JP4688712B2 - 光導波路部材、光導波路組立体及び光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光導波路部材に関する。本発明はまた、光導波路部材を備えた光導波路組立体に関する。本発明はさらに、光導波路部材を備えた光モジュールに関する。

光導波路部材は、光信号伝送技術において、光スイッチ、光カプラ等の機能を付加的に備え得る光伝搬素子として知られており、近年、高分子材料から作製されるいわゆるポリマー光導波路部材が開発されている。従来のポリマー光導波路部材は、金型成形により表面に溝を設けて板状に成形された樹脂製の第１クラッド部と、第１クラッド部の溝を別の樹脂材料で充填して形成したコア部と、コア部を覆うように第１クラッド部の表面に樹脂被覆を積層して形成した第２クラッド部とを備える。この種のポリマー光導波路部材は、金型成形により、第１クラッド部の表面に複数の溝を容易に形成できるので、２以上のコア部を有する複数チャネル構造化を促進でき、また、第１クラッド部の外面所望部位に、コア部に対する光の入射／出射端面となる集光レンズ面や、コア部を伝搬する光の伝搬方向を転換する反射面を、容易に成形できる、といった種々の利点を有する（例えば特許文献１参照）。

他方、電気信号と光信号とを相互変換するための光電変換モジュール（光モジュールと略称する）として、光電変換素子（光素子と略称する）を一表面（実装面と称する）に実装した回路基板と、回路基板の実装面に設置され、光素子の光電変換作用（すなわち発光作用又は受光作用）に関わる光を実装面に平行な方向へ導く光導波路部材とを備えたものが知られている（例えば特許文献２参照）。この種の光モジュールは、光導波路部材により、回路基板に実装した光素子に対し、実装面に直交する方向へ作用する（すなわち発光又は受光する）光を、実装面に平行な方向へ伝搬させて、例えば外部の光ケーブルに装着した光コネクタとの間に着脱自在な光接続を形成できるので、特にモジュールケースの高さ方向（回路基板の実装面に直交する方向）の寸法を効果的に削減できる利点がある。また、この種の光モジュールにおいても、前述したポリマー光導波路部材を使用することで、複数チャネルの光電変換システムを比較的容易に確立することができる。

特開２０００−６９２２２号公報 特開２００５−１１５３４６号公報

上述した従来のポリマー光導波路部材では、第１クラッド部の一表面に設けた複数の溝にコア部を形成しているから、コア部の個数（すなわちチャネル数）が増加するに伴い、第１クラッド部の寸法がコア部形成表面に沿った方向へ増加し、所定の寸法制約の下で１０チャネルを超えるような多チャネル構造の光導波路部材を作製することが困難となっていた。この点で、特許文献１に記載される構成は、一次元イメージセンサに関するものであるから、多チャネル化に伴うクラッド部の寸法増加は許容される。しかし、特許文献２に記載されるような一般の光伝送システムで用いられる光モジュールにおいては、光導波路部材の寸法増加を抑制しつつ、１０チャネルを超える多チャネル化を促進することが要求されている。

本発明の目的は、光導波路部材において、クラッド部の寸法増加を抑制しつつ、多チャネル化を促進できる光導波路部材を提供することにある。
本発明の他の目的は、光導波路部材を備えた光導波路組立体において、全体の寸法増加を抑制しつつ、多チャネル化を促進できる光導波路組立体を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、光導波路部材を備えた光モジュールにおいて、全体の寸法増加を抑制しつつ、多チャネル化を促進できる光モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに接合される第１クラッド部及び第２クラッド部と、第１及び第２クラッド部の間に形成される複数のコア部とを備える光導波路部材において、第１クラッド部は、第１表面、第１表面の反対側の第２表面、並びに第１及び第２表面の双方に直交する方向へ延びる第１端面を有し、第１及び第２表面の各々に複数個ずつ、第１端面に直交する方向へ延びる溝が設けられる主部分と、第１端面の反対側で主部分に一体に連結される副部分であって、主部分の第１及び第２表面の双方に斜交する方向へ延びる反射面、並びに反射面に斜交するとともに主部分の第１端面に直交する方向へ延びる第２端面を有する副部分とを備え、複数のコア部は、第１クラッド部の主部分の第１表面に設けた複数個の溝に沿って形成される第１群のコア部と、第１クラッド部の主部分の第２表面に設けた複数個の溝に沿って形成される第２群のコア部とを含み、第２クラッド部は、第１クラッド部の主部分の第１表面及び第２表面にそれぞれ形成した第１群のコア部及び第２群のコア部を覆って、第１及び第２表面に接合され、第１クラッド部の主部分の第１表面に形成した第１群のコア部と、第１クラッド部の主部分の第２表面に形成した第２群のコア部とは、第１群のコア部を伝搬する光と第２群のコア部を伝搬する光とが、いずれも反射面で反射されて第１クラッド部の副部分を互いに交差して伝搬する位置に配置され、第１クラッド部の主部分の第１及び第２表面に設けた複数個の溝の各々は、副部分の反射面に対向する側の長手方向端に、反射面に向かって弧状に膨出する湾曲端面を有し、湾曲端面に沿って、複数のコア部の各々の長手方向端に、コア部を伝搬する光に対し凸レンズ状に機能するコア端面が形成されること、を特徴とする光導波路部材を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路部材において、第１クラッド部の主部分の第１端面に、複数のレンズ面が形成され、それらレンズ面は、第１表面に形成した第１群のコア部及び第２表面に形成した第２群のコア部のそれぞれを伝搬する光が、個別に透過する位置に配置される、光導波路部材を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光導波路部材において、第１クラッド部の副部分の第２端面に、複数のレンズ面が形成され、それらレンズ面は、第１表面に形成した第１群のコア部及び第２表面に形成した第２群のコア部のそれぞれを伝搬するとともに反射面で反射される光が、個別に透過する位置に配置される、光導波路部材を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路部材を複数個備える光導波路組立体であって、それら光導波路部材は、１つの光導波路部材の主部分の第１表面と、他の１つの光導波路部材の主部分の第２表面とを互いに対向させて、積み重ねた状態に組み合わされること、を特徴とする光導波路組立体を提供する。

