JP6029115B2 - 光デバイス、光コネクタ・アセンブリおよび光接続方法 - Google Patents

光デバイス、光コネクタ・アセンブリおよび光接続方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板に導波路を備える光デバイスに関し、より詳細には、基板の導波路を外部の光伝送路に接続することができる光デバイス、基板の導波路と外部の光伝送路とを接続するための光コネクタ・アセンブリおよび光接続方法に関する。
近年、光インターコネクト技術における消費電力の削減および高速化に対する要求がますます高まっている。消費電力の削減および高速化を同時に実現するため、光電気変換部の低電力化および高速化が進められるとともに、実装基板上での光信号の入出力部を半導体回路チップに対しより近接して設けた光マルチ・チップ・モジュール（光ＭＣＭ：Optical Multi Chip Module）の開発が進められている。
上述した光ＭＣＭの光配線は、外部の光配線回路に対し、光ファイバなどの光伝送路を介して低損失に接続することが求められる。従来技術では、光ＭＣＭの基板の側面部に設けた光コネクタを介して基板上の導波路と光ファイバとを接続する手法が用いられていた。図１８は、従来技術における光ＭＣＭおよび光ファイバの接続構造を示す図である。図１８（Ａ）は、側面図を示し、図１８（Ｂ）は、上面図を示す。
図１８に示す光ＭＣＭ５００において、有機基板５０２の表面には、基板端部から、搭載された半導体チップ５２０に近接する位置まで、導波路層５１０が形成されている。導波路層５１０各々には、コアを伝送してきた光を上方に向けて偏向し、または、上方からきた光をコア内に偏向する４５°ミラー５１２が形成されている。導波路層５１０上のミラー５１２に対応する位置には、送信側ではＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）５２８が設けられ、受信側ではフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）５２６が設けられ、これらはアンダーフィル５１６により固定されている。
有機基板５０２上には、ＰＤ５２６からの電気信号を増幅するＴＩＡ／ＬＩＡ（TransImpedance Amplifier / LImiting Amplifier）５２２と、ＶＣＳＥＬ５２８を駆動するＬＤＤ（Laser Diode Driver）５２４とが設けられる。ＴＩＡ／ＬＩＡ５２２、ＬＤＤ５２４、ＰＤ５２６およびＶＣＳＥＬ５２８は、ビア５１４を介して有機基板５０２に形成された電気配線５０６に接続される。また、有機基板５０２の基板端面には、光コネクタ５４０が設けられており、光コネクタ５４０を介してファイバ・リボン５３０と導波路層５１０とが接続される。
光ファイバと導波路との光インターコネクト技術に関しては、その他、特開２００４−１９１５６５号公報（特許文献１）が知られている。特許文献１は、束ねられた光ファイバと、１次元的または２次元的に配列された光導波路または光電変換素子とを備え、被位置決め部材を有する外部部品に光接続される光路変換コネクタを開示する。
特開２００４−１９１５６５号公報
しかしながら、今後、ますます高いバンド幅が求められ、チャネル数が増加するに伴い、図１８に示すような従来技術の光コネクタでは、有機基板５０２の基板側面で光ファイバ接続を行っているため、多チャンネル化に困難があった。基板側面で接続を得る構造では、基板厚さに制約があり、接続に利用可能な面積が限定され、光接続の構造が相対的に大きくなってしまうためである。また、低損失な光接続を実現するための光コネクタの位置合わせ公差を緩和することが望まれていた。上述した特許文献１に開示される光路変換コネクタも、高バンド幅化および多チャネル数化に充分に対応できるものはなかった。
本発明は、上記従来技術における不充分な点に鑑みてなされたものであり、本発明は、基板上に形成された複数の導波路を外部の光伝送路に対し接続する光接続構造の空間的制約を緩和し、位置合わせ公差を緩和することができる、光デバイス、光コネクタ・アセンブリおよび光接続方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、下記特徴を有する光デバイスを提供する。本光デバイスは、それぞれ反射面を有する複数の導波路が形成された基板と、レンズアレイ部と、コネクタ部とを含む。上記レンズアレイ部は、上記複数の導波路に面し、複数のレンズがそれぞれ対応する反射面各々に位置合わせされて設けられる導波路側レンズアレイを備える。上記コネクタ部は、上記複数のレンズがそれぞれ対応する導波路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて設けられる光伝送路側レンズアレイを備え、複数の光伝送路が、挿入されそれぞれ対応する光伝送路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて固定される。
本発明では、また、上記導波路側レンズアレイを備えるレンズアレイ部と、光伝送路側レンズアレイを備え、挿入された複数の光伝送路をそれぞれ対応する光伝送路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせして固定するコネクタ部とを含む、光コネクタ・アセンブリを提供することができる。上記レンズアレイ部は、導波路側レンズアレイのレンズ各々が対応する反射面各々に位置合わせされるように基板に対して位置合わせする位置合わせ機構のレンズアレイ側部分を底面に有する。
本発明では、さらに、下記特徴を有する光接続方法を提供することができる。本光接続方法は、それぞれ反射面を有する複数の導波路が形成された基板を準備する工程と、導波路側レンズアレイを備えるレンズアレイ部を、導波路側レンズアレイのレンズ各々が対応する反射面各々に位置合わせされるように基板上に配置する工程と、複数のレンズが設けられる光伝送路側レンズアレイを備え、複数の光伝送路が挿入されそれぞれ対応する光伝送路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて固定されるコネクタ部を、上記光伝送路側レンズアレイのレンズ各々が対応する導波路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされるように、レンズアレイ部に対し取り付ける工程とを含む。
