JP4730274B2 - 光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュール - Google Patents

Description

本発明は、レンズ部材に光導波路を結合した光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールに関する。詳しくは、光軸方向にテーパ形状を有した位置決め部と嵌合部の嵌合で、レンズ部材と光導波路の位置合わせを行うことで、位置決め部と嵌合突起の製作精度誤差を、位置精度に対する許容が大きい光軸方向の位置ずれに変換できるようにしたものである。

光学部品を実装する際に、発光素子等を実際に発光させて調芯を行うアクティブアライメントを行うことなく、自動的に調芯を行えるようにした光モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、光学部品としての光導波路を基板に実装すると共に、基板とハウジングに位置合わせ用の段差部を形成して、段差部同士を押し付けることで自動調芯を行えるようにした技術が提案されている。

また、光学部品としての発光素子及び受光素子を基板に実装すると共に、基板とハウジングに位置合わせ用の段差部を形成して、段差部同士を押し付けることで自動調芯を行えるようにし、かつ、ハウジングにマイクロレンズを実装した技術が提案されている。

特開２００１−３２４６３１号公報（図１，図２，図８）

従来の光モジュールでは、ハウジングを介してマイクロレンズと光導波路等の光学部品を結合する構成である。このため、マイクロレンズをハウジングに貼り合わせる精度と、ハウジングと光導波路を位置合わせする精度の２重の位置ずれ誤差が蓄積されるため、高精度な位置決めが困難であった。また、２度の実装工程が入るため、工数が増加し、製造コストの点でも不利である。

更に、ハウジングと光導波路の位置合わせを行うための段差部を、光導波路を実装しているシリコン基板を異方性エッチングすることによって形成しており、位置合わせ用の段差部は、光軸に垂直な方向にテーパ形状を有している。

このように光軸に垂直な方向にテーパ形状を有した段差部で位置合わせをしようとすると、段差の幅やそこに嵌め合わせる突起の幅の製作精度の誤差によって、位置ずれトレランスの厳しい光軸垂直方向に位置ずれを生じてしまい、高精度な位置決めが困難である。

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、レンズと光導波路を簡単な構成で高精度に位置合わせできる光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の光結合器は、少なくとも１個のレンズを有したレンズ部材と、光が伝搬される少なくとも１本以上のコアを有し、光が出射または入射するコアのコア端面がレンズに合わせて配置され、コアをレンズと光学的に結合させてレンズ部材と接合される光導波路と、レンズ部材と光導波路の接合箇所のレンズ部材に凸部を形成して構成される嵌合部と、レンズ部材と光導波路の接合箇所の光導波路に嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、レンズ及びコアのコア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、光導波路は、アンダークラッドの上面にコアが形成され、コアが形成されたアンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、嵌合部と前記位置決め部は、少なくとも一部が前記光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接し、位置決め部は、オーバークラッドが除去されて、コアを形成する薄膜が露出しており、コアを形成する薄膜を前記テーパ形状にパターニングして形成されていることを特徴とする。

本発明の光コネクタは、少なくとも１個のレンズを有したレンズ部材と、光が伝搬される少なくとも１本以上のコアを有し、光が出射または入射するコアのコア端面がレンズに合わせて配置され、コアをレンズと光学的に結合させてレンズ部材と接合される光導波路と、光導波路のコアを介してレンズ部材と結合される光ファイバと、レンズ部材と光導波路の接合箇所のレンズ部材に凸部を形成して構成される嵌合部と、レンズ部材と光導波路の接合箇所の光導波路に嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、レンズ及びコアのコア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、光導波路は、アンダークラッドの上面にコアが形成され、コアが形成されたアンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、嵌合部と位置決め部は、少なくとも一部が光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接し、位置決め部は、オーバークラッドが除去されて、コアを形成する薄膜が露出しており、コアを形成する薄膜を前記テーパ形状にパターニングして形成されていることを特徴とする。

本発明のレセプタクル型光伝送モジュールは、少なくとも１個のレンズを有したレンズ部材と、光が伝搬される少なくとも１本以上のコアを有し、光が出射または入射するコアのコア端面がレンズに合わせて配置され、コアをレンズと光学的に結合させてレンズ部材と接合される光導波路と、光導波路のコアを介してレンズ部材と結合される発光デバイスと受光デバイスの何れかまたは発光デバイスと受光デバイスの両方と、レンズ部材と光導波路の接合箇所のレンズ部材に凸部を形成して構成される嵌合部と、レンズ部材と光導波路の接合箇所の光導波路に嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、レンズ及びコアのコア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、光導波路は、アンダークラッドの上面にコアが形成され、コアが形成されたアンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、嵌合部と位置決め部は、少なくとも一部が光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接し、位置決め部は、オーバークラッドが除去されて、コアを形成する薄膜が露出しており、コアを形成する薄膜を前記テーパ形状にパターニングして形成されていることを特徴とする。

本発明の光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールでは、位置決め部に嵌合部が嵌合されて、レンズ部材と光導波路が接合される。光軸方向にテーパ形状を有した位置決め部と嵌合部が接することで、位置決め部と嵌合部に製作精度誤差がある場合でも、製作精度誤差による寸法のばらつきは、位置精度に対する許容が大きい光軸方向の位置ずれに変換され、コアとレンズが位置合わせされる。

本発明によれば、レンズ部材と光導波路は、光軸方向に沿ってテーパ形状を有した位置決め部と嵌合部が嵌合されて接合されるので、位置決め部と嵌合部の製作精度誤差を光軸方向の位置ずれに変換することができる。これにより、レンズ部材のレンズと光導波路のコアの光結合の過剰損失を低減することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型の光伝送モジュールの実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の光結合器の構成例＞
図１及び図２は、第１の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図で、図１（ａ）は、第１の実施の形態の光結合器１Ａの平面図、図１（ｂ）は、光結合器１Ａの側断面図、図２は、光結合器１Ａの分解斜視図である。

第１の実施の形態の光結合器１Ａは、レーザアレイ２Ａと光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａを備え、光導波路３Ａを介してレーザアレイ２Ａとレンズアレイ４Ａが光学的に結合される。

光結合器１Ａは、光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ａに嵌合用突起４０Ａを嵌合させて、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａの位置合わせを行うことで、テーパ状位置決め溝３０Ａと嵌合用突起４０Ａの製作精度誤差を、光軸方向の位置ずれに変換する。

以下に、光結合器１Ａの構成の詳細について説明する。レーザアレイ２Ａは発光デバイスの一例で、複数の発光素子が一列に並んで配置され、本例では、８個の発光素子が所定のピッチで等間隔に配置された８チャンネルのレーザアレイである。発光素子は面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）で、入力された電気信号を光信号に変換して、基板に対して垂直方向に出射する。

光導波路３Ａは、導波路シート３１Ａが実装基板５Ａに実装される。実装基板５Ａは、レーザアレイ２Ａが実装される実装部５０と、レーザアレイ２Ａと電気的に接続される図示しない配線パターン等を備える。実装基板５Ａは、例えばシリコン（Ｓｉ）で構成され、レーザアレイ２Ａの形状に合わせて長方形の開口を有した凹部をエッチング等により製作して、実装基板５Ａの表面に、レーザアレイ２Ａが入る実装部５０が形成される。

導波路シート３１Ａは、光が伝搬される少なくとも１本以上のコア３２と、コア３２を覆うアンダークラッド３３ａ及びオーバークラッド３３ｂを有した埋め込み型の導波路で、実装部５０にレーザアレイ２Ａが実装された実装基板５Ａの表面に、接着固定等により実装される。