請求項５に記載の発明は、複数の光素子が実装される実装面を有する回路基板と、回路基板の実装面に設置され、複数の光素子のそれぞれに作用する光を実装面に平行な方向へ導く光導波路部材とを具備する光モジュールにおいて、光導波路部材が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路部材であり、第１クラッド部の副部分の第２端面が、回路基板に実装された複数の光素子に近接かつ対向して配置されること、を特徴とする光モジュールを提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光モジュールにおいて、複数の光素子が、複数の発光素子と複数の受光素子とを含み、光導波路部材の第１クラッド部の主部分の第１表面に形成した第１群のコア部が、複数の発光素子のそれぞれから発光される光を伝搬し、光導波路部材の第１クラッド部の主部分の第２表面に形成した第２群のコア部が、複数の受光素子のそれぞれに受光される光を伝搬する、光モジュールを提供する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光モジュールにおいて、回路基板の実装面上で、複数の発光素子は、複数の受光素子よりも、光導波路部材の第１クラッド部の主部分の第１端面に近い位置に配置される、光モジュールを提供する。

請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、光導波路部材は、第１クラッド部の主部分の第２表面と、回路基板の実装面との間に、光素子及び光素子の駆動素子を収容する空隙を形成する基台部をさらに有する、光モジュールを提供する。

請求項９に記載の発明は、請求項５〜８のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、回路基板に実装され、回路基板上で複数の光素子に接続される電気コネクタをさらに具備する、光モジュールを提供する。

請求項１０に記載の発明は、請求項５〜８のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、回路基板の周縁に沿って設けられ、回路基板上で複数の光素子に個別に接続される複数の端子をさらに具備する、光モジュールを提供する。

請求項１１に記載の発明は、請求項５〜１０のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、光導波路部材は、複数の光ファイバを有する光コネクタに接続され、光コネクタの複数の光ファイバが、複数のコア部に個別に光接続される、光モジュールを提供する。

請求項１２に記載の発明は、クラッド部と、クラッド部に形成される複数のコア部とを備える光導波路部材において、クラッド部は、第１の配列を有する複数の第１溝及び該第１の配列から平行に離間した第２の配列を有する複数の第２溝を有する主部分と、主部分に隣接して形成される副部分であって、主部分の複数の第１及び第２溝の延長方向に斜交する方向へ延びる反射面を有する副部分とを備え、複数のコア部は、クラッド部の主部分の複数の第１溝に形成される第１群のコア部と、クラッド部の主部分の複数の第２溝に形成される第２群のコア部とを含み、第１群のコア部と第２群のコア部とは、第１群のコア部を伝搬する光と第２群のコア部を伝搬する光とが、いずれも反射面で反射されてクラッド部の副部分を互いに交差して伝搬する位置に配置され、第１クラッド部の主部分の複数の第１及び第２溝の各々は、副部分の反射面に対向する側の長手方向端に、反射面に向かって弧状に膨出する湾曲端面を有し、湾曲端面に沿って、複数のコア部の各々の長手方向端に、コア部を伝搬する光に対し凸レンズ状に機能するコア端面が形成されること、を特徴とする光導波路部材を提供する。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の光導波路部材において、クラッド部の主部分は、副部分とは反対側で、複数の第１及び第２溝の延長方向に交差する方向へ延びる第１端面を有し、第１端面に、第１及び第２群のコア部のそれぞれを伝搬する光が個別に透過する複数のレンズ面が形成される、光導波路部材を提供する。

請求項１４に記載の発明は、請求項１２又は１３に記載の光導波路部材において、クラッド部の副部分は、主部分とは反対側で、反射面に斜交する方向へ延びる第２端面を有し、第２端面に、第１及び第２群のコア部のそれぞれを伝搬する光が個別に透過する複数のレンズ面が形成される、光導波路部材を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、第１クラッド部の主部分の両面（第１及び第２表面）に、それぞれ第１群及び第２群のコア部を形成しているから、コア部の個数（すなわちチャネル数）の増加に対比して、第１クラッド部の第１及び第２表面に沿った方向への寸法増加を効果的に抑制できる。したがって、所定の寸法制約の下でも、１０チャネルを超えるような多チャネル構造の光導波路部材を、比較的容易に作製できる。このような光導波路部材を、一般の光伝送（光電変換）システムで用いられる光モジュールで使用すれば、モジュールケースの寸法増加を抑制しつつ、１０チャネルを超える多チャネル構造化を促進できる。
また、第１群のコア部と第２群のコア部とが、第１クラッド部の主部分の板厚方向（すなわち第１及び第２表面に直交する方向）に見て、互いに整合する位置にそれぞれ形成されることになるから、２本の多心光フラットケーブルを一括接続可能な既存の光コネクタを光導波路部材に接続できる。結果として、既存コネクタを使用して光伝送（光電変換）システムを構築できるので、コスト的に有利である。
また、反射面に対向する側の各コア部のコア端面から出射された光は、コア端面が凸レンズ状に機能することにより、広がりを効果的に抑制されて副部分を伝搬するから、隣り合う光同士が干渉することなく副部分の第２端面に到達する。その結果、伝達される信号のノイズが効果的に除去される。

請求項２に記載の発明によれば、別部品としてのレンズを用意する必要がなくなり、光導波路部材を備えた光伝送（光電変換）システムの構成が簡略化される。

請求項３に記載の発明によれば、別部品としてのレンズを用意する必要がなくなり、光導波路部材を備えた光伝送（光電変換）システムの構成が簡略化される。

請求項４に記載の発明によれば、光導波路部材を備えた光導波路組立体において、全体の寸法増加を抑制しつつ、多チャネル化を促進できる。

請求項５に記載の発明によれば、光導波路部材を備えた光モジュールにおいて、全体の寸法増加を抑制しつつ、多チャネル化を促進できる。

請求項６に記載の発明によれば、１台の光モジュールで光信号の送受信の双方に対応することが可能になる。

請求項７に記載の発明によれば、複数の受光素子が、光の伝搬経路であるコア部から遠い位置に配置されるので、受光素子に対するノイズを効果的に削減できる。

請求項８に記載の発明によれば、回路基板の寸法増加を効果的に抑制できる。

請求項９又は１０に記載の発明によれば、光モジュールを外部の電気回路に着脱可能に接続できる。

請求項１１に記載の発明によれば、光モジュールを外部の光ケーブルに着脱可能に接続できる。

請求項１２、１３、１４に記載の発明によれば、それぞれ、請求項１、２、３に記載の発明と同等の作用効果が奏される。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明の第１の実施形態による光導波路部材１０の斜視図、図２は、図１とは異なる方向から示す光導波路部材１０の斜視図、図３は、光導波路部材１０の断面図、図４は、光導波路部材１０の４面図である。