上記構成により、基板上に形成された複数の導波路を外部の光伝送路に対し接続する光接続構造の空間的制約を緩和し、位置合わせ公差を緩和することができる。
本発明の第１の実施形態による光マルチ・チップ・モジュールの構造および、光マルチ・チップ・モジュールと光ファイバとの間の接続構造を模式的に示す図。 本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリが取り付けられる、基板上に形成された導波路を示す図。 本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリの構造を示す図。 本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリおよび対応する基板の構造を示す図。 本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリを基板へ取り付ける光接続方法を説明する図（１／２）。 本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリを基板へ取り付ける光接続方法を説明する図（２／２）。 好適な実施形態による導波路コアおよびダミーコアの形成方法を説明する図。 本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリが取り付けられる基板の他の構造を例示する図。 本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリが取り付けられる基板のさらに他の構造を例示する図。 ４列にレンズが配列された基板側コンポーネントを示す上面図。 光コネクタ・アセンブリを基板に固定する簡易な固定方法を示す図。 光コネクタ・アセンブリを基板に固定する改良された固定方法を示す図。 図１２に示す改良された固定方法で用いることができる、溝およびリセスを形成するための２種類のマスクパターンを示す図。 光コネクタ・アセンブリを構成するファイバ・コネクタを基板に固定する固定治具を示す図。 光コネクタ・アセンブリを構成するファイバ・コネクタを基板に固定する他の固定治具を示す図。 本発明の第２の実施形態による光マルチ・チップ・モジュールと光ファイバ・リボンとの間の接続構造を模式的に示す図（１／２）。 本発明の第２の実施形態による光マルチ・チップ・モジュールと光ファイバ・リボンとの間の接続構造を模式的に示す図（２／２）。 従来技術における光マルチ・チップ・モジュールおよび光ファイバの接続構造を示す図。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明するが、本発明は、添付の図面に示す実施形態に限定されるものではない。なお、添付の図面は、縮尺比に従って縮小または拡大されたものではないことに留意されたい。
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態による光デバイスおよび光コネクタ・アセンブリについて、光マルチ・チップ・モジュール１００および光コネクタ・アセンブリ１３２を一例として説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による光マルチ・チップ・モジュール（以下、光ＭＣＭと参照する。）１００の構造、および、光ＭＣＭ１００と光ファイバ・リボン１３０との間の接続構造を模式的に示す。図１（Ａ）は、側面図を示し、図１（Ｂ）は、上面図を示す。
光ＭＣＭ１００は、基板１０２上に、それぞれ電気的な論理回路を備える１以上の半導体チップ１２０を備える。基板１０２の表面には、半導体チップ１２０に近接する位置まで延びる導波路層１１０が形成されている。導波路層１１０は、１次元的または２次元的に配列された複数の導波路を含み構成される。導波路層１１０を設け、半導体チップ１２０に可能な限り近接した箇所まで光信号として信号を伝達することによって、実装基板上での電気信号の伝送距離の短縮が図られている。信号の変調周波数が高くなると、電気信号では信号の歪みが大きく熱として消失してしまうからである。
導波路層１１０は、典型的には、ポリマー導波路として構成される。導波路層１１０のコア材およびクラッド材としては、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリレート系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂などの種々の樹脂が挙げられる。
導波路を伝送する光信号および半導体チップ１２０で扱われる電気信号間の光電変換は、フォトダイオード（ＰＤ）１２６および垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１２８によって行われる。導波路層１１０の導波路各々の一方の端部には、４５°傾斜の反射面１１２が形成されており、ＰＤ１２６およびＶＣＳＥＬ１２８は、導波路が有する反射面１１２の位置に設けられ、アンダーフィル１１６により固定される。反射面１１２は、それぞれ、導波路を伝送してきた光を上方のＰＤ１２６の受光領域に向けて偏向し、または、上方のＶＣＳＥＬ１２８から放出された光を導波路に入射するように偏向する。
ＰＤ１２６からの電気信号は、ＴＩＡ／ＬＩＡ１２２で増幅される。ＶＣＳＥＬ１２８は、ＬＤＤ１２４によって駆動される。ＴＩＡ／ＬＩＡ１２２、ＬＤＤ１２４、ＰＤ１２６およびＶＣＳＥＬ１２８は、ビア１１４を介して基板１０２に形成された多層の電気配線１０６に接続される。基板１０２の裏面には、電気入出力部１０４が設けられており、光ＭＣＭ１００は、図示しないマザーボードに電気的に接続される。
導波路層１１０の導波路各々の他方の端部にも、４５°傾斜の反射面１１８が形成されており、導波路の光路を基板垂直方向へ偏向するよう構成されている。そして、基板１０２上面の導波路層１１０の反射面１１８の位置に、光コネクタ・アセンブリ１３２が設けられている。