導波路シート３１Ａは、例えば感光性を有した高分子導波路材料で構成され、コア３２の屈折率がアンダークラッド３３ａ及びオーバークラッド３３ｂの屈折率より若干大きくなるように構成されて、コア３２に結合された光が、コア３２に閉じ込められて伝搬される。

導波路シート３１Ａは、レーザアレイ２Ａの発光素子に合わせたピッチで等間隔に並列された８本のコア３２が、本例では導波路シート３１Ａの一端側から他端側まで直線状に延び、各コア３２が交差する一方の端部に垂直端面３４を備える。垂直端面３４は、導波路シート３１Ａの平面に対して垂直な面で構成され、各コア３２が露出して光が出射または入射するコア端面３４ａが形成される。

また、導波路シート３１Ａは、各コア３２が交差する他方の端部に傾斜端面３５を備える。傾斜端面３５は、導波路シート３１Ａの平面に対して約４５度の傾斜を有し、各コア３２の端面が露出して反射面３５ａが形成される。

反射面３５ａは、導波路シート３１Ａの下面から入射した光を空気との境界で全反射させて、コア３２に入射させる。また、反射面３５ａは、コア３２を伝搬される光を空気との境界で全反射させて、導波路シート３１Ａの下面から出射させる。

本例では、実装部５０に位置合わせしてレーザアレイ２Ａが実装された実装基板５Ａの表面に、マーカー等を利用して導波路シート３１Ａを位置合わせして実装すると、レーザアレイ２Ａの各発光素子の真上に、導波路シート３１Ａの各コア３２の反射面３５ａが対向して位置合わせされる。

レンズアレイ４Ａはレンズ部材の一例で、複数のレンズ４１Ａが一体に形成されたレンズ形成部４２Ａを備え、レンズ形成部４２Ａの裏面に、光導波路３Ａが実装される実装部４３Ａが形成される。

レンズアレイ４Ａは、導波路シート３１Ａのコア３２とほぼ同等の屈折率を有して所望の波長の光に対して透明な例えば樹脂材料で構成され、金型を用いたモールド成型等で一体に成型される。

各レンズ４１Ａは、光を集光またはコリメート（平行光化）する凸レンズが、レンズ形成部４２Ａの正面に所定のピッチで一列に並べられて構成され、本例では、レーザアレイ２Ａに合わせて８個のレンズ４１Ａが、発光素子と同じピッチで等間隔に配置される。

実装部４３Ａは、レンズ形成部４２Ａのレンズ４１Ａが形成される位置の裏側に、光導波路３Ａが入る空間を形成して構成される。

次に、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａを接合すると、コア３２とレンズ４１Ａが光学的に結合するように、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａを位置合わせする構成について説明する。

光導波路３Ａは、導波路シート３１Ａの垂直端面３４にテーパ状位置決め溝３０Ａを備える。テーパ状位置決め溝３０Ａは位置決め部の一例で、導波路シート３１Ａの垂直端面３４及び上面を開口した溝部を、コア３２の並列方向に沿った左右両側の１箇所ずつに形成して構成される。

テーパ状位置決め溝３０Ａは、導波路シート３１Ａの垂直端面３４に面した開口部分から、コア３２のコア端面３４ａにおける光軸方向であるＹ方向に沿って徐々に溝幅が狭くなるテーパ形状を有した位置決め面３６Ａを備える。

位置決め面３６Ａは、コア３２のコア端面３４ａにおける光軸に垂直な一の方向であるＸ方向（横方向）に対向するテーパ状位置決め溝３０Ａの対向する側面で構成され、Ｘ方向に対向する位置決め面３６Ａの間隔が、光軸方向であるＹ方向に沿って徐々に狭くなる形状を有する。また、位置決め面３６Ａは、光軸に垂直な他の方向であるＺ方向（高さ方向）には、Ｚ方向に沿ったほぼ垂直な面となるように形成されている。これにより、テーパ状位置決め溝３０Ａは、導波路シート３１Ａの平面においてＶ字形状となっている。

テーパ状位置決め溝３０Ａは、例えば、導波路シート３１Ａを構成するオーバークラッド３３ｂの形成プロセスで、アンダークラッド３３ａ上にオーバークラッド形成材料に溝部を形成して製作される。

または、テーパ状位置決め溝３０Ａは、導波路シート３１Ａを構成するコア３２の形成プロセスで、アンダークラッド３３ａ上にコア形成材料で製作され、オーバークラッド３３ｂの形成プロセスで、テーパ状位置決め溝３０Ａをオーバークラッド３３ｂから露出させている。ここで、本例では、テーパ状位置決め溝３０Ａは、オーバークラッド３３ｂの形成プロセスで製作した例で説明している。

光導波路３Ａは、導波路シート３１Ａの上面に高さ位置決め溝３７Ａを備える。高さ位置決め溝３７Ａは高さ位置決め部の一例で、導波路シート３１Ａの上面に開口を有し、底面を平面とした溝部を、コア３２の並列方向に沿った左右両側の１箇所ずつに形成して構成される。

高さ位置決め溝３７Ａは、例えば、導波路シート３１Ａを構成するオーバークラッド３３ｂの形成プロセスで製作され、高さ位置決め溝３７Ａの底面には、アンダークラッド３３ａの上面が露出している。

レンズアレイ４Ａは、レンズ形成部４２Ａの裏面の実装部４３Ａに嵌合用突起４０Ａを備える。嵌合用突起４０Ａは嵌合部の一例で、光導波路３Ａの導波路シート３１Ａに形成されたテーパ状位置決め溝３０Ａの配置に合わせて、レンズ４１Ａの並列方向に沿った左右両側の１箇所ずつに形成される。

嵌合用突起４０Ａは、レンズ４１Ａの光軸方向であるＹ方向に突出し、光導波路３Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａの位置決め面３６Ａに接する突き当て面４４Ａを備える。突き当て面４４Ａは、光導波路３Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａの形状に合わせて、レンズ４１Ａの光軸に垂直な一の方向であるＸ方向における幅が、光軸方向であるＹ方向に沿って徐々に狭くなるテーパ形状を有する。また、突き当て面４４Ａは、光軸に垂直な他の方向であるＺ方向には、Ｚ方向に沿ったほぼ垂直な面となるように形成されている。

光導波路３Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａとレンズアレイ４Ａの嵌合用突起４０Ａは、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａが接合されると、テーパ状位置決め溝３０Ａと嵌合用突起４０Ａが嵌合され、テーパ状位置決め溝３０Ａの位置決め面３６Ａと嵌合用突起４０Ａの突き当て面４４Ａが接する。

そして、光導波路３Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａとレンズアレイ４Ａの嵌合用突起４０Ａは、位置決め面３６Ａと突き当て面４４Ａが接すると、光導波路３Ａのコア３２のコア端面３４ａにおける光軸と、レンズアレイ４Ａのレンズ４１Ａの光軸とを平行とし、かつ光軸に垂直な一の方向であるＸ方向における光軸の位置を合わせる形状を有する。

レンズアレイ４Ａは、実装部４３Ａの下面に高さ出し用突起４５Ａを備える。高さ出し用突起４５Ａは高さ出し嵌合部の一例で、光導波路３Ａの導波路シート３１Ａに形成された高さ位置決め溝３７Ａの配置に合わせて、レンズ４１Ａの並列方向に沿った左右両側の１箇所ずつに形成される。