光導波路部材１０は、互いに接合される第１クラッド部１２及び第２クラッド部１４と、第１及び第２クラッド部１２、１４の間に形成される複数のコア部１６とを備える（図３）。光導波路部材１０はさらに、第１クラッド部１２、第２クラッド部１４及び複数のコア部１６を含む導波構造領域を実質的に包囲して固定的に支持する基台部１８を備える（図１及び図２）。第１クラッド部１２と基台部１８とは、後述する金型成形工程により一体成形されることが好ましいが、別部品として成形されて後工程で互いに連結される構成としても良い。

第１クラッド部１２は、平板状の主部分２０と、主部分２０の一側縁に沿って形成されるプリズム状の副部分２２とを備える。主部分２０と副部分２２とは、後述する金型成形工程により互いに一体に成形される。第クラッド部１２の主部分２０は、その平板状の主領域に、第１表面２４と、第１表面２４の反対側の第２表面２６とを有する。さらに主部分２０は、副部分２２が形成される側縁の反対側の他側縁に沿って、鉛直方向への張出壁２８を一体に備え、張出壁２８の外側に、第１及び第２表面２４、２６の双方に直交する方向へ延びる第１端面３０を有する。そして、第１及び第２表面２４、２６の各々に複数個（図では１２個）ずつ、第１端面３０に直交する方向へ直線状に延びる溝３２（図３）が、平行かつ等間隔配置で設けられる。

第１クラッド部１２の副部分２２は、主部分２０の第１端面３０の反対側に位置して第１及び第２表面２４、２６の双方に斜交する方向へ延びる反射面３４と、反射面３４に斜交するとともに主部分２０の第１端面３０に直交する方向へ延びる第２端面３６とを有する。反射面３４は、主部分２０の第１表面２４に対して鈍角（１３５°）を成すとともに、第２表面２６に対して鋭角（４５°）を成すように方向付けされる。第２端面３６は、反射面３４に鋭角（４５°）を成して対向する位置に配置される。

複数のコア部１６は、第１クラッド部１２の主部分２０の第１表面２４に設けた複数個の溝３２に沿って形成される第１群のコア部１６Ａと、第１クラッド部１２の主部分２０の第２表面２６に設けた複数個の溝３２に沿って形成される第２群のコア部１６Ｂとを含む。それらコア部１６（１６Ａ、１６Ｂ）は、いずれも直線状に延びる線状要素であり、第１クラッド部１２の複数個の溝３２のそれぞれに個別に、密に収容して配置される。第１クラッド部１２の第１及び第２表面２４、２６を平面図的に見たときに、第１群及び第２群のコア部１６Ａ、１６Ｂはいずれも、第１クラッド部１２の第１端面３０及び反射面３４に直交する方向へ直線状に延長される（図４（ａ）、（ｂ））。

第２クラッド部１４は、第１クラッド部１２の主部分２０の第１表面２４及び第２表面２６にそれぞれ形成した第１群のコア部１６Ａ及び第２群のコア部１６Ｂを覆って、第１及び第２表面２４、２６のそれぞれに接合される。これにより、個々のコア部１６Ａ、１６Ｂが、その延長方向に沿って光を伝搬する光導波路として機能する。なお、第２クラッド部１４は、実質的透明又は半透明のシート状要素であり、図１、図２、図４では図示省略している。

光導波路部材１０においては、第１クラッド部１２の主部分２０の第１表面２４に形成した第１群のコア部１６Ａを伝搬する光Ｌ１と、第１クラッド部１２の主部分２０の第２表面２６に形成した第２群のコア部１６Ｂを伝搬する光Ｌ２とが、いずれも第１クラッド部１２の副部分２２の反射面３４で直角に反射されて、副部分２２を伝搬するように構成される（図３に二点鎖線で示す）。この場合、光Ｌ１、Ｌ２の伝搬方向は任意であり、例えば光Ｌ１と光Ｌ２とが、互いに同一方向に伝搬される構成に限らず、互いに反対方向へ伝搬される構成とすることもできる。したがって、第１クラッド部１２の主部分２０の第１端面３０と副部分２２の第２端面３６とは、第１クラッド部１２に対する光Ｌ１又は光Ｌ２の入射面又は出射面として機能する。

上記構成を有する光導波路部材１０では、第１クラッド部１２の主部分２０の両面（第１及び第２表面２４、２６）に、それぞれ第１群及び第２群のコア部１６Ａ、１６Ｂを形成しているから、コア部１６の個数（すなわちチャネル数）の増加に対比して、第１クラッド部１２の第１及び第２表面２４、２６に沿った方向への寸法増加を効果的に抑制できる。したがって、所定の寸法制約の下でも、１０チャネルを超えるような多チャネル構造の光導波路部材１０（図示実施形態では２４チャネル）を、比較的容易に作製できる。このような光導波路部材１０を、一般の光伝送（光電変換）システムで用いられる光モジュールで使用すれば、後述するように、モジュールケースの寸法増加を抑制しつつ、１０チャネルを超える多チャネル構造化を促進できる。

