ｂの先端に、並列された各ファイバガイド溝４２Ｂの先端部分の間をつなぐ接着剤浸透溝４４を備える。

第２の実施の形態の光導波路４Ｂでは、ファイバガイド溝４２Ｂは、側壁部４３の支持凸部４３ａが、導波コア４０を構成するコア材で形成され、接着凹部４３ｂが、コア材とクラッド材で形成される。光導波路４Ｂの形成プロセスで、ファイバガイド溝４２Ｂの支持凸部４３ａは、導波コア４０の形成プロセスで作製され、光ファイバ３を支持する支持凸部４３ａが、導波コア４０と同じ精度で形成される。なお、第２の実施の形態の光導波路４Ｂの製造工程は、図５〜図９で説明した工程と同様である。

これにより、第２の実施の形態の光導波路４Ｂでも、ファイバガイド溝４２Ｂに挿入される光ファイバ３の導波コア４０に対する位置合わせの精度を向上させることができる。また、接着剤浸透溝４４を備えることで、光ファイバ３の実装時のファイバガイド溝４２Ｂへの接着剤の浸透速度を向上させると共に、光ファイバ３の先端とファイバガイド溝４２Ｂの先端との間への気泡の混入を防ぐことができる。

＜第３の実施の形態の光導波路の構成例＞
図１２は、第３の実施の形態の光導波路の一例を示す斜視図、図１３は、第３の実施の形態の光導波路の一例を示す断面図である。なお、第３の実施の形態の光導波路を備えた光モジュールは、図１及び図２説明した構成と同様で良い。

第３の実施の形態の光導波路４Ｃは、導波コア４０の伸びる方向に沿った一の端面に、図１等で説明した光ファイバ３が挿入されるファイバガイド溝４２Ｃを備え、導波コア４０の伸びる方向に沿った他の端面に反射面４５を備える。

ファイバガイド溝４２Ｃは、光ファイバ３を支持し、導波コア４０に対して位置合わせして光結合させる側壁部４８を備える。また、ファイバガイド溝４２Ｃの先端に、並列された各ファイバガイド溝４２Ｃの先端部分の間をつなぐ接着剤浸透溝４４を備える。

第３の実施の形態の光導波路４Ｃでは、ファイバガイド溝４２Ｃは、直線状に伸びる側壁部４８が導波コア４０を構成するコア材と、バッファークラッド４１ａ、アンダークラッド４１ｂ及びオーバークラッド４１ｃを構成するクラッド材で形成され、側壁部４８において、光ファイバ３を支持する支持部４８ａはコア材で形成される。光導波路４Ｃの形成プロセスで、ファイバガイド溝４２Ｃの側壁部４８は、支持部４８ａが導波コア４０の形成プロセスで作製され、光ファイバ３を支持する支持部４８ａが、導波コア４０と同じ精度で形成される。なお、第３の実施の形態の光導波路４Ｃの製造工程は、図５〜図９で説明した工程と同様である。

これにより、第３の実施の形態の光導波路４Ｃでも、ファイバガイド溝４２Ｃに挿入される光ファイバ３の導波コア４０に対する位置合わせの精度を向上させることができる。また、フォトリソグラフィプロセスでファイバガイド溝４２Ｃを形成するマスクを、単純な形状で実現できる。更に、接着剤浸透溝４４を備えることで、光ファイバ３の実装時のファイバガイド溝４２Ｃへの接着剤の浸透速度を向上させると共に、光ファイバ３の先端とファイバガイド溝４２Ｃの先端との間への気泡の混入を防ぐことができる。

＜第４の実施の形態の光導波路の構成例＞
図１４は、第４の実施の形態の光導波路の一例を示す斜視図、図１５は、第４の実施の形態の光導波路の一例を示す断面図である。なお、第４の実施の形態の光導波路を備えた光モジュールは、図１及び図２説明した構成と同様で良い。

第４の実施の形態の光導波路４Ｄは、導波コア４０の伸びる方向に沿った一の端面に、図１等で説明した光ファイバ３が挿入されるファイバガイド溝４２Ｄを備え、導波コア４０の伸びる方向に沿った他の端面に反射面４５を備える。

ファイバガイド溝４２Ｄは、光ファイバ３を支持し、導波コア４０に対して位置合わせして光結合させる側壁部４９を備える。また、ファイバガイド溝４２Ｄの先端に、並列された各ファイバガイド溝４２Ｄの先端部分の間をつなぐ接着剤浸透溝４４を備える。