高さ出し用突起４５Ａは、光導波路３Ａの高さ位置決め溝３７Ａに合わせた形状を有して、レンズ４１Ａの光軸に垂直な他の方向であるＺ方向に突出する。

光導波路３Ａの高さ位置決め溝３７Ａとレンズアレイ４Ａの高さ出し用突起４５Ａは、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａが接合されると 高さ出し用突起４５Ａが高さ位置決め溝３７Ａに挿入され、かつ、高さ出し用突起４５Ａの底面が高さ位置決め溝３７Ａの底面と接する。

そして、光導波路３Ａの高さ位置決め溝３７Ａとレンズアレイ４Ａの高さ出し用突起４５Ａは、互いの底面が接すると、光導波路３Ａのコア３２のコア端面３４ａにおける光軸と、レンズアレイ４Ａのレンズ４１Ａの光軸とを平行とし、かつ光軸に垂直な他の方向であるＺ方向における光軸の位置を合わせる形状を有する。

また、レンズアレイ４Ａの高さ出し用突起４５ＡのＸ−Ｙ方向の大きさは、光導波路３Ａの高さ位置決め溝３７Ａより若干小さく構成される。

なお、本例では、レンズアレイ４Ａの嵌合用突起４０Ａと高さ出し用突起４５Ａは、Ｚ方向に同じ高さで構成され、光導波路３Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａと高さ位置決め溝３７Ａは、Ｚ方向に同じ深さで構成される。

すなわち、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａが接合されると、光導波路３Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａに嵌合されたレンズアレイ４Ａの嵌合用突起４０Ａの底面は、テーパ状位置決め溝３０Ａの底面であるアンダークラッド３２ａの上面に接する。また、光導波路３Ａの高さ位置決め溝３７Ａに挿入されたレンズアレイ４Ａの高さ出し用突起４５Ａの底面は、高さ位置決め溝３７Ａの底面であるアンダークラッド３２ａの上面に接する。

これにより、光導波路３Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａとレンズアレイ４Ａの嵌合用突起４０Ａは、光導波路３Ａのコア３２のコア端面３４ａにおける光軸と、レンズアレイ４Ａのレンズ４１Ａの光軸との位置合わせを、光軸に垂直なＸ方向とＺ方向の双方で行う機能を有する。

光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａは、例えば紫外線硬化型の接着剤で固定される。この接着剤は、導波路シート３１Ａのコア３２とレンズアレイ４Ａの屈折率にほぼ等しい屈折率を有し、所望の波長の光に対して透明なものを用いる。そして、導波路シート３１Ａの垂直端面３４と、レンズアレイ４Ａのレンズ形成部４２Ａの裏面との間にこの接着剤を充填することで、コア端面３４ａ等での反射が起きないようにして、結合損失の増加を防いでいる。

＜本実施の形態の導波路シートの製造工程例＞
図３及び図４は、テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図で、次に、コア３２、アンダークラッド３３ａ及びオーバークラッド３３ｂを共に感光性を持つ高分子材料で製作し、テーパ状位置決め溝３０Ａをオーバークラッド３３ｂの形成プロセスで製作する導波路シート３１Ａの製造工程例について説明する。ここで、図３は、テーパ状位置決め溝３０Ａの形成部位の製造工程の概要を示し、図４は、高さ位置決め溝３７Ａの形成部位の製造工程の概要を示す。

まず、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、ウェハ状態のシリコン基板１００上に、感光性を有する高分子材料として、紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、アンダークラッド３３ａを構成する薄膜を形成し、プリベークを行った後、紫外線（ＵＶ）を照射して薄膜を硬化させ、アンダークラッド３３ａを形成する。

次に、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、シリコン基板１００上に形成されたアンダークラッド３３ａ上に、アンダークラッド３３ａより屈折率の高い紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、コア３２を構成する薄膜１１０を形成する。そして、フォトリソグラフィプロセスによりコア３２のパターンが形成されたマスク１０１を介して紫外線を照射することで、コア３２を形成する部位を硬化させ、溶液現像によってコア３２の形成部位以外を除去して、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、所定のパターンでコア３２を形成する。本例では、図１及び図２に示すように、８チャンネルの直線状のコア３２を形成した。

次に、図３（ｄ）及び図４（ｄ）に示すように、シリコン基板１００上に形成されたアンダークラッド３３ａ及び所定のパターンのコア３２上に、アンダークラッド３３ａと同じ紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、オーバークラッド３３ｂを構成する薄膜１１１を形成し、プリベークを行う。次に、フォトリソグラフィプロセスによりテーパ状位置決め溝３０Ａ及び高さ位置決め溝３７Ａのパターンが形成されたマスク１０２を介して紫外線を照射することで、テーパ状位置決め溝３０Ａ及び高さ位置決め溝３７Ａを形成する部分以外を硬化させる。そして、溶液現像によってテーパ状位置決め溝３０Ａ及び高さ位置決め溝３７Ａの形成部位を除去して、図３（ｅ），図４（ｅ）に示すように、テーパ状位置決め溝３０Ａ及び高さ位置決め溝３７Ａが形成されたオーバークラッド３３ｂを形成する。

ここで、本例では、オーバークラッド３３ｂを構成する樹脂材料は、アンダークラッド３３ａを構成する高分子材料と同じ材料を用いているが、アンダークラッド３３ａと屈折率がほぼ等しければ、別の材料を用いることも可能である。

また、本例では、紫外線硬化型の樹脂を用いてフォトリソグラフィプロセスによりコア３２等のパターンを形成したが、熱硬化型の樹脂を用いて金型成形によってパターンニングする方法や、金属マスク等でマスクしてＲＩＥでパターンを転写して形成する方法等もある。

以上のように、テーパ状位置決め溝３０Ａ及び高さ位置決め溝３７Ａを製作した導波路シート３１Ａは、図１及び図２で説明した傾斜端面３５が形成される辺となる部分を、４５度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、傾斜端面３５及び反射面３５ａを形成する。また、他の辺となる部分は、９０度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、所定の形状の導波路シート３１Ａを切り出す。

そして、導波路シート３１Ａをシリコン基板１００から剥離して、導波路シート３１Ａが完成する。

以上の製造工程で製作された導波路シート３１Ａは、図１及び図２に示すように、実装基板５Ａの実装部５０に位置合わせして実装されたレーザアレイ２Ａの各発光素子の発光点に、各コア３２の反射面３５ａをマーカー等を利用して位置合わせして、実装基板５Ａの表面に接着固定され、光導波路３Ａが形成される。

＜光導波路とレンズアレイの接合動作例＞
次に、以上のように実装基板５Ａに導波路シート３１Ａが実装された光導波路３Ａにレンズアレイ４Ａを接合する動作について説明する。

光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａは、レンズアレイ４Ａの嵌合用突起４０Ａを、導波路シート３１Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａに光軸方向であるＹ方向から嵌めることで、テーパ状位置決め溝３０Ａの位置決め面３６Ａと嵌合用突起４０Ａの突き当て面４４Ａの形状により、光軸に垂直な一の方向であるＸ方向の中心位置が合うようになっている。

図５は、テーパ状位置決め溝と嵌合用突起による位置合わせの作用効果を示す動作説明図である。

上述したように、導波路シート３１Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａは、本例ではオーバークラッド３３ｂの形成プロセスで、フォトリソグラフィプロセスでパターニングすることによって製作している。