本発明の実施形態による光ＭＣＭ１００は、基板１０２の表面に形成された導波路層１１０と光ファイバ・リボン１３０とを光接続する光コネクタ・アセンブリ１３２を、基板上面に備えていることを特徴としている。第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２は、基板１０２上の反射面１１８の領域に面して位置決めして設置される基板側コンポーネント１４０と、光ファイバ・リボン１３０が挿入および固定されて、基板側コンポーネント１４０に対し取り付けられるファイバ・コネクタ１５０とを含み構成され、これらの双方にマイクロレンズアレイを付属させた、上方アクセス型のコネクタ構造を有する。基板側コンポーネント１４０およびファイバ・コネクタ１５０は、それぞれ、第１の実施形態におけるレンズアレイ部およびコネクタ部を構成する。
上記基板側コンポーネント１４０に付属するマイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズを備える。基板側コンポーネント１４０は、付属するマイクロレンズ各々が導波路各々に形成された反射面各々に位置合わせされるように基板１０２上に位置決め設置される。ファイバ・コネクタ１５０に付属するマイクロレンズアレイも同様に複数のマイクロレンズを備える。ファイバ・コネクタ１５０は、付属するマイクロレンズ各々が上記基板側コンポーネント１４０のマイクロレンズ各々に位置合わせされるように取り付けられる。
本発明の第１の実施形態による光ＭＣＭ１００では、基板上面で上方から光ファイバを接続する構成とすることで、基板側面で接続する場合と比較した空間的な制約の緩和を図っている。同時に、双方のマイクロレンズアレイを介して導波路および光ファイバ間を結合する構成とすることで、導波路および光ファイバ間の位置合わせ公差の緩和を図っている。
以下、図２〜図６を参照しながら、本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２を用いた光接続構造について、より詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２が取り付けられる、基板１０２に形成された導波路層１１０を示す上面図である。図２（Ａ）は、２列にレンズが配列されたマイクロレンズアレイを用いる場合の導波路を示し、図２（Ｂ）は、４列にレンズが配列されたマイクロレンズアレイを用いる場合の導波路を示す。以下、まず、図２（Ａ）および図３〜図６を参照しながら、マイクロレンズレンズおよび導波路の反射面を２列に配列する実施形態について説明する。
図２（Ａ）に示すように、説明する実施形態では、導波路層１１０において、複数の導波路ＷＧが基板水平方向に沿って設けられている。導波路ＷＧ各々には、４５°の傾斜を有する反射面Ｍが形成されている。この反射面Ｍに合わせて、光ファイバＦが位置決めされる。
１０００ＢＡＳＥ−ＳＸ、ＬＸなどの標準的な規格では、光ファイバのクラッド径は、直径約１２５μｍであり、コア径は、マルチモードファイバの場合で約５０μｍまたは約６２．５μｍであり、シングルモードファイバの場合で約９．２μｍである。また、光ファイバＦのピッチは、標準規格では、２５０μｍが一般的である。一方、導波路のコアは、典型的には、マルチモードで３０〜５０μｍ角、シングルモード導波路で２〜８μｍ角のものが用いられている。
このように、導波路ＷＧは、光ファイバＦよりも小さい寸法で形成することができるが、光ファイバは、標準的な規格によってサイズが定められている。このため、基板側面で接続するような構造では、光ファイバより狭いピッチ間隔で導波路を形成することが空間制約上難しく、多チャンネル化および高密度化の障壁となる。
そこで、本実施形態による光接続構造では、上述したように上方アクセス型とし、広い基板面を活用して、複数の導波路ＷＧ各々が有する反射面Ｍを、図２に示すように、隣接する導波路間で軸方向に変位させて複数の列をなすように設ける構成を採用する。マイクロレンズアレイも、反射面Ｍの配列に対応して、複数の列をなすように形成される。
図２（Ａ）に示す実施形態では、反射面Ｍは、導波路ＷＧの配列において交互に位置をずらして形成されており、２列に構成されている。導波路ＷＧの軸方向における変位量は、典型的には、１列分のファイバ・リボンやマイクロレンズ同士が重なり合わない距離とすることができる。
このように、反射面Ｍを交互に位置をずらして複数列で配列させることにより、各列での光ファイバピッチの規格を満たすようにしながら、隣接する導波路間のピッチ間隔を、光ファイバのピッチ間隔を列数で割った長さまで狭ピッチ化することができる。ひいては、導波路を一列に並べその端面でファイバと接続する場合に比較して、導波路を高密度に実装することが可能となる。例えば、標準規格上ファイバピッチが２５０μｍに定められているのであれば、反射面の配列を２列とすることにより、１２５μｍまで狭ピッチ化することができる。
なお、説明する実施形態では、説明の便宜上、基板水平方向に一列に導波路ＷＧが配列された場合について説明するが、導波路ＷＧの配列は、これに限定されるものではない。他の実施形態では、ポリマー導波路を積層することにより、基板垂直方向を含む２次元的に配列された導波路としてもよい。
図３は、本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２の構造を示す。図３（Ａ）は、光コネクタ・アセンブリ１３２を構成する上部側のファイバ・コネクタ１５０の底面図を示す。図３（Ｃ）は、光コネクタ・アセンブリ１３２を構成する基板側コンポーネント１４０の上面図を示す。図３（Ｂ）は、ファイバ・コネクタ１５０および基板側コンポーネント１４０の側面図を示す。なお、図３（Ｂ）は、概ねファイバ・コネクタ１５０および基板側コンポーネント１４０を中央（図３（Ａ）および（Ｃ）において矢印Ａで示す。）で切断した断面図を表しているが、中央の前後に設けられるマイクロレンズ１４４，１５４が模式的に図示されている点に留意されたい。