光導波路部材１０は、高分子材料から金型成形工程を経て作製できる。この場合、まず第１クラッド部１２及び基台部１８を、金型内で、所望の樹脂材料から所定形状に成形すると同時に、第１クラッド部１２の主部分２０の第１及び第２表面２４、２６の所定位置に、複数の溝３２を所要の線状パターンで形成する。このようにして成形した第１クラッド部１２に対し、第１クラッド部１２の樹脂材料とは異なるコア部１６の樹脂材料（好ましくは熱又は光硬化性）で、複数の溝３２の各々を十分に充填する。また別途、第１クラッド部１２と同一の樹脂材料から、第２クラッド部１４を２枚のシート状に成形する。次にこれら第２クラッド部１４を、複数のコア部１６の全体を覆うようにして、第１クラッド部１２の第１及び第２表面２４、２６に積層して接合する。この状態で、コア部１６が完全に固化することにより、光導波路部材１０が作製される。

このような金型成形工程により、光導波路部材１０は、複数のコア部１６を有する多チャネル構造化を促進でき、また、第１クラッド部１２の副部分２２の外面所望部位に、高精度の反射面３４を比較的容易に成形できる。さらに、図２〜図４に示すように、第１クラッド部１２の主部分２０の第１端面３０及び副部分２２の第２端面３６に、個々のコア部１６に対する第１クラッド部１２の光の入射／出射端面となる凸レンズ状の集光レンズ面３８、４０を、比較的容易に高精度に作製できる。それにより、別部品としてのレンズを用意する必要がなくなり、光導波路部材１０を備えた光伝送（光電変換）システムの構成が簡略化される。

第１クラッド部１２の第１端面３０に形成される複数のレンズ面３８は、第１表面２４に形成した第１群のコア部１６Ａ及び第２表面２６に形成した第２群のコア部１６Ｂのそれぞれを伝搬する光Ｌ１、Ｌ２が、張出壁２８内を直線状に伝搬して個別に透過する位置に、２段アレイ状に配置される。同様に、第１クラッド部１２の第２端面３６に形成される複数のレンズ面４０は、第１表面２４に形成した第１群のコア部１６Ａ及び第２表面２６に形成した第２群のコア部１６Ｂのそれぞれを伝搬するとともに反射面３４で反射される光Ｌ１、Ｌ２が、副部分２２内を伝搬して個別に透過する位置に、２段アレイ状に配置される。なお、光導波路部材１０の用途に応じて、第１クラッド部１２の第１端面３０及び第２端面３６の少なくとも一方に、集光用のレンズ面３８、４０を形成することができる。

図示実施形態では、第１クラッド部１２の主部分２０の第１表面２４に形成した第１群のコア部１６Ａと、第１クラッド部１２の主部分２０の第２表面２６に形成した第２群のコア部１６Ｂとは、第１群のコア部１６Ａの各々を伝搬する光Ｌ１と第２群のコア部１６Ｂの各々を伝搬する光Ｌ２とが、第１クラッド部１２の副部分２２内で互いに交差して副部分２２を伝搬する位置に配置される（図３）。これは、第１群のコア部１６Ａと第２群のコア部１６Ｂとが、第１クラッド部１２の主部分２０の板厚方向（すなわち第１及び第２表面２４、２６に直交する方向）に見て、互いに整合する位置にそれぞれ形成されることを意味する。この場合、第１クラッド部１２の第１及び第２端面３０、３６のそれぞれに形成される複数のレンズ面３８、４０は、２行多列の行列状に配置される（図４（ｂ）、（ｃ））。

このような構成によれば、２本の多心光フラットケーブルを一括接続可能な既存の光コネクタ（後述する）を、光導波路部材１０に接続することができる。つまり、光導波路部材１０を備えた光モジュール（後述する）で、既存コネクタを使用して光伝送（光電変換）システムを構築できるので、コスト的に有利である。

上記構成を有する光導波路部材１０は、複数個を組み合わせることで、さらなる多チャネル構造に容易に対応することができる。図５は、２個の光導波路部材１０を備える本発明の一実施形態による光導波路組立体５０を示す。光導波路組立体５０が備える２個の光導波路部材１０は、第１クラッド部１２の主部分２０及び副部分２２の寸法が比較的小さい下段部材１０Ａと、同主部分２０及び副部分２２の寸法が比較的大きい上段部材１０Ｂとを含む。このような寸法の違い以外は、光導波路部材１０Ａ、１０Ｂの構成は、図１〜図４を参照して説明した光導波路部材１０と実質的に同一であり、対応する構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。

光導波路組立体５０は、２個の光導波路部材１０Ａ、１０Ｂを、下段の光導波路部材１０Ａにおける第１クラッド部１２の主部分２０の第１表面２４と、上段の光導波路部材１０Ｂにおける第１クラッド部１２の主部分２０の第２表面２６とを互いに対向させて、積み重ねた状態に組み合わせて構成される。ここで図示のように、下段の光導波路部材１０Ａの第１表面２４と上段の光導波路部材１０Ｂの第２表面２６とが可及的に接近可能な形状に、各光導波路部材１０Ａ、１０Ｂを作製することにより、全体の高さ方向への寸法増加をある程度少なくすることができる。このような構成を有する光導波路組立体５０を光モジュールに組み込めば、寸法増加を最小限に抑えつつ、光モジュールの一層の多チャネル化（図示実施形態では４８チャネル）が実現される。

図６は、図１〜図４に示す光導波路部材１０を内蔵した本発明の一実施形態による光モジュール６０を示す。光モジュール６０は、複数の光素子６２、６４が実装される実装面６６ａを有する回路基板６６と、回路基板６６の実装面６６ａに設置され、複数の光素子６２、６４のそれぞれの光電変換作用（すなわち発光作用又は受光作用）に関わる光Ｌ１、Ｌ２を実装面６６ａに平行な方向へ導く光導波路部材１０とを備えて構成される。光モジュール６０はさらに、回路基板６６に設置され、個々の光素子６２、６４に対し電気信号を送受する外部の電気回路（図示せず）に着脱自在に接続される電気コネクタ６８と、個々の光素子６２、６４に対し光信号を送受する外部の光ケーブル７０に装着され、光導波路部材１０に着脱自在に接続される光コネクタ７２と、回路基板６６、光導波路部材１０、電気コネクタ６８及び光コネクタ７２を収容するモジュールケース７４とを備える。