フォトリソグラフィプロセスでは、露光条件や現像条件のばらつきによって、パターン幅が多少はばらつく。但し、溝の中心位置はフォトマスクの製作精度で決まり、半導体製造プロセスを適用することで、溝の中心位置のばらつき量は小さい。

例えば、図５に実線で示すテーパ状位置決め溝３０Ａ（１）と、破線で示すテーパ状位置決め溝３０Ａ（２）のように、溝幅Ｗ１と溝幅Ｗ２にばらつきがあっても、光軸に垂直な一の方向であるＸ方向の中心位置Ｏ、本例では、テーパ形状の頂点位置は、溝幅によらずほぼ一致する。

これにより、光軸方向であるＹ方向に徐々に溝幅が狭くなるテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ａを用いると、図５に示すように、溝幅Ｗ１と溝幅Ｗ２にばらつきがあっても、レンズアレイ４Ａの嵌合用突起４０Ａを押し付けると、嵌合用突起４０ＡのＸ方向の位置は、テーパ状位置決め溝３０Ａの溝幅のばらつきに関係なく、一定の位置に位置合わせされる。

そして、テーパ状位置決め溝３０Ａの溝幅のばらつきｗ（＝Ｗ２−Ｗ１）は、図５に実線と破線で示すように、光軸方向であるＹ方向における嵌合用突起４０Ａの位置ずれＬａに変換されることになる。

光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａの位置ずれのトレランスを考えた場合、光軸垂直方向の位置ずれに対してはトレランスはあまり大きくないが、光軸方向の位置ずれトレランスは非常に大きいという特徴がある。

これにより、光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ａと嵌合用突起４０Ａを用いた光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａの位置合わせ構造では、テーパ状位置決め溝３０Ａの溝幅のばらつきは、光軸方向であるＹ方向における嵌合用突起４０Ａの位置ずれに変換され、光導波路３Ａのコア３２のコア端面３４ａと、レンズアレイ４Ａのレンズ４１Ａは、光軸に垂直な一の方向であるＸ方向の位置が合わせられる。

従って、テーパ状位置決め溝３０Ａの溝幅にばらつきがあっても、光学的な劣化を抑えて光導波路３Ａの各コアとレンズアレイ４Ａのレンズ４１Ａを結合することができ、結合損失を低減することができる。

また、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａの光軸に垂直な他の方向であるＺ方向における位置は、光導波路３Ａに形成された高さ位置決め溝３７Ａの底面にレンズアレイ４Ａに形成された高さ出し用突起４５Ａの底面を押し当てると共に、テーパ状位置決め溝３０Ａの底面に嵌合用突起４０Ａの底面を押し当てることで合わせられる。

テーパ状位置決め溝３０Ａと高さ位置決め溝３７Ａは、導波路シート３１Ａのオーバークラッド３３ｂの形成プロセスで、オーバークラッド３３ｂを形成する薄膜をパターニングすることによって形成されることで、アンダークラッド３３ａの上面が露出している。

コア３２の形成プロセスでは、アンダークラッド３３ａの上面にコア層となる薄膜を形成するため、アンダークラッド３３ａの上面からコア３２の高さ方向の中心までの位置精度は、コア層の膜厚で決まる。コア層は、スピンコートで製作するために膜厚精度は非常に高い。

これにより、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａは、高さ位置決め溝３７Ａの底面であるアンダークラッド３３ａの上面に高さ出し用突起４５Ａの底面を押し当てると共に、テーパ状位置決め溝３０Ａの底面であるアンダークラッド３３ａの上面に嵌合用突起４０Ａの底面を押し当てる位置決め構造とすることで、コア３２のコア端面３４ａとレンズ４１Ａは、光軸に垂直な他の方向であるＺ方向の位置合わせも高精度で行うことができる。

また、光導波路３Ａの高さ位置決め溝３７ＡのＸ−Ｙ方向の大きさは、レンズアレイ４Ａの高さ出し用突起４５Ａより若干大きく構成されており、高さ出し用突起４５Ａを高さ位置決め溝３７Ａに挿入した状態で、レンズアレイ４Ａを、光導波路３Ａの導波路シート３１Ａの平面に沿ったＸ−Ｙ方向に移動することができる。

これにより、レンズアレイ４Ａの嵌合用突起４０Ａを、光導波路３Ａのテーパ状位置決め溝３０Ａの溝幅の広い部分からスライドさせて、テーパ状位置決め溝３０Ａの位置決め面３６Ａに、嵌合用突起４０Ａの突き当て面４４Ａを押し当てて、位置合わせができるようになっている。よって、レンズアレイ４Ａの各突起と光導波路３Ａの各溝部の嵌合工程が簡単な作業で行える。

以上のように、高さ位置決め溝３７Ａの底面に高さ出し用突起４５Ａの底面を押し当てると共に、テーパ状位置決め溝３０Ａの底面に嵌合用突起４０Ａの底面を押し当て、更に、テーパ状位置決め溝３０Ａの位置決め面３６Ａに嵌合用突起４０Ａの突き当て面４４Ａを押し当て、位置合わせした光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａは、紫外線硬化型の接着剤で固定される。

すなわち、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａを位置合わせして、導波路シート３１Ａの垂直端面３４とレンズアレイ４Ａのレンズ形成部４２Ａの裏面との間、及び導波路シート３１Ａの上面とレンズアレイ４Ａの実装部４３Ａの下面との間に、紫外線硬化型の接着剤を充填し、紫外線を照射することで、接着剤を硬化させる。

これにより、光導波路３Ａとレンズアレイ４Ａは、各突起と各溝部で位置合わせされた精度を保持して、接着固定される。

以上の工程により、レーザアレイ２Ａから出射された光を光導波路３Ａを介してレンズアレイ４Ａに精度良く導き、レーザアレイ２Ａから出射された光をコリメートや集光等、所定の様態で出射する光送信モジュールを、簡易に製作することが可能となる。

なお、上述したレンズアレイ４Ａは、導波路シート３１Ａのコア３２の屈折率にほぼ等しい屈折率を持つ樹脂材料を使用して、モールド成型によって製作している。これにより、レンズ４１Ａと、嵌合用突起４０Ａ及び高さ出し用突起４５Ａを一体成型できるので、非常に量産性に優れている。

ここで、上述した実施の形態では、発光デバイスとしてレーザアレイを使用したが、受光デバイスとしてフォトダイオード（ＰＤ）を使用することによって、光受信モジュールにも応用できることは明らかで、レーザアレイとフォトダイオードの両方を使用することで、光送受信モジュールにも応用できる。

また、テーパ状位置決め溝３０Ａと嵌合用突起４０Ａのテーパ形状の方向が、それぞれ逆の場合も同様な位置合わせ効果が得られる。更に、嵌合用突起４０Ａの形状は、三角形状以外に、テーパ状位置決め溝３０Ａの位置決め面３６Ａに押し当てられる例えば半円形状でも同様な位置合わせ効果が得られる。

また、テーパ状位置決め溝３０Ａをコア３２の形成プロセスで製作すれば、テーパ状位置決め溝３０Ａの位置精度を、コア３２の位置精度と合わせることが可能となる。更に、高さ位置決め溝３７Ａの底面を、コア層の上面で形成する構成としても良い。

＜第２の実施の形態の光結合器の構成例＞
図６は、第２の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図で、図６（ａ）は、第２の実施の形態の光結合器１Ｂの平面図、図６（ｂ）は、光結合器１Ｂの側断面図である。

