JP4592628B2 - 光モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自己形成光導波路に受光素子及び／又は発光素子、その他の光学素子を組み付けた光モジュールに関する。

本発明者らは、光硬化性樹脂液に硬化波長光を導入し、当該光硬化性樹脂液を自己集光的に硬化させて軸状のコアとする、自己形成光導波路を種々提案している。例えば下記特許文献１乃至３、非特許文献１である。これらの技術によれば、透明容器に光ファイバを固定して樹脂の硬化波長光の導入端とし、光ファイバ端面からコアを成長させることで、光ファイバ端と光軸のずれの全く無い軸状の樹脂から成るコアを有する光導波路が容易に形成できる。このような光導波路を形成した後、コア端（成長端）が達した透明容器外側に受光素子又は発光素子（以下単に「受発光素子」と記載する）を組み付けることで、容易に光モジュールを構成できる。

光導波路を形成した後に受発光素子を組み付ける場合、光導波路端における光軸と受発光素子の光軸を一致させる必要がある。発光素子を組み付ける場合には、アクティブアライメント方式を用いることもできる。この方式は、発光素子が発光する光を光導波路に入射させて、他端から出射した光の出力強度を測定しながら、光を入射した発光素子を３次元方向に微調整移動させて、最も良好な光結合効率が得られる位置で光導波路を固定する方式である。

組み付け自体により光軸を調整するパッシブアライメント方式もある。最良の光結合効率は得られないものの、多少の光結合効率の低下が問題とならない場合（短距離伝送用光通信モジュールなど）において、低コスト及び量産性に優れた方法である。特許文献４では、アライメント用の治具を用いて、光ファイバと光素子の光軸が一致するように配置せしめ、さらにこれらを光硬化性樹脂で固定する方法が開示されている。特許文献５では、光モジュール筐体中にアライメント用の構造が一体として形成されており、具体的には一方が有する勘合孔に、他方の位置合わせピンを勘合することで、素子が位置決めされた状態で固定される方法が開示されている。特許文献６においては、光重合性材料を充填するモールド型にガイドピンを設けておくことにより、光重合性材料に光照射して受発光素子上に光導波路を作製すると同時に、光導波路との位置合わせの基準となる勘合孔を作製する方法が開示されている。
特許第３４４４３５２号公報 特開２００１−２４２３５３号公報 特開平１１−３２６６６０号公報 特開２００５−２０８６１２号公報 特開２００１−１５４０６６号公報 特解２００４−２４０３１５号公報 M. Yonemura et. al., Optics Letters, vol. 30, no. 17, pp. 2206-2208, 2005

アクティブアライメント方式は、高い光結合効率が得られる反面、光軸調整装置が必要、かつ光軸調整に時間がかかる為、コスト及び量産性に問題がある。また、パッシブアライメント方式では、個々の光軸が外形乃至は勘合ピンに対して既定の位置となるよう精度良く定まっていなければ、組み付け時に光軸がずれてしまう可能性がある。したがって、個別部品が高い形状（位置）精度で作製されていることが要求され、コスト高につながる。

また、上記自己形成光導波路においては、更に次のような問題もあった。
第１に、光ファイバからの出射光で導波路作製するとき、自己形成過程の途中で樹脂液のゆらぎ（対流）により導波路の成長方向にずれが生じて、導波路の終端位置が安定しなかった。したがって、パッシブアライメントをしても受発光素子との結合効率が安定しなかった。
第２に、光導波路の光軸に対して位置合わせできる高精度の基準が無かった。従来は、透明筐体の外形を基準として導波路の位置を設定したが、透明筐体の作製精度は不安定な為に実用的ではなかった。
第３に、透明容器の壁厚により導波路と受発光素子の間に光が自由伝搬する領域ができ、光結合効率が減少する要因となっていた。

本発明者らは、光モジュールの低コスト化、量産性と光結合効率の向上を図り、自己形成光導波路の終端に受発光素子等を組み付ける方法を鋭意検討して本願発明を完成させた。即ち、本発明の目的は、自己形成光導波路を用いた光モジュールの量産性を向上させるべく、光学素子（受発光素子等）の実装工程を容易にすることである。また他の目的は、自己形成光導波路を用いた光モジュールにおける光結合効率を改善することである。