図３に示すファイバ・コネクタ１５０は、上述した反射面Ｍの２次元配列に対応して２列にマイクロレンズ１５４が配列されたマイクロレンズアレイ１５２を備える。基板側コンポーネント１４０も、上述した反射面Ｍの２次元配列に対応して２列にマイクロレンズ１４４が配列されたマイクロレンズアレイ１４２を備える。以下、ファイバ・コネクタ１５０に付属するマイクロレンズアレイを、ファイバ側マイクロレンズアレイ１５２と参照し、基板側コンポーネント１４０に付属するマイクロレンズアレイを、導波路側マイクロレンズアレイ１４２と参照する。
ファイバ側マイクロレンズアレイ１５２は、ファイバ・コネクタ１５０の底面１５０ａに設けられたくぼみ１５０ｂ内に形成されている。導波路側マイクロレンズアレイ１４２も、基板側コンポーネント１４０の上面１４０ａに設けられたくぼみ１４０ｂ内に形成されている。図示しないが、ファイバ・コネクタ１５０の上面からは、光ファイバ・リボン１３０が挿入され、それぞれの端面が、対応するファイバ側マイクロレンズアレイ１５２のマイクロレンズ１５４各々に位置合わせされて固定される。
好適な実施形態では、基板側コンポーネント１４０およびファイバ・コネクタ１５０は、さらに、ファイバ側マイクロレンズアレイ１５２を導波路側マイクロレンズアレイ１４２に対し位置合わせするための位置合わせ機構を含むことができる。
説明する実施形態では、ファイバ・コネクタ１５０側の位置合わせ機構の部分として、ファイバ・コネクタ１５０の底面１５０ａにおけるファイバ側マイクロレンズアレイ１５２の両側の箇所に、一対の棒状スタッド１５６Ｌ，１５６Ｒが形成されている。棒状スタッド１５６Ｌ，１５６Ｒは、例えば円柱あるいは角柱として作成される。
基板側コンポーネント１４０側の位置合わせ機構の部分としては、基板側コンポーネント１４０の上面１４０ａにおける導波路側マイクロレンズアレイ１４２の箇所の両側に、それぞれ棒状スタッド１５６Ｌ，１５６Ｒを嵌合する一対の穴または溝１４６Ｌ，１４６Ｒが形成されている。なお、穴は、反対側まで貫通する空間を表し、溝は、反対側まで貫通していないくぼみの空間を表すが、本実施形態において、両者は代替可能である。
図４は、本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２および対応する基板１０２の構造を示す。図４（Ａ）は、基板側コンポーネント１４０の上面図を示し、図４（Ｃ）は、基板１０２の上面図を示す。図４（Ｂ）は、基板側コンポーネント１４０および基板１０２の側面図を示す。図４（Ｂ）は、同様に、概ね基板側コンポーネント１４０および基板１０２を中央（矢印Ａで図示する。）で切断した断面図を表しているが、中央の前後に設けられるマイクロレンズ１４４および後述するダミーコア１７０が模式的に図示されている点に留意されたい。また、図４（Ａ）には、点線で、基板側コンポーネント１４０の底面１４０ｃに設けられる構造が示されている。
本発明の第１の実施形態による基板側コンポーネント１４０および基板１０２は、導波路側マイクロレンズアレイ１４２のマイクロレンズ１４４各々を導波路層１１０の導波路各々が有する反射面Ｍ各々に対し位置合わせするための位置合わせ機構をさらに含む。説明する実施形態では、図４に示すように、基板側コンポーネント１４０の位置合わせ機構を構成する部分として、底面１４０ｃにおいて、導波路側マイクロレンズアレイ１４２が形成された部分に対応する領域の両側に、一対の細長の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒが形成されている。
基板１０２の位置合わせ機構を構成する部分としては、導波路の配列１６８の反射面の配列１７６が形成された領域の両側に設けられた、上記一対の細長の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒを受け止める、一揃いの位置決め部材１７０Ｌ，１７０Ｒが形成されている。
図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、基板１０２上の下部クラッド層１６０上に複数のコア１６４が形成され、各コア１６４が、上部クラッド層１６６により覆われている。下部クラッド層１６０、コア１６４および上部クラッド層１６６によって、上述した導波路の配列１６８が構成される。導波路の配列１６８には、さらに、４５°傾斜の反射面Ｍの配列１７６が形成される。
導波路の配列１６８が形成された領域の両脇では、上部クラッド層１６６が除去され、溝１７２Ｌ，１７２Ｒが切られており、下部クラッド層１６０およびダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒが露出されている。ダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒは、コア材料を用いて、導波路のコア１６４と同時にパターニングされた構造であり、コア１６４に対して高精度に位置決めされて形成されている。このため、ダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒは、マイクロレンズアレイ１４２を導波路のコア１６４の反射面Ｍに位置合わせする際の水平方向および垂直方向における良好な位置基準点を与えることができる。
図４（Ｃ）に示すダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒは、それぞれ、Ｌ字形状を有しており、第１の実施形態においては、対角の関係にある２つのＬ字型のダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒが、上述した一揃いの位置決め部材を構成する。図４（Ｃ）には、破線１７４Ｌ，１７４Ｒにより、上記一対の細長の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒが位置決めされる下部クラッド層１６０上の位置が表されている。一対のダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒは、この位置に配置された矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒの角を受け止めて、基板水平方向において矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒの位置がずれないよう固定する。