第２の実施の形態の光結合器１Ｂは、ファイバアレイ６と光導波路３Ｂとレンズアレイ４Ｂを備え、光導波路３Ｂを介してファイバアレイ６とレンズアレイ４Ｂが光学的に結合される。

ファイバアレイ６は、複数本の光ファイバ６０が等間隔で並列されて一体に被覆される。各光ファイバ６０は、例えばマルチモード光ファイバで、ファイバアレイ６の光結合器１Ｂ等と結合される端部は、それぞれの光ファイバ６０を１本ずつに露出させている。

光導波路３Ｂは、実装基板５Ｂの表面に導波路シート３１Ｂが接着固定等により実装され、導波路シート３１Ｂの各コア３２が交差する一方の端部に、光が出射または入射するコア端面３４ａが形成された垂直端面３４を備える。また、導波路シート３１Ｂの各コア３２が交差する他方の端部に、ファイバアレイ６の光ファイバ６０が挿入されるファイバガイド溝３８を備える。ファイバガイド溝３８は、コア３２の伸びる方向に沿って直線状に伸び、導波路シート３１Ｂの他方の端部で先端が開口している。また、ファイバガイド溝３８の後端には、コア３２の端面が露出している。

ファイバガイド溝３８は、断面形状が四角形で、ファイバガイド溝３８の幅は、光ファイバ６０の直径と略同等に構成される。また、ファイバガイド溝３８の深さは、光ファイバ６０の直径より若干浅く構成される。

これにより、光導波路３Ｂは、ファイバガイド溝３８に光ファイバ６０が挿入されると、光ファイバ６０の外周面とファイバガイド溝３８の内壁面との間にはほとんど隙間が形成されず、光ファイバ６０の径方向の移動が規制される。

そして、光導波路３Ｂは、光ファイバ６０がファイバガイド溝３８に挿入されると、導波路シート３１Ｂのコア３２と、光ファイバ６０のコアの光軸が合うように、ファイバガイド溝３８の形成位置等が設定される。

従って、光導波路３Ｂは、光ファイバ６０がファイバガイド溝３８に挿入されると、光ファイバ６０のコアが、コア３２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６０とコア３２が光学的に結合される構成となっており、光導波路３Ｂと光ファイバ６０との結合を、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。

ここで、ファイバガイド溝３８に挿入された光ファイバ６０は、例えば、図示しない押さえ板等を使用して、光導波路３Ｂに接着固定される。

光結合器１Ｂは、光導波路３Ｂとレンズアレイ４Ｂの位置合わせは、第１の実施の形態の光結合器１Ａと同様に、光導波路３Ｂの導波路シート３１Ｂに形成され、光軸方向であるＹ方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ｂに、レンズアレイ４Ｂに形成した嵌合用突起４０Ｂを嵌合させている。

光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ｂに嵌合用突起４０Ｂを嵌合させることで、テーパ状位置決め溝３０Ｂと嵌合用突起４０Ｂの製作精度誤差が、光軸方向の位置ずれに変換され、光軸に垂直な一の方向であるＸ方向の位置合わせが行われる。

また、光導波路３Ｂの導波路シート３１Ｂに形成された高さ位置決め溝３７Ｂに、レンズアレイ４Ｂに形成した高さ出し用突起４５Ｂを嵌合させることで、光軸に垂直な他の方向であるＺ方向の位置合わせが行われる。

光結合器１Ｂでは、導波路シート３１Ｂのアンダークラッド３３ａの形成プロセスで、テーパ状位置決め溝３０Ｂの下部のアンダークラッドを除去した構成で、テーパ状位置決め溝３０Ｂの深さが深くなっている。これにより、レンズアレイ４Ｂの嵌合用突起４０Ｂがテーパ状位置決め溝３０Ｂに引っ掛かりやすくなり、位置合わせがより容易になる。

また、嵌合用突起４０Ｂの底面は、テーパ状位置決め溝３０Ｂの底面である実装基板５Ｂに接触させずに浮かせる構成としてあり、光軸に垂直な他の方向であるＺ方向の位置合わせは、高さ出し用突起４５Ｂの底面のみで行う構成となる。

このため、高さ出し用突起４５Ｂの光軸方向の長さを長くし、これに対応して、高さ位置決め溝３７Ｂの光軸方向の長さを長くすることで、光導波路３Ｂに対してレンズアレイ４Ｂが傾かないようにして、嵌合工程時の安定性を向上させている。

＜第３の実施の形態の光結合器の構成例＞
図７は、第３の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図で、図７（ａ）は、第３の実施の形態の光結合器１Ｃの平面図、図７（ｂ）は、光結合器１Ｃの側断面図である。

第３の実施の形態の光結合器１Ｃは、レーザアレイ２Ｃと光導波路３Ｃとレンズアレイ４Ｃを備え、光導波路３Ｃを介してレーザアレイ２Ｃとレンズアレイ４Ｃが光学的に結合される。

光導波路３Ｃは、実装部５０にレーザアレイ２Ｃが実装された実装基板５Ｃの表面に、導波路シート３１Ｃが接着固定等により実装される。

導波路シート３１Ｃは、レーザアレイ２Ｃの発光素子に合わせて複数本、本例では８チャンネルのコア３２を備え、各コア３２が交差する一方の端部に、光が出射または入射するコア端面３４ａが形成された垂直端面３４を備える。

また、導波路シート３１Ｃは、各コア３２が交差する他方の端部に、光が反射する反射面３５ａが形成された傾斜端面３５を備える。

更に、導波路シート３１Ｃは、垂直端面３４と傾斜端面３５との間で、コア３２のピッチを変えるピッチ変換部３９を備える。ピッチ変換部３９は、反射面３５ａ側からコア端面３４ａ側に向かうに従って、各コア３２の間隔が徐々に広がるように、各コア３２を曲線部分を有したＳ字型導波路として構成される。

これにより、光導波路３Ｃは、導波路シート３１Ｃの垂直端面３４側のコア端面３４ａのピッチと、傾斜端面３５側の反射面３５ａのピッチを異ならすことができ、反射面３５ａと位置合わせされるレーザアレイ２Ｃの発光素子のピッチと、コア端面３４ａと位置合わせされるレンズアレイ４Ｃのレンズ４１Ｃのピッチを異なるものとすることができる。

例えば、レーザアレイとレンズアレイを、直線状のコアを備えた光導波路で結合した場合、レンズのピッチは発光素子のピッチと同じとなり、レンズの径は発光素子のピッチで決まる。

これに対して、レーザアレイ２Ｃとレンズアレイ４Ｃをピッチ変換部３９を備えた光導波路３Ｃで結合すると、レンズ４１Ｃのピッチを発光素子のピッチより拡げることができ、発光素子のピッチで規定される径より大径のレンズを使用することができる。

光結合器１Ｃは、光導波路３Ｃとレンズアレイ４Ｃの位置合わせは、第１の実施の形態の光結合器１Ａと同様に、光導波路３Ｃの導波路シート３１Ｃに形成され、光軸方向であるＹ方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ｃに、レンズアレイ４Ｃに形成した嵌合用突起４０Ｃを嵌合させている。

光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ｃに嵌合用突起４０Ｃを嵌合させることで、テーパ状位置決め溝３０Ｃと嵌合用突起４０Ｃの製作精度誤差が、光軸方向の位置ずれに変換され、光軸に垂直な一の方向であるＸ方向の位置合わせが行われる。