光モジュール６０に内蔵される光導波路部材１０は、第１クラッド部１２の副部分２２の第２端面３６が、回路基板６６に実装された複数の光素子６２、６４に近接かつ対向するように、実装面６６ａの所定位置に配置される。複数の光素子６２、６４は、回路基板６６の実装面６６ａ上で（紙面に直交する方向へ）整列する第１群の光素子６２と第２群の光素子６４とを含む。光導波路部材１０は、第１群のコア部１６Ａを伝搬する光Ｌ１が、第１クラッド部１２の第２端面３６に設けた複数のレンズ面４０を介して第１群の光素子６２に作用し、また第２群のコア部１６Ｂを伝搬する光Ｌ２が、第１クラッド部１２の第２端面３６に設けた複数のレンズ面４０を介して第２群の光素子６４に作用するように構成される。

上記構成を有する光モジュール６０は、光導波路部材１０により、回路基板６６に実装した複数の光素子６２、６４に対し、実装面６６ａに直交する方向へ作用する（すなわち発光又は受光する）光を、実装面６６ａに平行な方向へ伝搬させて、光ケーブル７０に装着した光コネクタ７２との間に着脱自在な光接続を形成できるので、特にモジュールケース７４の高さ方向（回路基板６６の実装面６６ａに直交する方向）の寸法を効果的に削減できる。また、前述した作用効果を奏する光導波路部材１０を使用することで、全体の寸法増加を抑制しつつ、１０チャネルを超える多チャネルの光電変換システムを確立できる。この光電変換システムでは、２本の多心光フラットケーブル７０を一括接続可能な既存の光コネクタ７２を使用できるので、コスト的に有利である。

光モジュール６０では、複数の光素子６２、６４のうち、第１群の光素子６２の各々を半導体レーザ等の発光素子から構成し、第２群の光素子６４の各々を光センサ等の受光素子から構成することができる。この場合、光導波路部材１０の第１クラッド部１２の主部分２０の第１表面２４に形成した第１群のコア部１６Ａが、複数の発光素子６２のそれぞれから発光される光Ｌ１を伝搬し、光導波路部材１０の第１クラッド部１２の主部分２０の第２表面２６に形成した第２群のコア部１６Ｂが、複数の受光素子６４のそれぞれに受光される光Ｌ２を伝搬する。このように、光モジュール６０によれば、１台で光信号の送受信の双方に対応することが可能になる。

上記構成においては、回路基板６６の実装面６６ａ上で、第１群の光素子６２を構成する複数の発光素子６２は、第２群の光素子６４を構成する複数の受光素子６４よりも、光導波路部材１０の第１クラッド部１２の主部分２０の第１端面３０に近い位置（つまり光コネクタ７２に近い位置）に配置されることが好ましい。このような構成によれば、複数の受光素子６４が、光の伝搬経路であるコア部１６から遠い位置に配置されるので、受光素子６４に対するノイズを効果的に削減できる。

また、図示のように、好ましくは光導波路部材１０は、基台部１８が、第１クラッド部１２の主部分２０の第２表面２６と回路基板６６の実装面６６ａとの間に、複数の光素子６２、６４だけでなく、それら光素子６２、６４のそれぞれの駆動素子（例えば集積回路）７６を収容する空隙７８を形成するように構成される。その目的で、光導波路部材１０は、基台部１８の底面１８ａと第１クラッド部１２の第２表面２６との間に、駆動素子７６を収容するに十分な段差を有する（図３及び図４（ｄ）参照）。このような構成により、回路基板６６の寸法増加を効果的に抑制することができる。

さらに、図６に示すように、光モジュール６０では、光導波路部材１０の高さ方向寸法を、既存のフラット形状の光コネクタ７２の高さ方向寸法に合致させることができるので、モジュールケース７４内の遊休空間を可及的に削減できる。この場合、回路基板６６の実装面６６に光コネクタ７２を載置できる領域を設ければ、光コネクタ７２による光接続の安定性を向上させることができる。なお、光モジュール６０では、光導波路部材１０の代わりに、図５に示す光導波路組立体５０を用いることもできる。

図７及び図８は、本発明の他の実施形態による光モジュール８０を示す。光モジュール８０は、上記した光モジュール６０を実施可能レベルに具体化したものであって、光モジュール６０と実質的同一の基本構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通の参照符号を付して、その説明を省略する。

光モジュール８０は、光導波路部材１０及び電気コネクタ６８を実装した回路基板６６を、モジュールケース７４に内蔵して構成される。モジュールケース７４は、長手方向両端に開口７４ａ、７４ｂを有する筒状部材であり、回路基板６６が、一端の開口７４ａに光導波路部材１０を隣接させるとともに他端の開口７４ｂに電気コネクタ６８を隣接させて、モジュールケース７４の内部空間に固定される。この状態で、モジュールケース７４の開口７４ａを通して、光導波路部材１０の第１端面３０に２段アレイ状に配置される複数のレンズ面３８（図４）に容易に接近でき、また、モジュールケース７４の開口７４ｂを通して、電気コネクタ６８が有する複数の接触子８２に容易に接近できる。

上記した光モジュール８０には、光ケーブル８４の線端に装着した光コネクタ８６が、着脱可能に取り付けられるようになっている。光コネクタ８６は、図９に示すように、複数の光ファイバ８８（図９（ｂ））を２行多列の行列状配置（個々のファイバ端面８８ａを示す）で固定支持するファイバ支持部材９０を備え、ファイバ支持部材９０が、それら光ファイバ８８を対応配置で内蔵するフラット形状の光ケーブル８４に装着される。

光コネクタ８６は、複数のファイバ端面８８ａが行列状配置で露出するファイバ支持部材９０の一端面９０ａを、モジュールケース７４の開口７４ａを通して、２段アレイ状配置の複数のレンズ面３８（図４）を有する光導波路部材１０の第１端面３０に、適正に位置決めして対面させた状態で、モジュールケース７４に着脱可能に取り付けられる（図８）。この状態で、光コネクタ８６に設けられる複数のファイバ端面８８ａが、光導波路部材１０の複数のレンズ面３８に、個別に心合わせした状態で正確に整列配置され、それにより、光コネクタ８６の複数の光ファイバ８８が、光導波路部材１０の複数のコア部１６に個別に光接続される。このようにして、多心の光ケーブル８４が有する複数の光ファイバ８８が、光コネクタ８６及び光導波路部材１０を介して、回路基板６６に実装した複数の光素子６２、６４（図６）に光接続される。