図５および図６は、本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２を基板１０２へ取り付ける光接続方法を説明する図である。図５は、正面から見た様子を示し、図６は、側方から見た様子を示す。なお、図６には、紙面左側のマイクロレンズの列に対応する反射面Ｍが図示され、一対の矩形スタッド１４８が配置される位置が破線１７４で示され、点線でダミーコア１７０の位置も示されている。また、基板側コンポーネント１４０およびファイバ・コネクタ１５０間の位置合わせ機構１４６，１５６も点線で示されている。
光コネクタ・アセンブリ１３２を用いた光接続方法では、まず、第１の工程では、それぞれ反射面Ｍを有する導波路のコア１６４が形成された基板１０２が準備される。続いて、第２の工程では、導波路側マイクロレンズアレイ１４２を備える基板側コンポーネント１４０を基板１０２上に配置し、取り付ける。上述したように、基板１０２および基板側コンポーネント１４０には、位置合わせ機構を構成する各部分が形成されている。基板側コンポーネント１４０の基板１０２への配置は、基板側コンポーネント１４０の底面１４０ｃに設けられた一対の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒを、基板１０２の一対のダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒに対して位置決めすることを含む。
基板側コンポーネント１４０が基板１０２に取り付けられると、上記一対の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒが基板１０２上の上記一対のＬ字のダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒに受け止められ、その底部が下部クラッド層１６０の上面に当接する。これにより、導波路側マイクロレンズアレイ１４２のマイクロレンズ１４４各々が、対応する導波路ＷＧの反射面Ｍ各々に、平行を維持し、かつ、水平方向に位置合わせされる。また、この際、典型的には、ダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒの周辺や導波路層１１０の上面に接着剤を塗布しておき、基板側コンポーネント１４０を基板１０２に接着することができる。
続いて、第３の工程では、光ファイバ・リボン１３０が挿入および固定されたファイバ・コネクタ１５０を基板側コンポーネント１４０に対し取り付ける。ファイバ・コネクタ１５０が基板側コンポーネント１４０に取り付けられると、上記一対の棒状スタッド１５６Ｌ，１５６Ｒと上記一対の穴または溝１４６Ｌ，１４６Ｒとが嵌合し、さらに、ファイバ・コネクタ１５０の底面１５０ａおよび基板側コンポーネント１４０の上面１４０ａが当接する。これにより、ファイバ側マイクロレンズアレイ１５２のマイクロレンズ１５４各々が、対応する導波路側マイクロレンズアレイ１４２のマイクロレンズ１４４各々に対向して、平行を維持し、かつ、水平方向に位置合わせされる。棒状スタッド１５６Ｌ，１５６Ｒおよび穴または溝１４６Ｌ，１４６Ｒは、典型的には、挿抜可能に構成される。
上述した構成を採用することにより、導波路ＷＧと光ファイバＦ間の位置合わせの公差を、導波路ＷＧおよび光ファイバＦを直接位置合わせする場合と比較して、１０倍程度まで好適に緩和することができる。そして、導波路ＷＧが形成された基板１０２に対して、基板側コンポーネント１４０を設計通りの位置に配置および固定し、基板側コンポーネント１４０に対してファイバ・コネクタ１５０を取り付けることで、導波路ＷＧと光ファイバＦとの低損失な接続を簡便に実現することができる。
以下、図７を参照しながら、好適な実施形態において位置合わせ機構を構成する基板側位置合わせ部材であるダミーコアを導波路とともに形成する方法について説明する。図７は、好適な実施形態による導波路コアおよびダミーコアの形成方法を説明する図であり、図７（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ、当該形成方法における各工程の基板の断面図を示す。
図７に示す導波路およびダミーコアの形成方法では、第１の工程では、基板２００上に下部クラッド層２０２を形成する（図７（Ａ））。続いて、第２の工程では、基板２００上の下部クラッド層２０２の上にコア層２０４を塗布する（図７（Ｂ））。第３の工程では、フォトリソグラフィ法により、コア層２０４をパターニングし、導波路コアの配列２０４ａと、Ｌ字型のダミーコア２０４ｂとを下部クラッド層２０２上に形成する（図７（Ｃ））。導波路コアの配列２０４ａおよびＬ字型のダミーコア２０４ｂは、同じマスクパターンを用いて形成される。
第４の工程では、コア層２０４を覆うように上部クラッド層２０６を塗布する（図７（Ｄ））。第５の工程では、フォトリソグラフィ法により、上部クラッド層２０６をパターニングし、ダミーコア２１４周辺に溝２１２を有し、ダミーコア２１４および下部クラッド層２０２が露出するとともに、パターニングされた導波路のコアの配列２１０を覆う上部クラッド層２０６を形成する（図７（Ｅ））。
このように、好適な実施形態では、ダミーコア２１４は、導波路コアの配列２１０とともに同一マスクを用いて同一工程でパターニングされた構造として形成される。このため、ダミーコア２１４は、導波路コアの配列２１０に対し高精度な水平方向および垂直方向における位置基準点を与える。導波路コアの配列２１０およびダミーコア２１４を別々の工程で作成することを妨げるものではないが、同一の工程で同時に作成することにより、複数のマスクパターンの重ね合わせによる位置合わせ精度の劣化を好適に防止することができる。また、コア層は、クラッド層に比較して精度高くパターニングすることができるポリマー材料が知られており、リソグラフィ法を用いることにより、ダミーコア２１４を高い寸法精度で加工することができる。