請求項１に係る発明は、光硬化性樹脂液を自己集光的に硬化させた軸状のコアと、当該コアを覆うクラッドとから成る光導波路と、１個以上の光学素子とを有する光モジュールの製造方法において、光学素子を取り付ける為の位置決め用の所定の構造をクラッドに形成するための型部と、当該型部と組み合わせることで、光硬化性樹脂液を保持可能な筐体を形成する容器片とを用い、光硬化性樹脂液を、型部と容器片とを組み合わせて得られる筐体内に保持し、少なくとも型部により位置決めされた光導入部を含む、２箇所以上から導入された所定の波長の光により硬化させて軸状のコアを形成する工程と、型部を用いて位置決め用の所定の構造を有するクラッドを形成する工程と、当該型部を光導波路から取り外す工程と、クラッドに形成された位置決め用の所定の構造を用いて、少なくとも１個の光学素子を取り付ける工程とを有し、当該光学素子の光軸を、型部の光導入部から導入された硬化波長光により形成されたコア端の光軸と一致させることを特徴とする光モジュールの製造方法である。

請求項２に係る発明は、光学素子は、発光素子、受光素子、又は光導波路であることを特徴とする。請求項３に係る発明は、光モジュールは１個以上の分岐を有し、当該分岐点毎に波長選択性ミラーを有するものであって、当該波長選択性ミラーは硬化波長光に対して透過率及び反射率がいずれも２０％以上であって、容器片に当該１個以上の波長選択性ミラーを固定した後に、光硬化性樹脂液を導入することを特徴とする。請求項４に係る発明は、容器片に、少なくとも１本の光ファイバを固定し、当該光ファイバを介して硬化波長光を光硬化性樹脂液に導入することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、光学素子を取り付ける為の位置決め用の所定の構造は、型部の凸部及び／又は凹部を転写してクラッドの表面に形成された凹部及び／又は凸部によるものであることを特徴とする。当該クラッドの表面に形成された凹部及び／又は凸部は、請求項６に係る発明においては光学素子表面の対応する凸部及び／又は凹部と勘合するものであることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、光学素子を取り付ける為の位置決め用の所定の構造は、クラッドの形成前には型部に保持され、クラッドの形成後にはクラッドに固着された構造体によるものであることを特徴とする。構造体のクラッドからの露出部分の形状は、請求項８に係る発明においては、光学素子表面の対応する凸部及び／又は凹部と勘合するものであることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、型部は複数個の型片から成り、分離可能であることを特徴とする。請求項１０に係る発明は、型部の少なくとも１個の光導入部は、そのコアの端部と接する部分に、コア端部に凸レンズを形成するための凹部が形成されていることを特徴とする。

型部には、光学素子を取り付ける為の位置決め用の所定の構造をクラッドに形成するための形状を有すると共に、コアを形成するための硬化波長の光の導入部が設けられている。よって、成長開始端であるコア端の光軸の位置と、当該クラッドに形成された位置決め構造との間に不整合は無い。即ち、ここに光学素子を組み付けることで、コア端の光軸と光学素子の光軸のずれを最小限に抑えることが可能となり、光学素子を容易に精度良く組み付けることが可能となる。また、クラッドの表面に設けられた位置決めの構造が、組み付けるべき光学素子との勘合構造であれば、“はめ合わせ”作業だけで光学素子の組み付けを、光軸のずれを最小限に抑えながら可能とできる。尚、複数箇所から光硬化により成長するコアは、若干の軸ズレが生じたとしてもセルフアライメントにより容易に合体するので、所望の光導波路コアを形成できる。

また、光導波路と光学素子の結合部分は、透明容器の壁を介さずに結合されるので、光導波路と光学素子間の距離の短縮が可能になり、光結合効率が向上する。また、これらの結合は、立体的構造を有する勘合部によって行われる為、外力を受けて光軸ズレが生じる恐れもない。

このように、自己形成光導波路と、光学素子から構成される光導波路デバイスの作製工程の簡略化でき、生産性が向上する。また、自己形成光導波路と、光学素子との光軸のズレが無く、それらの間に透明容器等を介さないので光結合効率が向上する。

その他、型部を設けることで、型部と接する部分のクラッドの表面に任意の形状をかたどることができる。例えば、型部の光導入部はコアと接するのであるから、当該コア端を凸レンズその他に形どることもできる。