電気コネクタ６８は、その複数の接触子８２を、回路基板６６の表裏両面に形成した複数の導体端末（図示せず）に個別に接続した状態で、回路基板６６の外縁領域に実装される。それにより、電気コネクタ６８は、回路基板６６が有する複数の導体（図示せず）を通して、複数の光素子６２、６４（図６）に電気的に接続される。光モジュール８０は、光コネクタ８６を介して光ケーブル８４に接続した状態で、電気コネクタ６８を介して外部の電気回路（図示せず）に接続される。このような構成を有する光モジュール８０は、前述した光モジュール６０と同等の作用効果を奏する。

上記光モジュール８０は、回路基板６６を外部の電気回路に接続するための接続構造として、上記した電気コネクタ６８以外の接続構造を採用できる。例えば図１０（ａ）に示すように、回路基板６６の一表面（実装面６６ａ）に形成した複数の導体端末（図示せず）に個別に接続されるライトアングル型の複数の接触子８２´を有する電気コネクタ６８´を、回路基板６６の外縁領域に実装して用いることができる。或いは図１０（ｂ）に示すように、電気コネクタを用いずに、回路基板６６の実装面６６ａの周縁６６ｂに沿って設けられ、回路基板６６上で複数の光素子６２、６４（図６）に個別に接続される複数の端子９２を、外部の電気回路への接続構造として採用することもできる。

前述したように、本発明の第１実施形態による光導波路部材１０は、第１クラッド部１２の主部分２０の第１及び第２表面２４、２６に形成した複数のコア部１６Ａ、１６Ｂを伝搬する光Ｌ１、Ｌ２が、いずれも反射面３４で反射されて第１クラッド部１２の副部分２２を伝搬するように構成される（図３）。したがって、例えば、反射面３４に対向する側の各コア部１６Ａ、１６Ｂのコア端面から出射された光Ｌ１、Ｌ２は、副部分２２の第２端面３６に形成した各レンズ面４０に到達するまでの間、比較的長い距離に渡って、副部分２２内で広がりを実質的に制限されることなく伝搬する。その結果、反射面３４に向かって各コア部１６Ａ、１６Ｂから出射された光Ｌ１、Ｌ２は、副部分２２を伝搬する間に徐々に拡開し、第２端面３６に到達する頃には隣り合う光同士が干渉して、伝達される信号にノイズが生じる恐れがある。

図１１及び図１２は、このような不都合を回避し得る本発明の第２の実施形態による光導波路部材１００を示す。第２実施形態による光導波路部材１００は、各コア部１６Ａ、１６Ｂのコア端面の構成以外は、前述した第１実施形態による光導波路部材１０と実質的に同一の基本構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通の参照符号を付して、その説明を省略する。

光導波路部材１００では、第１クラッド部１２の主部分２０の第１及び第２表面２４、２６に設けた複数個の溝３２の各々が、副部分２２の反射面３４に対向する側の長手方向端に、反射面３４に向かって弧状に膨出する湾曲端面１０２を有して形成される。そして、個々の溝３２に形成されるコア部１６Ａ、１６Ｂには、副部分２２の反射面３４に対向する側の各々の長手方向端に、溝３２の湾曲端面１０２に対応して、各コア部１６Ａ、１６Ｂを伝搬する光Ｌ１、Ｌ２に対し凸レンズ状に機能するコア端面１０４が形成される。

このような構成を有する光導波路部材１００によれば、反射面３４に対向する側の各コア部１６Ａ、１６Ｂのコア端面１０４から出射された光Ｌ１、Ｌ２は、コア端面１０４が凸レンズ状に機能することにより、広がりを効果的に抑制され、好ましくは実質的平行光として副部分２２を伝搬する（図１３参照）。したがって、反射面３４に向かって各コア部１６Ａ、１６Ｂから出射された光Ｌ１、Ｌ２は、実質的平行光の状態で、隣り合う光同士が干渉することなく、副部分２２の第２端面３６に形成した各レンズ面４０に到達する。その結果、伝達される信号のノイズを効果的に除去できる。なお、各コア部１６Ａ、１６Ｂのコア端面１０４の湾曲度合いを適当に選択することにより、コア端面１０４から出射される光Ｌ１、Ｌ２に対する広がり抑制効果を調整できる。

上記構成において、第１クラッド部１２の主部分２０の第１及び第２表面２４、２６に設けられる複数個の溝３２を、前述した金型成形工程によって形成する場合には、型の抜きを考慮すれば、各溝３２の湾曲端面１０２は、図１１（ｂ）に示すように、溝深さ方向へは湾曲しない二次元曲面として形成されることになる。このような二次元の湾曲端面１０２に対応して形成される各コア部１６Ａ、１６Ｂのコア端面１０４は、図１２及び図１３から理解されるように、主部分２０の第１及び第２表面２４、２６に平行な横方向への光の広がりを抑制することはできるものの、主部分２０の第１及び第２表面２４、２６に直交する縦方向への光の広がりを抑制することが困難である。しかし、例えば図２に示すように、副部分２２の第２端面３６上で隣り合うレンズ面４０の間隔は、主部分２０の第１及び第２表面２４、２６に平行な横方向への間隔の方が、主部分２０の第１及び第２表面２４、２６に直交する縦方向への間隔よりも著しく狭くなっている。したがって、各コア部１６Ａ、１６Ｂのコア端面１０４が図示のような二次元の湾曲形状を有する構成であっても、反射面３４に向かって複数のコア部１６Ａ、１６Ｂから出射された光Ｌ１、Ｌ２の間の干渉を確実に防止して、伝達される信号のノイズを効果的に除去できる。