第４の実施の形態の光導波路４Ｄでは、ファイバガイド溝４２Ｄは、直線状に伸びる側壁部４９が、バッファークラッド４１ａ、アンダークラッド４１ｂ及びオーバークラッド４１ｃを構成するクラッド材で形成される。

これにより、第４の実施の形態の光導波路４Ｄでは、フォトリソグラフィプロセスでファイバガイド溝４２Ｄを形成するマスクを、単純な形状で実現できる。また、接着剤浸透溝４４を備えることで、光ファイバ３の実装時のファイバガイド溝４２Ｄへの接着剤の浸透速度を向上させると共に、光ファイバ３の先端とファイバガイド溝４２Ｄの先端との間への気泡の混入を防ぐことができる。

＜本発明を適用した光導波路と従来の光導波路の対比＞
図１６は、比較例として従来の光導波路の一例を示す平面図である。従来の光導波路１００は、比較例１では、ファイバガイド溝１０１はクラッド１０２を構成するクラッド材で形成され、接着剤浸透溝は備えられていない。比較例２では、ファイバガイド溝１０１は導波コア１０３を構成するコア材で形成され、接着剤浸透溝は備えられていない。

一方、本発明を適用した光導波路としては、実施例１では、図１等で説明した第１の実施の形態の光導波路４Ａを使用し、実施例２では、図１４等で説明した第４の実施の形態の光導波路４Ｄを使用した。

実施例１，２と比較例１，２のいずれの場合も、ファイバガイド溝に光ファイバを挿入して、固定蓋部で押さえると共に、光ファイバの先端をファイバガイド溝の先端に突き当てて、固定蓋部と光導波路との隙間から接着剤を注入したときの、接着剤の浸透の様子を観察した。結果を以下の表１に示す。

表１に示すように、実施例１及び実施例２の光導波路（４Ａ，４Ｄ）では、光ファイバの先端とファイバガイド溝の先端との間に気泡の混入は見られず、また、各ファイバガイド溝への接着剤の浸透速度も速かった。

これに対して、比較例１及び比較例２の光導波路では、光ファイバの先端とファイバガイド溝の先端との間に気泡の混入が見られ、また、各ファイバガイド溝への接着剤の浸透速度も遅かった。

以上のことから、本発明を適用した光導波路では、光ファイバの実装に要する時間が短縮できると共に、光ファイバとの結合損失を低減させることができることがわかる。

本発明は、電子機器のボード間やチップ間の光通信モジュールや、光ファイバを利用した通信ケーブルのコネクタ等に適用される。

第１の実施の形態の光モジュールの一例を示す平面図である。 第１の実施の形態の光モジュールの側断面を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 第１の実施の形態の光導波路の一例を示す平面図である。 第１の実施の形態の光導波路の一例を示す斜視図である。 本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図である。 本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図である。 本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図である。 本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図である。 本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図である。 第２の実施の形態の光導波路の一例を示す平面図である。 第２の実施の形態の光導波路の一例を示す斜視図である。 第３の実施の形態の光導波路の一例を示す斜視図である。 第３の実施の形態の光導波路の一例を示す断面図である。 第４の実施の形態の光導波路の一例を示す斜視図である。 第４の実施の形態の光導波路の一例を示す断面図である。 比較例として従来の光導波路の一例を示す平面図である。

符号の説明

１Ａ・・・光モジュール、２・・・光素子、３・・・光ファイバ、３０・・・コア、４Ａ〜４Ｄ・・・光導波路、４０・・・導波コア、４１・・・クラッド、４２Ａ〜４２Ｄ・・・ファイバガイド溝、４３・・・側壁部、４３ａ・・・支持凸部、４３ｂ・・・接着凹部、４４・・・接着剤浸透溝、４５・・・反射面、５・・・実装基板、６・・・固定蓋部、７・・・接着剤

Claims (1)

1. 光が伝搬される複数の導波コアと前記導波コアに光を閉じ込めるクラッドを有し、前記導波コアと光結合される光ファイバが挿入される複数のファイバガイド溝が並列された光導波路の製造方法であって、
   前記ファイバガイド溝の側壁部と、前記ファイバガイド溝に交差する方向に延在すると共に前記複数のファイバガイド溝の一端同士をつなぐための接着剤浸透溝とを、フォトリソグラフィプロセスにより前記導波コアと同時に形成する
   光導波路の製造方法。

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