また、光導波路３Ｃの導波路シート３１Ｃに形成された高さ位置決め溝３７Ｃに、レンズアレイ４Ｃに嵌合用突起４０Ｃと一体に形成した高さ出し用突起４５Ｃを嵌合させることで、光軸に垂直な他の方向であるＺ方向の位置合わせが行われる。

光結合器１Ｃでは、レンズアレイ４Ｃに形成される嵌合用突起４０Ｃの形状は、三角形状ではなく、テーパ状位置決め溝３０Ｃに押し当てられる半円形状としている。レンズアレイ４Ｃを金型で製作する場合に、鋭角な部分は成型しにくいので、嵌合用突起４０Ｃを半円形状とした構成にすることで、製作が簡易になり、かつ歩留まりが向上する。なお、嵌合用突起４０Ｃを半円形状としたことによる光導波路３Ｃとレンズアレイ４Ｃの位置合わせに対する効果は、第１の実施の形態の光結合器１Ａ及び第２の実施の形態の光結合器１Ｂと同じである。

また、光結合器１Ｃでは、導波路シート３１Ｃのテーパ状位置決め溝３０Ｃを、コア３２の形成プロセスでコア３２を形成する薄膜をパターニングすることによって製作した位置決め溝形成コア層３２ａにより構成している。

図８は、テーパ状位置決め溝をコア層で形成した導波路シートの要部斜視図である。テーパ状位置決め溝３０Ｃをコア層で形成する場合、テーパ状位置決め溝３０Ｃの上部のオーバークラッド３３ｂは除去して開口している。また、テーパ状位置決め溝３０Ｃをコア層で形成する場合、高さ位置決め溝３７Ｃの底面を、コア層の上面である位置決め溝形成コア層３２ａの上面で形成する構成とすると良い。この場合、テーパ状位置決め溝３０Ｃの上部の開口を、高さ位置決め溝３７Ｃと一体に構成すると良い。

図９及び図１０は、テーパ状位置決め溝をコア層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。ここで、図９は、テーパ状位置決め溝３０Ｃの形成部位の製造工程の概要を示し、図１０は、高さ位置決め溝３７Ｃの形成部位の製造工程の概要を示す。

まず、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、ウェハ状態のシリコン基板１００上に、紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、アンダークラッド３３ａを構成する薄膜を形成し、プリベークを行った後、紫外線（ＵＶ）を照射して薄膜を硬化させ、アンダークラッド３３ａを形成する。

次に、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように、シリコン基板１００上に形成されたアンダークラッド３３ａ上に、アンダークラッド３３ａより屈折率の高い紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、コア３２、テーパ状位置決め溝３０Ｃ及び高さ位置決め溝３７Ｃの底面を構成する薄膜１１０でコア層を形成する。そして、フォトリソグラフィプロセスによりコア３２、テーパ状位置決め溝３０Ｃ及び高さ位置決め溝３７Ｃの底面のパターンが形成されたマスク１０３を介して紫外線を照射することで、コア３２、テーパ状位置決め溝３０Ｃ及び高さ位置決め溝３７Ｃの底面を形成する部位を硬化させ、溶液現像によってコア３２、テーパ状位置決め溝３０Ｃ及び高さ位置決め溝３７Ｃの底面の形成部位以外を除去して、図９（ｃ）及び図１０（ｃ）に示すように、所定のパターンでコア３２、テーパ状位置決め溝３０Ｃを有し、かつ高さ位置決め溝３７Ｃの底面となる位置決め溝形成コア層３２ａ形成する。

次に、図９（ｄ）及び図１０（ｄ）に示すように、シリコン基板１００上に形成されたアンダークラッド３３ａ、所定のパターンのコア３２、テーパ状位置決め溝３０Ｃを有した位置決め溝形成コア層３２ａ上に、アンダークラッド３３ａと同じ紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、オーバークラッド３３ｂを構成する薄膜１１１を形成し、プリベークを行う。次に、フォトリソグラフィプロセスにより高さ位置決め溝３７Ｃのパターンが形成されたマスク１０４を介して紫外線を照射することで、高さ位置決め溝３７Ｃを形成する部分以外を硬化させる。そして、溶液現像によって高さ位置決め溝３７Ｃの形成部位を除去して、図９（ｅ），図１０（ｅ）に示すように、テーパ状位置決め溝３０Ｃ及び高さ位置決め溝３７Ｃが形成されたオーバークラッド３３ｂを形成する。

以上のように、テーパ状位置決め溝３０Ｃをコア３２の形成プロセスで製作すれば、コア３２とテーパ状位置決め溝３０Ｃを有した位置決め溝形成コア層３２ａを同一のマスクで形成することができ、コア３２とテーパ状位置決め溝３０Ｃの相対位置精度を、マスクの製作精度まで上げることができる。

なお、テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層を用いて作製すると、コアとの相対位置精度は、マスク合わせ精度分悪化するが、溝の深さを深くすることが可能となり、嵌合用突起との引っ掛かりが良くなって、組み立てが簡易になる。

また、高さ位置決め溝３７Ｃの底面を、テーパ状位置決め溝３０Ｃと一体の位置決め溝形成コア層３２ａの上面で形成する構成とすることで、コア３２の高さ方向の中心と高さ位置決め溝３７Ｃの底面との位置精度を上げることができる。

さて、図７に示す第３の実施の形態の光結合器１Ｃは、光コネクタやレセプタクル型の光伝送モジュールに応用するための構成を更に付加している。

すなわち、光結合器１Ｃは、レンズアレイ４Ｃの側面にテーパ部４６を備える。テーパ部４６は、レンズアレイ４Ｃの対向する２側面に、レンズ４１Ｃ側に向けて徐々に幅が狭くなる斜面を形成して構成される。

光結合器１Ｃは、フェルール部材７Ａに取り付けられる。フェルール部材７Ａは、光結合器１Ｃが嵌合される位置決め凹部７０を備える。位置決め凹部７０は、光結合器１Ｃのレンズアレイ４Ｃに形成されたテーパ部４６に合致する形状を有し、対向する２内側面がテーパ状となっている。

レンズアレイ４Ｃのテーパ部４６とフェルール部材７Ａの位置決め凹部７０は、レンズ４１Ｃの光軸方向であるＹ方向に沿ってテーパ形状となっている。これにより、フェルール部材７Ａの位置決め凹部７０に光結合器１Ｃを実装して、レンズアレイ４Ｃのテーパ部４６をフェルール部材７Ａの位置決め凹部７０に押し当てて接着固定すると、光結合器１Ｃは、フェルール部材７Ａに対して光軸に垂直なＸ方向の位置が合わせられる。

このように、光結合器１Ｃとフェルール部材７Ａの嵌合を、テーパ形状を有した凹部と凸部を接触させて行うことで、光結合器１Ｃとフェルール部材７Ａの位置合わせを伴う嵌合が簡易に行える。

＜本実施の形態の光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールの構成例＞
図１１は、本実施の形態の光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールの一例を示す構成図である。本実施の形態の光コネクタ８は、図７で説明した光結合器１Ｃと同様の構成を有し、レーザアレイに変えてファイバアレイ６を結合している。