型部の光導入部を含めて、３個以上の位置から光硬化によりコアを成長させると、分岐導波路も容易に形成できる。各分岐点に、波長選択性ミラーを配置させた後にコアを成長させれば、上記特許文献１乃至３に記載された光モジュールが容易に形成できる。この時、受発光素子等の光学素子を組み付けた際の光軸と、コアの成長開始点が一致しているので、多分岐の光モジュールを精度良く容易に形成することができる。

本発明に用いる自己形成光導波路の製造方法は、本願出願人らによる任意の先行技術を用いることができる。コア材料となる第１の光硬化性樹脂液を用いてコアを形成した後、未硬化の残余の第１の光硬化性樹脂液を除き、クラッド材を充填する方法を採用しても良い。この場合、クラッド材の硬化方法は任意である。クラッド材として第２の光硬化性樹脂液を用いるのならば、第１の光硬化性樹脂液と相溶性があり、共重合可能なものを用いることで、第１の光硬化性樹脂液の排除の後の洗浄工程を省略できる。

共重合せず（重合機構が異なり）、屈折率の異なる２種類の光硬化性樹脂液の混合液を用い、各々の硬化波長が異なるように光重合開始剤を選定し、２段階の光硬化により、未硬化の光硬化性樹脂液を排除せずにコアとクラッドとを形成する技術を本願出願人らは２種類提案している。第１の技術は、より長波長で高屈折率側の光硬化性樹脂液のみを比較的ゆっくり硬化させ、高屈折率側の光硬化性樹脂硬化物をより多く含んだ軸状のコアを形成する技術である。第２の技術は、より長波長で低屈折率側の光硬化性樹脂液のみを比較的速やかに硬化させて、コア外周部の「液相」において２種類の光硬化性樹脂液の拡散により、最終的には低屈折率側の光硬化性樹脂硬化物をより多く含んだ鞘状のクラッドを有する、軸状のコアを形成する技術である。第１の技術は、特開２００２−３６５４５９号公報その他にも記載されている。また、第２の技術は、特開２００４−１４９９５７９号公報、特開２００４−１５１１６０号公報その他に記載されたものである。

容器片は、クラッドを保持できるものが好ましく、使用するクラッド材との接着性が良いことが好ましい。クラッド材として光硬化性樹脂液を用いる場合は透明の樹脂を用いると硬化光を照射しやすい。容器片に光ファイバ端を接続する場合は、容器片の１箇所に貫通孔を開けて当該光ファイバ全体又はコアのみを挿入し、固定すると良い。その他、容器片に、型部に設ける光導入部と同様な光導入部を任意個形成しても良い。

型部には、クラッド表面に、受発光素子等の位置決めのための構造体を設ける。嵌め合わせのための構造体とするには、受発光素子等の当該嵌め合わせのための凹凸に対応して、型部に凹凸を設ける。型部は、光導入部が貫通孔であれば遮光性の材料を用いても良く、また、光導入部が貫通孔でない場合も、当該部分に透明の材料を用いれば他は透明で無くても良い。クラッドとの型離れを良くするため、型部に離型剤を塗布する等の工夫は任意に行って良い。

型部と容器片の一例を示すと共に、型部の「光導入部」、クラッド表面に形成すべき所定の構造、そのための型部の形状について説明する。図１．Ａは、本発明の一具体例における、容器片１０、型部２１及び２２を示した斜視図、図１．Ｂは、それらを組み合わせて光硬化性樹脂液を保持可能な筐体Ｍとした時の斜視図、図１．Ｃは本発明の一具体例における光モジュール１０００の外観を示す斜視図である。

図１．Ａのように、本例では容器片１０として、概略直方体の３面と接するような、３つの平板状の部分である、左側壁１０ａ、底部１０ｂ、奥側壁１０ｃを有するものを想定している。このうち、左側壁１０ａには貫通孔１０１が設けられており、外側からここに光ファイバのコアを挿入する。尚、図１．Ａ及び図１．Ｂでは、波長選択性ミラー３１及び３２を底部１０ｂに立設した図を示している。尚、波長選択性ミラー３１及び３２は、誘電体多層膜により任意の波長透過率特性となるように設計する。

図１．Ａの容器片１０の右側には型部２１を、容器片１０の手前側には型部２２を配置させる。型部２１と型部２２には、図２以下で説明する凹部２１１−１及び２１１−２、凹部２２１−１及び２２１−２並びに凹部２２２−１及び２２２−２が設けられ、また、図３以下で説明する光導入部２１１、２２１及び２２２が設けられている。光導入部２１１、２２１及び２２２は、貫通孔であっても良く、また少なくともその部分が透明であっても良い。