なお、コアのパターニング方法は、特に限定されるものではない。例えば、塗布したコア層の上にフォトマスクを配置して露光し、現像することで、パターニングされたコア層を形成する直接露光方式、フォトリソグラフィ法でフォトレジストのパターンをコア層上に形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのエッチング処理を施し、パターニングされたコア層を形成するＲＩＥ法、コア形状を有する金型を用いてクラッド層にコア形状を複製し、形成されたコア形状の溝にコア材を注入することでパターニングされたコア層を形成する複製法など、いかなる方法で作成してもよい。
また、導波路ＷＧの経路中に形成される４５°傾斜の反射面Ｍは、例えば、ダイシング加工やレーザ加工により、コアの光軸および基板上面に対し垂直な端面と、４５°傾斜角を有する反射面Ｍとを切り出すことにより形成することができる。反射面Ｍには、さらに金やアルミニウムなどがマスク蒸着される。なお、反射面Ｍの形成方法は、特に限定されるものではなく、これまで既知の如何なる加工方法を用いて作成することができる。
上述したファイバ・コネクタ１５０および基板側コンポーネント１４０の作成方法としては、特に限定されるものではないが、好ましい実施形態では、金型からポリマーへの転写などの方法により、高い寸法精度で一体形成することができる。ファイバ・コネクタ１５０および基板側コンポーネント１４０の材料は、特に限定されるものではないが、光透過性のポリマー材料を用いることができる。例示すると、上記導波路層について説明したような、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート系樹脂などの種々の樹脂が挙げられる。
以下、図８および図９を参照しながら、光コネクタ・アセンブリ１３２が取り付けられる基板１０２の構造の他の実施形態について説明する。
上述した第１の実施形態では、基板１０２の位置合わせ機構を構成する部分として、図４に示すように、一対の細長の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒの角を受け止める一対のＬ字型のダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒを形成した。この一対のＬ字型のダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒは、一対の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒそれぞれにおける２箇所の外側の角を含む４つの角に対して、対角線の関係にある２つの角からなる２組の角対のうちの１組の角対のそれぞれの角を受け止めるように形成されている。しかしながら、図４に示した位置決め部材の形状は例示であり、これに特に限定されるものではない。
一般化すると、好ましい実施形態では、基板１０２側に形成される位置合わせ部分は、上記一対の矩形スタッド１４８における４つの長側面のうちの外側または内側の２つと、一対の矩形スタッドのうちの一方にある１つの短側面と、他方にある反対側の１つの短側面とを少なくとも受け止めるように形成することができる。上記一揃いの位置決め部材は、細長の矩形スタッドを嵌合させる矩形溝、矩形スタッドの１つの角を受け止めるＬ字部材、矩形スタッドの２つの角を受け止めるコの字部材、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
図８および図９は、本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２が取り付けられる基板１０２の他の構造を例示する図である。
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、Ｌ字型のダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒに代えて、上部クラッド層１６６に溝１８０Ｌ，１８０Ｒが形成された基板を例示する。溝１８０Ｌ，１８０Ｒは、一対の細長の矩形スタッド１４８Ｒ，１４８Ｌをちょうど嵌合させる寸法で形成されている。溝１８０Ｌ，１８０Ｒは、フォトリソグラフィ法で形成してもよいし、レーザ加工により形成してもよい。図８（Ｃ）および図８（Ｄ）は、リソグラフィ法により、コア材料を用いて、矩形スタッド１４８Ｒ，１４８Ｌを嵌合させる溝１８０Ｌ、１８０Ｒを形成した場合を例示する。
図８に示す実施形態では、基板側コンポーネント１４０が基板１０２に取り付けられると、上記一対の細長の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒが、基板１０２上の一対の溝１８０Ｌ，１８０Ｒに嵌めこまれる。矩形スタッド１４８は、その側面が溝１８０の対応する側面で受け止められ、矩形スタッド１４８の底面が、溝１８０の底面にある下部クラッド層１６０の上面に当接する。これにより、導波路側マイクロレンズアレイ１５２が、対応する導波路の反射面に、水平方向および垂直方向で位置合わせされる。特に図８（Ｃ）および図８（Ｄ）で示す実施形態では、溝１８０Ｌ，１８０Ｒがコア材料を用いて導波路のコアと同時に形成されているので、第１の実施形態と同様に、高い加工寸法の精度および導波路のコアと高い位置合わせ精度で形成できる。
図９（Ａ）に示す実施形態では、合計４つのＬ字型のダミーコア１７０ＬＴ，１７０ＬＢ，１７０ＲＴ，１７０ＲＢが形成されている。合計４つのＬ字型のダミーコア１７０は、一対の矩形スタッド１４８Ｌ，１４８Ｒそれぞれにおける２箇所の外側の４つの角を受け止めている。図９（Ｂ）に示す実施形態では、一対の矩形スタッド１４８における対向する側面以外の側面を受け止めるように、一対のコの字型のダミーコア１７０が形成されている。図９（Ｃ）に示す実施形態では、一対の矩形スタッド１４８それぞれにおける内側の４つの角を受け止めるように一対のＬ字型のダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒが形成されている。
上述したように、一対の矩形スタッド１４８の基板水平方向の移動の自由度を制限するように導波路層１１０に一揃いの位置決め部材を形成することで、基板１０２に対し基板側コンポーネント１４０を良好に設置することができるようになる。