すなわち、光コネクタ８は、ファイバアレイ６と光導波路３Ｄとレンズアレイ４Ｃを備え、光導波路３Ｄを介してファイバアレイ６とレンズアレイ４Ｃが光学的に結合される。

光導波路３Ｄは、ピッチ変換部３９を有した導波路シート３１Ｄの各コア３２が交差する他方の端部に、ファイバアレイ６の光ファイバ６０が挿入されるファイバガイド溝３８を備え、ファイバガイド溝３８に光ファイバ６０を挿入して接着固定することで、光ファイバ６０と光導波路３Ｄのコアが結合される構成である。

光コネクタ８は、光導波路３Ｄとレンズアレイ４Ｃの位置合わせは、第３の実施の形態の光結合器１Ｃと同様に、光導波路３Ｄの導波路シート３１Ｄに形成され、光軸方向であるＹ方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ｃに、レンズアレイ４Ｃに形成した嵌合用突起４０Ｃを嵌合させている。

光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝３０Ｃに嵌合用突起４０Ｃを嵌合させることで、テーパ状位置決め溝３０Ｃと嵌合用突起４０Ｃの製作精度誤差が、光軸方向の位置ずれに変換され、光軸に垂直な一の方向であるＸ方向の位置合わせが行われる。

また、光導波路３Ｄの導波路シート３１Ｄに形成された高さ位置決め溝３７Ｃに、レンズアレイ４Ｃに形成した高さ出し用突起４５Ｃを嵌合させることで、光軸に垂直な他の方向であるＺ方向の位置合わせが行われる。

更に、光コネクタ８は、レンズアレイ４Ｃの側面にテーパ部４６を備え、光導波路３Ｄが接合されたレンズアレイ４Ｃが、フェルール部材７Ｂに取り付けられる。フェルール部材７Ｂは、レンズアレイ４Ｃが嵌合される位置決め凹部７０を備え、レンズアレイ４Ｃのテーパ部４６をフェルール部材７Ｂの位置決め凹部７０に押し当てて接着固定すると、レンズアレイ４Ｃは、フェルール部材７Ｂに対して光軸に垂直なＸ方向の位置が合わせられる。

本実施の形態のレセプタクル型の光伝送モジュール９は、図７で説明した光結合器１Ｃを備える。光結合器１Ｃは、フェルール部材７Ａがスリーブ９０に取り付けられる。スリーブ９０は、フェルール部材７Ａ及び光コネクタ８のフェルール部材７Ｂの外形と合致する形状のガイド部９１を備え、光結合器１Ｃは、フェルール部材７Ａがスリーブ９０のガイド部９１に挿入されて接着固定されている。また、光コネクタ８は、フェルール部材７Ｂがスリーブ９０のガイド部９１に挿抜自在となっている。

これにより、光コネクタ８を光伝送モジュール９のスリーブ９０に挿入すると、フェルール部材７Ｂがガイド部９１にガイドされることで、光コネクタ８のレンズ４１Ｃと、同じスリーブ９０に取り付けられている光結合器１Ｃのレンズ４１Ｃの光軸が位置合わせされて、光伝送モジュール９とファイバアレイ６が結合される。

このように、光伝送モジュール９に光コネクタ８を接続すると、レーザアレイ２Ｃから出射した光は、導波路シート３１Ｃの下面から反射面３５ａに入射し、空気との境界で全反射してコア３２に入射する。

コア３２に入射した光は、コア３２を伝搬されてコア端面３４ａから出射し、レンズアレイ４Ｃのレンズ４１Ｃに入射する。所定の放射角でコア端面３４ａから出射した光は、レンズ４１Ｃを通ることで平行光となって、レンズ４１Ｃから出射する。

光伝送モジュール９のレンズ４１Ｃから出射した光は、光コネクタ８のレンズ４１Ｃに入射する。レンズ４１Ｃに入射した光は、導波路シート３１Ｄのコア端面３４ａに集光し、コア３２に入射する。コア３２に入射した光は、コア３２を伝搬されて、ファイバガイド溝３８に実装された光ファイバ６０に入射する。そして、光ファイバ６０に入射した光は、光ファイバ６０を伝搬されて、例えば図示しない受信装置で受信される。

本例の光伝送モジュール９は、８チャンネルのレーザアレイ２Ｃと８本の光ファイバ６０を有したファイバアレイ６を結合しており、８チャンネルの光送信モジュールとして機能する。

なお、光伝送モジュール９では、発光デバイスとしてレーザアレイを使用したが、受光デバイスとしてフォトダイオードを使用することによって、光受信モジュールにも応用できることは明らかである。また、レーザアレイとフォトダイオードの双方を使用することで、光送受信モジュールに応用できる。更に、チャンネル数は１チャンネルから、８チャンネル以下あるいは８チャンネル以上の任意の数とすることができる。また、１本のコアを複数に分岐したり、複数のコアを１本に合流させて、分波や合波の機能を持った光導波路を用いることもできる。

本実施例の光コネクタ８及び光伝送モジュール９では、レンズ４１Ｃとしてコリメータレンズを対向させた光学系であり、レンズ径を大きくして平行光のビーム径が大きくなるようにすると、光軸垂直方向のレンズ同士の位置ずれに対する許容範囲が大きくなる。

このため、位置ずれに強い光コネクタを製作するためには、レンズ径を大きくする必要がある。これに対して、ファイバアレイとして市販されているファイバリボンケーブルや、受発光デバイスアレイは、２５０μｍピッチとなっているものが多い。レンズ径を２５０μｍ以上にするためには、ピッチ変換部を有した光導波路を介してレンズアレイとレーザアレイ及びファイバアレイを結合すれば、ピッチが規定されている市販のファイバリボンケーブルや受発光デバイスを、所望の大径のレンズを有したレンズアレイと簡易に接合することができる。

また、本実施の形態の光コネクタ８及び光伝送モジュール９では、レンズアレイとフェルール部材の嵌合を、光軸方向であるＹ方向にテーパ形状を有した凹部と凸部を接触させて行うことで、レンズアレイは、フェルール部材に対して光軸に垂直なＸ方向の位置が合わせられる。

そして、光伝送モジュール９のフェルール部材７Ａと、光コネクタ８のフェルール部材７Ｂは、スリーブ９０に挿入されて位置合わせされることで、光伝送モジュール９と光コネクタ８は、光軸垂直方向の位置が合わせられる。

さて、光コネクタ８及び光伝送モジュール９では、レンズアレイとフェルール部材の嵌合を、光軸方向であるＹ方向にテーパ形状を有した凹部と凸部を接触させて行うことで、製作精度誤差により光軸方向の位置ずれは生じる。

これに対して、光コネクタ８及び光伝送モジュール９は、光伝送モジュール９から出射する光をレンズ４１Ｃで平行光化して、光コネクタ８のレンズ４１Ｃに入射するので、光軸方向の位置ずれに対しては非常に鈍感であり、光軸方向の位置精度が低下しても、結合効率に影響を及ぼすことは殆ど無い。

なお、本実施例では、レンズアレイとフェルール部材の接合箇所は、幅（横）方向のみにテーパ形状を設けているが、縦（高さ）方向にもテーパ形状を設けてもよい。これによい、光軸に垂直な縦横双方の位置合わせが可能となる。

また、テーパ形状を設ける部分は、外形の全体ではなく、レンズアレイとファイバアレイの位置合わせの基準となる部分のみとしても良い。更に、テーパ形状はレンズから後ろ側に行くほど拡がる形状としたが、後ろ側に行くほど狭まる逆テーパ形状でも良い。