図１．Ｂのように、容器片１０、型部２１及び２２を組み合わせて、筐体Ｍと成す。即ち、容器片１０には左側壁１０ａ、底部１０ｂ、奥側壁１０ｃがあるが右側壁と手前側壁が無い。これらの役割を型部２１及び２２に補わせるのである。尚、光導入部２１１、２２１及び２２２が貫通孔である場合は、貫通孔１０１と同様に光ファイバのコアを挿入することで孔は塞がれる。こうして、少なくとも貫通孔１０１に挿入する光ファイバのコア端が埋没する量の、第１の光硬化性樹脂液を充填し、貫通孔１０１に挿入する光ファイバ及び光導入部２１１、２２１及び２２２から硬化波長光を導入すれば、コアが形成される。この後、未硬化の第１の光硬化性樹脂液を筐体Ｍから除き、第２の光硬化性樹脂液を筐体Ｍに充填して光硬化させる。

この後、型部２１及び２２を外すと、図１．Ｃの如く光モジュール１０００が得られる。光モジュール１０００は、容器片１０に、第２の光硬化性樹脂液が硬化したクラッド５０ｃが接合しており、右側面にコア端４１１−ｆと突起５１１−１及び５１１−２が、手前側面にコア端４２１−ｆと突起５２１−１及び５２１−２並びにコア端４２２−ｆと突起５２２−１及び５２２−２が露出している。尚、左側面には光ファイバ１００が接合されており、光ファイバの図示しない側の端から導入する光は、波長により、右側面のコア端４１１−ｆ、手前側面のコア端４２１−ｆ及び４２２−ｆのいずれかから出射されることになる。クラッド５０ｃの表面に形成された、第２の光硬化性樹脂液が硬化した突起５１１−１、５１１−２、５２１−１、５２１−２、５２２−１及び５２２−２は、接続される光学素子の位置決めに用いられる所定の構造である。

本願の図４．Ａ以下では、図２．Ａの如く、第２の光硬化性樹脂液が硬化したクラッド５０ｃの断面図を示し、あたかも図１．Ｃのような突起５１１−１、５１１−２、５２１−１、５２１−２、５２２−１及び５２２−２のみを意味するかに記載するが、クラッド５０ｃの表面形状は図１．Ｃのような突起には限定されない。例えば図２．Ｂの平面図、図２．Ｃの断面図（図２．Ｂの一点鎖線での断面）のような、輪環状の凸部５０１でも良い。また、図２．Ｄの平面図、図２．Ｅの正面図のような、稜線を有する星型の凸部５０２でも良い。その他、公知の任意形状を採用することができ、各位置決め構造毎に異なっても良い。また、その個数も、接続される光学素子毎に、１個以上の任意である。

次に型部について図３で説明する。図３．Ａのように、型部２１は、凹部２１１−１及び２１１−２を有し、その形状は、受発光素子６１１の凹部６１１−１及び６１１−２に対応する。型部２１の凹部２１１−１及び２１１−２の大きさ等は、それらにより形成される図２．Ａの突起５１１−１、５１１−２が受発光素子６１１の凹部６１１−１及び６１１−２に嵌め合わせる用に適宜大きめ又は小さめに形成される。また、型部２１は、光導入部２１１を有し、受発光素子６１１の有効面６１１−０の光軸と一致している。即ち、型部２１の凹部２１１−１及び２１１−２と光導入部２１１との位置関係は、受発光素子６１１の凹部６１１−１及び６１１−２と有効面６１１−０の位置関係と対応する。

図３．Ａの型部２２の凹部２２１−１及び２２１−２と光導入部２２１との位置関係は、受発光素子６２１の凹部６２１−１及び６２１−２と有効面６２１−０の位置関係と対応する。同様に型部２２の凹部２２２−１及び２２２−２と光導入部２２２は、図３．Ａでは省略された受発光素子６２２の凹部６２１−１及び６２１−２と有効面６２１−０の位置関係と対応する。

型部２１の代わりに、図３．Ｂの型部２１’を用いる実施例について後述されている。型部２１’は、光導入部２１１’のコアと接する面が、凹面２１１ｃとなっており、コアにレンズ状の凸部を形成するために用いられる。図３．Ｂの型部２１’の凹部２１１’−１及び２１１’−２と光導入部２１１’との位置関係は、図３．Ａの受発光素子６１１の凹部６１１−１及び６１１−２と有効面６１１−０の位置関係と対応する。