以上、本発明の幾つかの好適な実施形態を説明したが、本発明は、図示実施形態に限定されず、様々な修正を施すことができる。例えば、光導波路部材のコア部は、要求される機能（光スイッチ、光カプラ等）に応じた様々な構造を有することができる。また、光導波路部材には、光接続において有効な種々の機能要素（例えば位置決め孔１０６（図１）等）を一体的に設けることができる。それにより、光学系を構築する部品点数及び構築コストを削減できる。さらに、光導波路部材の製造方法としては、金型成形だけでなく、切削等の機械加工を採用することもできる。

なお、図示実施形態による光導波路部材１０、１００は、第１クラッド部１２と第２クラッド部１４とが同一の樹脂材料から作製されて互いに接合されるものであるから、製品外観上は、１つのクラッド部を備えるものと見做すことができる。そのような観点で、本発明に係る光導波路部材の特徴的構成を表現すれば、クラッド部（１２、１４）と、クラッド部に形成される複数のコア部（１６）とを備える光導波路部材において、クラッド部は、第１の配列を有する複数の第１溝（３２）及び第１の配列から平行に離間した第２の配列を有する複数の第２溝（３２）を有する主部分（２０）と、主部分に隣接して形成される副部分（２２）であって、主部分の複数の第１及び第２溝の延長方向に斜交する方向へ延びる反射面（３４）を有する副部分とを備え、複数のコア部は、クラッド部の主部分の複数の第１溝に形成される第１群のコア部（１６Ａ）と、クラッド部の主部分の複数の第２溝に形成される第２群のコア部（１６Ｂ）とを含み、第１群のコア部を伝搬する光（Ｌ１）と第２群のコア部を伝搬する光（Ｌ２）とが、いずれも反射面で反射されてクラッド部の副部分を伝搬することを特徴とするものとなる。

この場合、クラッド部の主部分は、副部分とは反対側で、複数の第１及び第２溝の延長方向に交差する方向へ延びる第１端面（３０）を有し、この第１端面に、第１及び第２群のコア部のそれぞれを伝搬する光が個別に透過する複数のレンズ面（３８）が形成される構成とすることができる。また、クラッド部の副部分は、主部分とは反対側で、反射面に斜交する方向へ延びる第２端面（３６）を有し、この第２端面に、第１及び第２群のコア部のそれぞれを伝搬する光が個別に透過する複数のレンズ面（４０）が形成される構成とすることができる。さらに、第１クラッド部の主部分の複数の第１及び第２溝の各々は、副部分の反射面に対向する側の長手方向端に、反射面に向かって弧状に膨出する湾曲端面（１０２）を有し、この湾曲端面に沿って、複数のコア部の各々の長手方向端に、コア部を伝搬する光に対し凸レンズ状に機能するコア端面（１０４）が形成される構成とすることもできる。

本発明の第１実施形態による光導波路部材の斜視図である。 図１の光導波路部材を、図１とは異なる方向から示す斜視図である。 図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った光導波路部材の縦断面図である。 図１の光導波路部材の４面図で、それぞれ図３の（ａ）矢印ＩＩＩａから見た平面図、（ｂ）矢印ＩＩＩｂから見た平面図、（ｃ）矢印ＩＩＩｃから見た側面図、（ｄ）矢印ＩＩＩｄから見た側面図である。 本発明の一実施形態による光導波路組立体の、図３に対応する縦断面図である。 本発明の一実施形態による光モジュールの、図３に対応する縦断面図である。 本発明の他の実施形態による光モジュールを、光コネクタに接続した状態で示す斜視図であって、（ａ）全体構成、及び（ｂ）内部構造をそれぞれ示す。 図７の光モジュールの縦断面図である。 図７の光モジュールに接続可能な光コネクタの図であって、（ａ）全体構成を示す斜視図、及び（ｂ）主要部を示す拡大図である。 図７の光モジュールにおける内部構造の、（ａ）第１の変形例、及び（ｂ）第２の変形例をそれぞれ示す。 本発明の第２実施形態による光導波路部材の図であって、（ａ）全体構成を示す斜視図、及び（ｂ）主要部を示す拡大図である。 図１１の光導波路部材の主要部の、図３に対応する縦断面図である。 図１１の光導波路部材における光の進み方を説明する概略平面図である。

符号の説明

１０、１００ 光導波路部材
１２ 第１クラッド部
１４ 第２クラッド部
１６ コア部
１８ 基台部
２０ 主部分
２２ 副部分
２４ 第１表面
２６ 第２表面
３０ 第１端面
３２ 溝
３４ 反射面
３６ 第２端面
３８、４０ レンズ面
５０ 光導波路組立体
６０、８０ 光モジュール
６２ 光素子（発光素子）
６４ 光素子（受光素子）
６６ 回路基板
６６ａ 実装面
６８、６８´ 電気コネクタ
７２、８６ 光コネクタ
７４ モジュールケース
７６ 駆動素子
７８ 空隙
９２ 端子
１０２ 湾曲端面
１０４ コア端面

Claims (14)