以下、図２（Ｂ）および図１０を参照しながら、４列にレンズが配列されたマイクロレンズアレイを用いる場合の接続構造について説明する。図２（Ｂ）は、４列にレンズが配列されたマイクロレンズアレイを用いる場合の導波路の上面図を示し、図１０は、４列にレンズが配列された基板側コンポーネント１４０の上面図を示す。
図２（Ｂ）に示す実施形態では、反射面Ｍは、導波路の配列において４つの導波路を単位として、隣接する導波路間で位置をずらして形成されており、４列に構成されている。図１０に示す基板側コンポーネント１４０は、上述した反射面Ｍの２次元配列に対応して４列にレンズ１４４がスタガ配列されたマイクロレンズアレイ１４２を備える。これに対応して、ファイバ・コネクタ１５０においても、上述した反射面Ｍの２次元配列に対応して４列にマイクロレンズ１５４がスタガ配列されたマイクロレンズアレイ１５２を備えられることになる。
図２（Ａ）〜図９および図２（Ｂ）および図１０を参照して説明したように、スタガ型に反射面およびマイクロレンズの配列数を増やすことによって、導波路のピッチ間隔を光ファイバのピッチ間隔を列数で割った長さまで、また好ましくはファイバ外径よりも小さいサイズまで、狭小化することが可能となる。
以下、図１１〜図１５を参照しながら、本発明の第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２を基板１０２に固定する固定方法について説明する。
図１１は、光コネクタ・アセンブリ１３２を基板１０２に固定する簡易な固定方法を示す。上述したように基板１０２の導波路層１１０には、上部クラッド層１６６には、下部クラッド層１６０およびダミーコア１７０Ｌ，１７０Ｒを露出させる溝１７２Ｌ，１７２Ｒが形成されている。図１１に示す固定方法では、まず、この溝１７２Ｌ，１７２Ｒの矩形スタッド１４８が配置される箇所１７４Ｌ，１７４Ｒ周辺に光硬化性接着剤１９０を塗布する。光コネクタ・アセンブリ１３２のうちの少なくとも基板側コンポーネント１４０は、光硬化性接着剤を硬化させる特定波長に対し光透過性を有する材料で形成されている。
基板側コンポーネント１４０を導波路層１１０上に設置した後、上方から基板側コンポーネント１４０を通して硬化用の光を照射し、光硬化性接着剤１９０を硬化する。これにより、光コネクタ・アセンブリ１３２を構成する基板側コンポーネント１４０を基板１０２に固定する。その後は、光ファイバ・リボン１３０が固定されたファイバ・コネクタ１５０を、基板側コンポーネント１４０に嵌めこめば、光接続が完成する。
図１２は、光コネクタ・アセンブリ１３２を基板１０２に固定する改良された固定方法を示す。図１２に示す改良された固定方法では、基板１０２上の導波路層１１０の上部クラッド層１６６の表面における反射面Ｍの配列１７６を挟んだ箇所にリセス１９２が形成される。
上記リセス１９２は、導波路層１１０の上部クラッド層１６６の表面を浅く切削加工することによって形成することができる。あるいは、導波路層１１０の上部クラッド層１６６を成形する際に、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すような２つのマスクを用いて２層でパターニングすることで形成してもよい。図１３（Ａ）に示す第１のマスクパターンは、溝１７２を画定し、第２のマスクパターンは、溝１７２およびリセス１９２の両方を画定するものである。
図１２に示す改良された固定方法では、基板側コンポーネント１４０を基板１０２上に配置した後、破線１９０で示すように、溝１７２の部分を含む導波路層１１０の表面に光硬化性接着剤を塗布する。このとき、リセス１９２は、導波路層１１０の表面に塗布された接着剤が、導波路層１１０中に形成された４５°マイクロミラーの空間に流入してしまうことを防止するはたらきをする。
図１２に示す固定方法では、図１１に示した溝１７２の部分にのみ接着剤を塗布する場合に比較して、より大きな接着面積を確保することができ、光ファイバ・リボン１３０にかかる引っ張り力に対する耐性を向上させることができる。また、有機材料の基板１０２上に形成された導波路層１１０と、基板側コンポーネント１４０との間には、通常、熱膨張係数に差がある。図１２に示すように、導波路層１１０の表面で基板側コンポーネント１４０の底面と広く接着させることにより、熱膨張係数の差に起因した熱ずれを好適に防止することができる。
図１４は、光コネクタ・アセンブリ１３２を構成するファイバ・コネクタ１５０を基板１０２に固定する固定治具３００を示す。図１４（Ａ）は、基板１０２の上面図を示し、図１４（Ｂ）は、基板１０２、光コネクタ・アセンブリ１３２および固定治具３００の側面図を示す。なお、図１４（Ｂ）は、概ね光ファイバ・リボン１３０が挿入される開口部３０２の中央で切断した断面図を表しているが、中央の前後に設けられる固定治具３００の締結穴３０４，３０８および締結部材３０６などが模式的に図示されている点に留意されたい。
図１４に示す固定治具３００は、光コネクタ・アセンブリ１３２毎のファイバ・リボン１３０が挿入される開口部３０２と、ねじなどの締結部材を挿通する締結穴３０４を有する。固定治具３００の開口部３０２は、光ファイバ・リボン１３０を挿通し、ねじなどの締結部材３０６を、締結穴３０４を通して基板１０２側の締結穴３０８に螺合させることで、基板１０２上面と、固定治具３００の下面との間に光コネクタ・アセンブリ１３２を挟み込み固定する。
図１５は、光コネクタ・アセンブリ１３２を構成するファイバ・コネクタ１５０を基板１０２に固定する他の固定治具３００を示す。図１５は、基板１０２、光コネクタ・アセンブリ１３２および固定治具３００の斜視図を示している。
図１５に示す固定治具３００は、図１４に示したものと同様に、光コネクタ・アセンブリ１３２毎の光ファイバ・リボン１３０が挿入される開口部３０２および締結穴３０４を有する。固定治具３００に設けられた開口部３０２は、少なくともファイバ・コネクタ１５０を挿通する寸法を有しており、開口部３０２の周辺には、開口部３０２の一部を開閉するストッパ３００ａが設けられている。ファイバ・コネクタ１５０を開口部３０２に挿通した後、ストッパ３００ａを倒し、開口部３０２の一部を閉じることにより、固定治具３００から光ファイバ・リボン１３０が抜けないようになる。