型部２１の光導入部２１１は、次のように構成すると良い。尚、型部２２の光導入部２２１及び２２２についても同様である。図３．Ｃのように、型部２１に貫通孔２１１−ｔｈを設け、そこに光ファイバ２００を挿入する。図３．Ｃでは、光ファイバ２００のコア２００−ｃｒとクラッド２００−ｃｌｄの破線より左側全てが型部２１の貫通孔２１１−ｔｈに挿入される場合を示している。この際、光ファイバ２００のコア２００−ｃｒの破線より左側部分が、以下の各図における、型部２１に設けられた光導入部２１１である。

図３．Ｄのように、型部２１に貫通孔２１１−ｔｈを設け、そこに光ファイバ２００のコア２００−ｃｒのみを挿入する。この際、光ファイバ２００のコア２００−ｃｒの破線より左側部分が、以下の各図における、型部２１に設けられた光導入部２１１である。

図３．Ｅのように、型部２１に透明部分２１−ｔｒｐを設け、ここに光ファイバ２００のコア２００−ｃｒを結合する。この際、型部２１の透明部分２１−ｔｒｐが、以下の各図における、型部２１に設けられた光導入部２１１である。尚、型部２１の他の部分は透明であっても、遮光性であっても良い。

図３．Ｆのように、型部２１の光硬化性樹脂液と接する側に透明部分２１−ｔｒｐを設け、その外側には凹部２１−ｖを設け、ここに光ファイバ２００のコア２００−ｃｒを挿入する。この際、型部２１の透明部分２１−ｔｒｐと光ファイバ２００のコア２００−ｃｒの破線より左側部分が、以下の各図における、型部２１に設けられた光導入部２１１である。尚、型部２１の他の部分は透明であっても、遮光性であっても良い。

このように、型部２１及び２２の各光導入部は様々に構成できる。容易に着想されるように、図３．Ｃ乃至図３．Ｆの「光ファイバ２００」は他の光導波路に置き換えても良い。例えば、所望のレンズやアパチャーを介して、図３．Ｅの透明部分にレーザ光を直接照射しても良い。また、上記の構成を任意に変形、組み合わせることができる。

図４．Ａ〜図４．Ｆは、本実施例による光モジュール１０００の製造方法を説明するための各工程を示す断面図である。図４．Ａのように、容器片１０と型部２１及び２２を用意した。容器片１０は、図１．Ａでも示した通り、３つの平板状の部分である、左側壁１０ａ、底部１０ｂ、奥側壁１０ｃを有する透明樹脂から成る。本実施例ではアクリル製で肉厚１ｍｍとした。また、左側壁１０ａには貫通孔１０１が設けられている。この底部１０ｂに、波長選択性ミラー３１及び３２を立設する。また、型部２１と型部２２には、図２及び図３で説明したように、凹部２１１−１、２１１−２、２２１−１、２２１−２、２２２−１及び２２２−２と、光導入部２１１、２２１及び２２２が設けられている。尚、図を簡略化するため、光導入部２１１、２２１及び２２２には、既に「光ファイバ等」が接続されているものとする。

図４．Ｂのように、容器片１０の貫通孔１０１に光ファイバ１００のコアを挿入した。光ファイバ１００及び、３つの光導入部２１１、２２１及び２２２に接続された図３．Ｃ〜３．Ｆの光ファイバ２００としては、コア径１００μｍ、クラッド径１４０μｍの石英からなる光ファイバを用いた。次に容器片１０と型部２１及び２２で形成された筐体Ｍに第１の光硬化性樹脂液４０を充填する。第１の光硬化性樹脂液４０としては、高屈折率を有し光照射によりラジカル重合反応を示すアクリル系の光硬化性樹脂を用いた。