1. 互いに接合される第１クラッド部及び第２クラッド部と、該第１及び第２クラッド部の間に形成される複数のコア部とを備える光導波路部材において、
   前記第１クラッド部は、
   第１表面、該第１表面の反対側の第２表面、並びに該第１及び第２表面の双方に直交する方向へ延びる第１端面を有し、該第１及び第２表面の各々に複数個ずつ、該第１端面に直交する方向へ延びる溝が設けられる主部分と、
   該第１端面の反対側で該主部分に一体に連結される副部分であって、該主部分の該第１及び第２表面の双方に斜交する方向へ延びる反射面、並びに該反射面に斜交するとともに該主部分の該第１端面に直交する方向へ延びる第２端面を有する副部分とを備え、
   前記複数のコア部は、前記第１クラッド部の前記主部分の前記第１表面に設けた前記複数個の溝に沿って形成される第１群のコア部と、前記第１クラッド部の前記主部分の前記第２表面に設けた前記複数個の溝に沿って形成される第２群のコア部とを含み、
   前記第２クラッド部は、前記第１クラッド部の前記主部分の前記第１表面及び前記第２表面にそれぞれ形成した前記第１群のコア部及び前記第２群のコア部を覆って、該第１及び第２表面に接合され、
   前記第１クラッド部の前記主部分の前記第１表面に形成した前記第１群のコア部と、前記第１クラッド部の前記主部分の前記第２表面に形成した前記第２群のコア部とは、該第１群のコア部を伝搬する光と該第２群のコア部を伝搬する光とが、いずれも前記反射面で反射されて前記第１クラッド部の前記副部分を互いに交差して伝搬する位置に配置され、
   前記第１クラッド部の前記主部分の前記第１及び第２表面に設けた前記複数個の溝の各々は、前記副部分の前記反射面に対向する側の長手方向端に、該反射面に向かって弧状に膨出する湾曲端面を有し、該湾曲端面に沿って、前記複数のコア部の各々の長手方向端に、該コア部を伝搬する光に対し凸レンズ状に機能するコア端面が形成されること、
   を特徴とする光導波路部材。
2. 前記第１クラッド部の前記主部分の前記第１端面に、複数のレンズ面が形成され、それらレンズ面は、前記第１表面に形成した前記第１群のコア部及び前記第２表面に形成した前記第２群のコア部のそれぞれを伝搬する光が、個別に透過する位置に配置される、請求項１に記載の光導波路部材。
3. 前記第１クラッド部の前記副部分の前記第２端面に、複数のレンズ面が形成され、それらレンズ面は、前記第１表面に形成した前記第１群のコア部及び前記第２表面に形成した前記第２群のコア部のそれぞれを伝搬するとともに前記反射面で反射される光が、個別に透過する位置に配置される、請求項１又は２に記載の光導波路部材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路部材を複数個備える光導波路組立体であって、それら光導波路部材は、１つの光導波路部材の前記主部分の前記第１表面と、他の１つの光導波路部材の前記主部分の前記第２表面とを互いに対向させて、積み重ねた状態に組み合わされること、を特徴とする光導波路組立体。
5. 複数の光素子が実装される実装面を有する回路基板と、該回路基板の該実装面に設置され、該複数の光素子のそれぞれの光電変換作用に関わる光を該実装面に平行な方向へ導く光導波路部材とを具備する光モジュールにおいて、
   前記光導波路部材が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路部材であり、
   前記第１クラッド部の前記副部分の前記第２端面が、前記回路基板に実装された前記複数の光素子に近接かつ対向して配置されること、
   を特徴とする光モジュール。
6. 前記複数の光素子が、複数の発光素子と複数の受光素子とを含み、前記光導波路部材の前記第１クラッド部の前記主部分の前記第１表面に形成した前記第１群のコア部が、該複数の発光素子のそれぞれから発光される光を伝搬し、前記光導波路部材の前記第１クラッド部の前記主部分の前記第２表面に形成した前記第２群のコア部が、該複数の受光素子のそれぞれに受光される光を伝搬する、請求項５に記載の光モジュール。
7. 前記回路基板の前記実装面上で、前記複数の発光素子は、前記複数の受光素子よりも、前記光導波路部材の前記第１クラッド部の前記主部分の前記第１端面に近い位置に配置される、請求項６に記載の光モジュール。
8. 前記光導波路部材は、前記第１クラッド部の前記主部分の前記第２表面と、前記回路基板の前記実装面との間に、前記光素子及び該光素子の駆動素子を収容する空隙を形成する基台部をさらに有する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の光モジュール。
9. 前記回路基板に実装され、該回路基板上で前記複数の光素子に接続される電気コネクタをさらに具備する、請求項５〜８のいずれか１項に記載の光モジュール。
10. 前記回路基板の周縁に沿って設けられ、該回路基板上で前記複数の光素子に個別に接続される複数の端子をさらに具備する、請求項５〜８のいずれか１項に記載の光モジュール。
11. 前記光導波路部材は、複数の光ファイバを有する光コネクタに接続され、該光コネクタの該複数の光ファイバが、前記複数のコア部に個別に光接続される、請求項５〜１０のいずれか１項に記載の光モジュール。
12. クラッド部と、該クラッド部に形成される複数のコア部とを備える光導波路部材において、
    前記クラッド部は、第１の配列を有する複数の第１溝及び該第１の配列から平行に離間した第２の配列を有する複数の第２溝を有する主部分と、該主部分に隣接して形成される副部分であって、該主部分の該複数の第１及び第２溝の延長方向に斜交する方向へ延びる反射面を有する副部分とを備え、
    前記複数のコア部は、前記クラッド部の前記主部分の前記複数の第１溝に形成される第１群のコア部と、前記クラッド部の前記主部分の前記複数の第２溝に形成される第２群のコア部とを含み、
    前記第１群のコア部と前記第２群のコア部とは、該第１群のコア部を伝搬する光と該第２群のコア部を伝搬する光とが、いずれも前記反射面で反射されて前記クラッド部の前記副部分を互いに交差して伝搬する位置に配置され、
    前記第１クラッド部の前記主部分の前記複数の第１及び第２溝の各々は、前記副部分の前記反射面に対向する側の長手方向端に、該反射面に向かって弧状に膨出する湾曲端面を有し、該湾曲端面に沿って、前記複数のコア部の各々の長手方向端に、該コア部を伝搬する光に対し凸レンズ状に機能するコア端面が形成されること、
    を特徴とする光導波路部材。
13. 前記クラッド部の前記主部分は、前記副部分とは反対側で、前記複数の第１及び第２溝の前記延長方向に交差する方向へ延びる第１端面を有し、該第１端面に、前記第１及び第２群のコア部のそれぞれを伝搬する光が個別に透過する複数のレンズ面が形成される、請求項１２に記載の光導波路部材。
14. 前記クラッド部の前記副部分は、前記主部分とは反対側で、前記反射面に斜交する方向へ延びる第２端面を有し、該第２端面に、前記第１及び第２群のコア部のそれぞれを伝搬する光が個別に透過する複数のレンズ面が形成される、請求項１２又は１３に記載の光導波路部材。

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