＜各実施の形態の光結合器、光コネクタ及び光伝送モジュールの効果例＞
各実施の形態の光結合器では、光導波路とレンズアレイを位置合わせする構成として、光軸方向にテーパ形状を持つテーパ状位置決め溝と嵌合用突起を嵌合させることにより、テーパ状位置決め溝と嵌合用突起の製作精度誤差を、光軸方向の位置ずれに変換することができる。光導波路とレンズアレイの結合では、光軸垂直方向の位置ずれ精度は厳しいが、光軸方向の位置ずれ精度は光軸垂直方向に比較して緩やかである。これにより、位置ずれ精度を厳しくすることなく、低コストで光結合の損失を低減することができる。

テーパ状位置決め溝をコア層を使用して製作することにより、コアとテーパ状位置決め溝の相対位置精度をほぼマスクの精度まで上げることができ、高精度な位置合わせができる。

これに対して、テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層を使用して製作すると、コアとの相対位置精度は、コア形成時とテーパ状位置決め溝形成時のマスク合わせ精度分悪化するが、溝の深さを深くすることが可能となり、嵌合用突起との引っ掛かりが良くなって、光導波路とレンズアレイの嵌合工程が簡易となる。

また、高さ方向の位置合わせについても、導波路シートのアンダークラッド層上面またはコア層上面を基準面とすることで、コアの高さ方向の中心と位置合わせの基準面との相対精度を、コアの膜厚精度まで上げることが可能となり、高精度な位置合わせが行える。

光導波路に光ファイバを結合する構成では、光導波路に光ファイバを挿入して位置合わせを行うファイバガイド溝を備えることで、レンズアレイとファイバアレイの結合が簡易となる。

光導波路に受発光デバイスを結合する構成では、基板に対して垂直に受発光する面型のデバイスを使用し、光導波路に４５度の反射面を形成することで、パッシブアライメントでの実装が容易に行なえ、製造コストを下げることができる。

また、光導波路を感光性を有した高分子導波路材料を使用して製作することで、フォトリソグラフィプロセスを利用して、各位置決め溝や、ファイバガイド溝を簡易かつ高精度に製作することができる。

更に、光導波路にピッチ変換機能を持たせることで、任意のピッチのレンズアレイに、任意のピッチの受発光デバイスやファイバアレイを結合することができ、レンズの大径化が可能となる。

また、レンズアレイの外形部分にテーパ形状をつけることで、フェルール部材に対して簡易に位置合わせすることができ、２個のフェルール部材を対向させる形態で、フェルール部材の外形とほぼ等しいスリーブに挿入して接続する構成とすることで、レンズ同士の光軸合わせが行われ、レセプタクル型の光伝送モジュール及び光コネクタを簡易に製作することができる。

そして、光伝送モジュール及び光コネクタで、レンズにより出射光を平行光化しているので、位置ずれに強い構造となり、製造コストを下げることができる。また、光導波路にピッチ変換機能を備えて大径のレンズを用いる構成とすれば、位置ずれ精度をより緩和することができる。

本発明は、家庭等で光ファイバを利用した光通信システムを構築する際に使用される光コネクタや光伝送モジュールに適用される。

第１の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図である。 第１の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図である。 テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。 テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。 テーパ状位置決め溝と嵌合用突起による位置合わせの作用効果を示す動作説明図である。 第２の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図である。 第３の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図である。 テーパ状位置決め溝をコア層で形成した導波路シートの要部斜視図である。 テーパ状位置決め溝をコア層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。 テーパ状位置決め溝をコア層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。 本実施の形態の光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールの一例を示す構成図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・光結合器、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・レーザアレイ、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ・・・光導波路、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ・・・レンズアレイ、５Ａ・・・実装基板、６・・・ファイバアレイ、７Ａ，７Ｂ・・・フェルール部材、８・・・光コネクタ、９・・・光伝送モジュール、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ・・・テーパ状位置決め溝、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ・・・導波路シート、３２・・・コア、３３ａ・・・アンダークラッド、３３ｂ・・・オーバークラッド、３４・・・垂直端面、３４ａ・・・コア端面、３５・・・傾斜端面、３５ａ・・・反射面、３６Ａ・・・位置決め面、３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ・・・高さ位置決め溝、３８・・・ファイバガイド溝、３９・・・ピッチ変換部、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ・・・嵌合用突起、４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ・・・レンズ、４２Ａ・・・レンズ形成部、４３Ａ・・・実装部、４４Ａ・・・突き当て面、４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ・・・高さ出し用突起、５０・・・実装部、６０・・・光ファイバ、７０・・・位置決め凹部、９０・・・スリーブ、９１・・・ガイド部

Claims (3)

1. 少なくとも１個のレンズを有したレンズ部材と、
   光が伝搬される少なくとも１本以上のコアを有し、光が出射または入射する前記コアのコア端面が前記レンズに合わせて配置され、前記コアを前記レンズと光学的に結合させて前記レンズ部材と接合される光導波路と、
   前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所の前記レンズ部材に凸部を形成して構成される嵌合部と、
   前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所の前記光導波路に前記嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、前記レンズ及び前記コアの前記コア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、
   前記光導波路は、アンダークラッドの上面に前記コアが形成され、前記コアが形成された前記アンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、
   前記嵌合部と前記位置決め部は、少なくとも一部が前記光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接し、
   前記位置決め部は、前記オーバークラッドが除去されて、前記コアを形成する薄膜が露出しており、前記コアを形成する薄膜を前記テーパ形状にパターニングして形成されている
   光結合器。
2. 少なくとも１個のレンズを有したレンズ部材と、
   光が伝搬される少なくとも１本以上のコアを有し、光が出射または入射する前記コアのコア端面が前記レンズに合わせて配置され、前記コアを前記レンズと光学的に結合させて前記レンズ部材と接合される光導波路と、
   前記光導波路の前記コアを介して前記レンズ部材と結合される光ファイバと、
   前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所の前記レンズ部材に凸部を形成して構成される嵌合部と、
   前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所の前記光導波路に前記嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、前記レンズ及び前記コアの前記コア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、
   前記光導波路は、アンダークラッドの上面に前記コアが形成され、前記コアが形成された前記アンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、
   前記嵌合部と前記位置決め部は、少なくとも一部が前記光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接し、
   前記位置決め部は、前記オーバークラッドが除去されて、前記コアを形成する薄膜が露出しており、前記コアを形成する薄膜を前記テーパ形状にパターニングして形成されている
   光コネクタ。
3. 少なくとも１個のレンズを有したレンズ部材と、
   光が伝搬される少なくとも１本以上のコアを有し、光が出射または入射する前記コアのコア端面が前記レンズに合わせて配置され、前記コアを前記レンズと光学的に結合させて前記レンズ部材と接合される光導波路と、
   前記光導波路の前記コアを介して前記レンズ部材と結合される発光デバイスと受光デバイスの何れかまたは発光デバイスと受光デバイスの両方と、
   前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所の前記レンズ部材に凸部を形成して構成される嵌合部と、
   前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所の前記光導波路に前記嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、前記レンズ及び前記コアの前記コア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、
   前記光導波路は、アンダークラッドの上面に前記コアが形成され、前記コアが形成された前記アンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、
   前記嵌合部と前記位置決め部は、少なくとも一部が前記光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接し、
   前記位置決め部は、前記オーバークラッドが除去されて、前記コアを形成する薄膜が露出しており、前記コアを形成する薄膜を前記テーパ形状にパターニングして形成されている
   レセプタクル型光伝送モジュール。

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