次に、光ファイバ１００の図示しない側の端と、光導入部２１１、２２１及び２２２から、短波長レーザ（波長λ_W）を筐体Ｍに保持された第１の光硬化性樹脂液４０に導入した。短波長レーザとしては、波長λ_W＝４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザを出力強度３０ｍＷで出射させた。これにより光硬化性樹脂液４０を光重合反応させて硬化させた。このときコアの先端部では光硬化性樹脂液の硬化による屈折率上昇が起こり、セルフフォーカシング効果による導波光を閉じ込めながらコアが成長を続けた（自己形成光導波路）。即ち、図４．Ｃのように、光硬化性樹脂液４０の、貫通孔１０１に挿入された光ファイバ１００のコア端、光導入部２１１、２２１及び２２２と接している部分を成長開始面として、コア４０１、４１１、４２１、４２２が軸状に成長していった。硬化波長光は、波長λ_Wに対して半透明の波長選択性ミラー３１及び３２に達し、一部は反射し一部は透過する。即ち、その反射経路および透過経路に沿って、コア４０１、４１１、４２１、４２２が軸状に成長した。この時、異なる成長開始面から成長したコアは、セルフアライメント（光ハンダ効果）により、互いに引き込みあいコアが結合した。このセルフアライメント効果により、導波路形成途中で、導波路成長方向に設計との角度ずれが若干生じた場合でも、コア同士が結合する。すべてのコアが結合されたのを確認して、光ファイバによるレーザ照射を停止した。この時、形成されたコアの直径は、約１２０μｍであった（図４．Ｄ）。波長８５０ｎｍに対する伝送損失は約０．８ｄＢ／ｃｍ、波長選択性ミラー３１及び３２での損失は約０．５ｄＢ／ｃｍであった。尚、波長選択性ミラー３１及び３２の紙面内上方向に、コアの成長が若干生じたが、図４．Ｄ以下では省略した。

図４．Ｄの未硬化の第１の光硬化性樹脂液４０を除去し、コア４０１、４１０、４１１、４２１、４２２（以下単にコア４００）の屈折率より低い硬化後屈折率を有する第２の光硬化性樹脂液５０を充填した（図４．Ｅ）。第２の光硬化性樹脂液５０としてはアクリル系の低屈折光硬化性樹脂を用いた。これは、残余の第１の光硬化性樹脂液４０と共重合可能であり、洗浄が不要となる点が良い。このとき、コアは、型部２１及び２２、波長選択性ミラー３１及び３２で固定されているので、光硬化性樹脂液の入れ替え時にもコアが変形したり離脱することがなかった。また、機械振動等にも頑強となっていた。

この後、紫外線ランプで、紫外線（波長λ_C＜λ_W）を全体に照射し、透明樹脂から成る容器片１０内部の、低屈折率の第２の光硬化性樹脂液５０を硬化させ全体を固化させた。これにより、コアの周囲にクラッド５０ｃが形成されてステップインデックス型の光導波路が形成された。このとき、波長８５０ｎｍに対する光伝送損失は約０．５ｄＢ／ｃｍとなった。尚、クラッドを形成するための樹脂としては、上記の光硬化性樹脂の他、低屈折率の熱硬化性樹脂を用いて、熱照射により硬化させる方法を用いてもよい。

こうして型部２１及び２２を取り外し、受発光素子６１１、６２１及び６２２を組み付けて光モジュール１０００を得た。受発光素子６１１、６２１及び６２２は、クラッド５０ｃの表面に形成された位置決め構造である突起５１１−１、５１１−２、５２１−１、５２１−２、５２２−１及び５２２−２により容易に組付けられた。また、受発光素子６１１、６２１及び６２２の有効面６１１−０、６２１−０及び６２２−０は、コア４１１、４２１及び４２２と光軸のズレが無く、精度良く光学結合された。また、受発光素子６１１、６２１及び６２２の有効面６１１−０、６２１−０及び６２２−０とコア４１１、４２１及び４２２との間に隙間は無く、この部分での光損失も抑制され、高い光結合効率が得られた。以上のようにして、３波長多重用の光モジュール１０００を作製することができた。

型部２１及び２２と、コア４００及びクラッド５０ｃとの接着を防ぎ、取り外しが容易となるように、型部２１及び２２の表面をフッ素樹脂面とすると良く、あるいは離形剤等により表面処理がされていると良い。型部２１及び２２は取り外しやすいように、２つに分離できる構造を採用したが、１体のものを用いても良い。また例えば紫外線硬化性樹脂等の接着剤を光モジュール１０００の表面に塗布することにより全ての素子を確実に固定させても良い。

〔変形例１〕
実施例１では、第１の光硬化性樹脂液４０で光導波路のコア部４００を形成し、第２の光硬化性樹脂液５０に入れ替えて、固化させてクラッド５０ｃを形成する例であったが、本願出願人らの出願公開公報に記載されているような、硬化開始波長と硬化後の屈折率が異なる２種類の光硬化性樹脂液を混合させた混合液を用い、液の入れ替え工程を省略してもよい。この場合、図４．Ｄの後、光硬化性樹脂液を入れ替えずに、即座に紫外線を照射してクラッド５０ｃを形成できる。

〔変形例２〕
実施例１では、光導入部２１１、２２１、２２２に各々光ファイバ２００を接続してコア４１１、４２１、４２２を成長させたが、光ファイバ２００を用いなくてもよい。例えば、所定波長光を半値全幅が約３ｍｍのアルゴンイオンレーザ（１００ｍＷ）を型部２１及び２２の光導入部２１１、２２１、２２２から導入しても良い。これにより直径２〜３ｍｍの光導波路が得られる。或いは、紫外線ランプを２つ以上のアパーチャで取り出して概略平行光（ビーム）としても、同等の結果が得られる。

図５は、図３．Ｂで示した型部２１’と、同様の型部２２’を用いて凸レンズ状の集光光学系等の光学的形状を有するコア４１１ｃ、４２１ｃ、４２２ｃを形成する例である。図５．Ａのように、型部２１’及び２２’の光導入部２１１’、２２１’、２２２’の第１の光硬化性樹脂液４０と接する面は、凹面２１１ｃ、２２１ｃ、２２２ｃとなっている。これを用いて、実施例１の図４．Ｅまでと同様の工程を実施すると、凸レンズ状の集光光学系等の光学的形状を有するコア４１１ｃ、４２１ｃ、４２２ｃが形成される（図５．Ｂ）。型部２１’及び２２’を外して受発光素子６１１、６２１及び６２２を組み付けると、凸レンズの集光作用により、コア４１１ｃ、４２１ｃ、４２２ｃと受発光素子６１１、６２１及び６２２の光結合効率をより高めた光モジュール２０００を得ることができる（図５．Ｃ）。尚、凸レンズを設けることにより生じる隙間には、設計により、任意の樹脂又は油脂を充填すると良い。

以上の実施例では、受発光素子６１１、６２１及び６２２の凹部６１１−１及び６１１−２、６２１−１及び６２１−２、並びに６２２−１及び６２２−２に、クラッド５０ｃ自体の表面の形状である突起５１１−１、５１１−２、５２１−１、５２１−２、５２２−１、５２２−２を嵌め合わせるものを示したが、当該突起等は、クラッド５０ｃとは異なる材料、例えば予め成形された金属ピンを用いても良い。これを図６に示す。金属ピン７１１−１、７１１−２、７２１−１、７２１−２、７２２−１、７２２−２が型部２１及び２２の凹部２１１−１、２１１−２、２２１−１、２２１−２、２２２−１、２２２−２に保持される（図６．Ａ）。この後、実施例１の図４．Ｅまでと同様の工程を実施すると、図４．Ｅで突起５１１−１、５１１−２、５２１−１、５２１−２、５２２−１、５２２−２であった部分が、金属ピン７１１−１、７１１−２、７２１−１、７２１−２、７２２−１、７２２−２の露出部となった状態となる（図６．Ｂ）。金属ピン７１１−１、７１１−２、７２１−１、７２１−２、７２２−１、７２２−２の足部分はクラッド５０ｃに埋没して抜けにくいように鍵状等としておくと良い。このような金属ピン７１１−１、７１１−２、７２１−１、７２１−２、７２２−１、７２２−２によって受発光素子６１１、６２１、６２２を嵌め合わせても、実施例１と同様に光結合損失の小さい光モジュール３０００が容易に得られる。

（その他の変形例）
以上の実施例は、光波長多重用の光受信モジュール（３波長多重片方向受信デバイス）を想定した例であるが、本発明は光受信モジュールに限らない。例えば、２線双方向通信デバイスや、２波長多重単線双方向通信デバイスにも適用できる。

本発明の具体的な第１の実施例に係る光モジュール１０００の製造方法の工程に用いる治具を示す斜視図。 クラッド５０ｃの表面に形成する位置決め構造の例を示す図。 型部２１及び２２の形状と、光導入部２１１、２２１及び２２２の具体例を示す断面図。 本発明の具体的な第１の実施例に係る光モジュール１０００の製造方法の１工程を示す断面図。 本発明の具体的な第１の実施例に係る光モジュール１０００の製造方法の１工程を示す断面図。 本発明の具体的な第１の実施例に係る光モジュール１０００の製造方法の１工程を示す断面図。 本発明の具体的な第１の実施例に係る光モジュール１０００の製造方法の１工程を示す断面図。 本発明の具体的な第１の実施例に係る光モジュール１０００の製造方法の１工程を示す断面図。 本発明の具体的な第１の実施例に係る光モジュール１０００の製造方法の１工程を示す断面図。 本発明の具体的な第２の実施例に係る光モジュール２０００の製造方法の工程を示す断面図。 本発明の具体的な第３の実施例に係る光モジュール３０００の製造方法の工程を示す断面図。

１０：容器片
１００：光ファイバ
２１、２２：型部
２１１、２２１、２２２：光導入部
２１１−１、２１１−２、２２１−１、２２１−２、２２２−１、２２２−２：凹部
３１、３２：波長選択性ミラー
４０１、４１０、４１１、４２１、４２２：コア４００の部分
５０ｃ：クラッド
５１１−１、５１１−２、５２１−１、５２１−２、５２２−１、５２２−２：突起
６１１、６２１、６２２：受発光素子
６１１−０、６２１−０、６２２−０：有効面
６１１−１、６１１−２、６２１−１、６２１−２、６２２−１、６２２−２：凹部

Claims (10)

1. 光硬化性樹脂液を自己集光的に硬化させた軸状のコアと、当該コアを覆うクラッドとから成る光導波路と、
   １個以上の光学素子とを有する光モジュールの製造方法において、
   前記光学素子を取り付ける為の位置決め用の所定の構造をクラッドに形成するための型部と、
   当該型部と組み合わせることで、前記光硬化性樹脂液を保持可能な筐体を形成する容器片とを用い、
   前記光硬化性樹脂液を、前記型部と前記容器片とを組み合わせて得られる前記筐体内に保持し、少なくとも前記型部により位置決めされた光導入部を含む、２箇所以上から導入された所定の波長の光により硬化させて前記軸状のコアを形成する工程と、
   前記型部を用いて前記位置決め用の所定の構造を有するクラッドを形成する工程と、
   当該型部を光導波路から取り外す工程と、
   前記クラッドに形成された前記位置決め用の所定の構造を用いて、少なくとも１個の前記光学素子を取り付ける工程とを有し、
   当該光学素子の光軸を、前記型部の光導入部から導入された硬化波長光により形成されたコア端の光軸と一致させることを特徴とする光モジュールの製造方法。
2. 前記光学素子は、発光素子、受光素子、又は光導波路であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
3. 前記光モジュールは１個以上の分岐を有し、当該分岐点毎に波長選択性ミラーを有するものであって、
   当該波長選択性ミラーは前記硬化波長光に対して透過率及び反射率がいずれも２０％以上であって、
   前記容器片に当該１個以上の波長選択性ミラーを固定した後に、前記光硬化性樹脂液を導入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光モジュールの製造方法。
4. 前記容器片に、少なくとも１本の光ファイバを固定し、
   当該光ファイバを介して前記硬化波長光を光硬化性樹脂液に導入することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光モジュールの製造方法。
5. 前記光学素子を取り付ける為の位置決め用の所定の構造は、前記型部の凸部及び／又は凹部を転写して前記クラッドの表面に形成された凹部及び／又は凸部によるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光モジュールの製造方法。
6. 前記クラッドの表面に形成された凹部及び／又は凸部は、前記光学素子表面の対応する凸部及び／又は凹部と勘合するものであることを特徴とする請求項５に記載の光モジュールの製造方法。
7. 前記光学素子を取り付ける為の位置決め用の所定の構造は、クラッドの形成前には前記型部に保持され、前記クラッドの形成後には前記クラッドに固着された構造体によるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光モジュールの製造方法。
8. 前記構造体の前記クラッドからの露出部分の形状は、前記光学素子表面の対応する凹部と勘合するものであることを特徴とする請求項７に記載の光モジュールの製造方法。
9. 前記型部は複数個の型片から成り、分離可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光モジュールの製造方法。
10. 前記型部の少なくとも１個の前記光導入部は、その前記コアの端部と接する部分に、前記コア端部に凸レンズを形成するための凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の光モジュールの製造方法。

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