図１５に示す固定治具３００も光ファイバ・リボン１３０を挿通し、締結部材３０６を、締結穴３０４を通して基板１０２側の締結穴３０８に螺合させることで、基板１０２上面と、固定治具３００の下面との間に光コネクタ・アセンブリ１３２を挟み込み固定することができる。
図１４または図１５に示した固定治具３００を用いることにより、図１１〜図１３に示した接着剤のみで固定する場合に比較して、光ファイバ・リボン１３０にかかる引っ張り力に対する耐性をさらに向上させることができる。
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態による光コネクタ・アセンブリ１３２は、基板側コンポーネント１４０およびファイバ・コネクタ１５０の２部品で構成されていた。そして、一体形成された部品である基板側コンポーネント１４０において、ファイバ・コネクタ１５０と結合する結合部として、穴または溝１４６が設けられていた。すなわち、第１の実施形態による基板側コンポーネント１４０は、導波路側マイクロレンズアレイ１４２を備えるレンズアレイ部の役割を有するとともに、ファイバ・コネクタ１５０を支持するホルダ部の役割を有する。
以下、ファイバ・コネクタ４５０を支持するファイバ・ホルダ４６０が、マイクロレンズアレイを備えるレンズアレイ４４０とは独立した部品として構成される、第２の実施形態について、図１６および図１７を参照して説明する。なお、図１６および図１７は、導波路層の反射面Ｍが４列を構成し、マイクロレンズアレイもこれに対応して４列を構成する実施形態を説明する。
図１６および図１７は、本発明の第２の実施形態による光ＭＣＭ４００と光ファイバ・リボン４３０との間の接続構造を模式的に示す図である。図１６（Ａ）は、導波路の軸方向に対して側方から見た側面図を示し、図１６（Ｂ）は、導波路の軸方向から見た側面図を示す。図１７（Ａ）は、レンズアレイ４４０の上面図を示し、図１７（Ｃ）は、基板４０２の上面図を示す。図１７（Ｂ）は、レンズアレイ４４０および基板４０２の導波路の軸方向から見た側面図を示し、概ねレンズアレイ４４０および基板４０２を位置合わせ部材の中央で切断した断面図を表しているが、中央の前後に設けられるマイクロレンズが模式的に図示されている点に留意されたい。また、図１７（Ａ）には、点線で、レンズアレイ４４０の底面に設けられるピン４４４Ｌ，４４４Ｒが示されている。
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、導波路層１１０の導波路４１２各々の端部に、４５°傾斜の反射面４１８が形成され、基板４０２上の反射面４１８の位置に、第２の実施形態による光コネクタ・アセンブリ４３２が配置される。
本発明の第２の実施形態による光コネクタ・アセンブリ４３２は、導波路側マイクロレンズアレイ４４２を備えるレンズアレイ４４０と、ファイバ側マイクロレンズアレイ４５２を備えるファイバ・コネクタ４５０と、さらに、レンズアレイ４４０およびファイバ・コネクタ４５０を収容するファイバ・ホルダ４６０とを含み構成される。
レンズアレイ４４０は、これに付属するマイクロレンズアレイ４５２のマイクロレンズ各々が導波路各々に形成された反射面４１８各々に位置合わせされるように基板１０２上に位置決め設置される。
本発明の第２の実施形態によるレンズアレイ４４０および基板４０２は、上記位置合わせするための位置合わせ機構をさらに含み構成される。説明する実施形態では、図１６（Ｂ）および図１７に示すように、レンズアレイ４４０の位置合わせ機構を構成する部分としては、底面における導波路側マイクロレンズアレイ４４２に対応する領域の両側に、一対のテーパ形状を有する突起部（ピン）４４４Ｌ，４４４Ｒが形成されている。これに対応して、基板４０２の導波路層４１０においては、上記ピン４４４Ｌ，４４４Ｒが挿入される一対の溝４１６Ｌ，４１６Ｒが基板４０２に設けられている。
溝４１６は、フォトリソグラフィ時のパターン形成、または導波路層４１０を形成した後のレーザ加工により導波路層に設けられる。ピン４４４Ｌ，４４４Ｒがテーパ形状を有することにより、簡便に精度高く、レンズアレイ４４０を導波路層４１０上の適切な位置４２０に位置決めすることが可能となる。レンズアレイ４４０は、導波路層４１０に接着剤などで固定される。
ファイバ・ホルダ４６０には、上部にファイバ・コネクタ４５０を収容する上部開口部４６０ａが設けられ、下部にレンズアレイ４４０を収容する下部開口部４６０ｂが設けられている。上部開口部４６０ａおよび下部開口部４６０ｂは、ファイバ・コネクタ４５０およびレンズアレイ４４０を収容したときに、ファイバ側マイクロレンズアレイ４５２のレンズ各々が、対応する導波路側側マイクロレンズアレイ４４２に位置合わせされるように互いの位置を定めて形成される。
下部開口部４６０ｂは、レンズアレイ４４０を若干の隙間をもって内包できる寸法で形成される。ファイバ・ホルダ４６０が基板４０２上に設置されると、下部開口部４６０ｂに、基板４０２に位置決めされたレンズアレイ４４０が収容される。ファイバ・ホルダ４６０は、貫通ピン４６２などにより、基板４０２に固定される。
上部開口部４６０ａも、余裕をもってファイバ・コネクタ４５０を収容できる寸法を有している。ファイバ・コネクタ１５０は、上部開口部４６０ａのくぼみ中に挿入され、これにより、ファイバ側マイクロレンズアレイ４５２各々が導波路側マイクロレンズアレイ４４２のマイクロレンズ各々に位置合わせされる。上部開口部４６０ａのくぼみにおけるファイバ・コネクタ４５０に当接する底面は、ファイバ側マイクロレンズアレイ４５２のレンズ各々が、下部開口部４６０ｂに収容される導波路側マイクロレンズアレイ４４２のレンズ各々と平行を維持できるように形成される。
上部開口部４６０ａには、図１６（Ｂ）に示すように、ファイバ・コネクタ４５０を上方から挿入しやすくするようなテーパ４６０ｃが形成されている。上部開口部４６０ａに収容されたファイバ・コネクタ４５０は、個々の基板４０２上のファイバ・ホルダ４６０に、板ばね状のクリップなどのラッチ・リリース機構４７０を用いて固定される。
以上説明した実施形態によれば、基板上面で上方から光ファイバを接続する構成とすることで、基板側面で接続する場合と比較した空間的な制約が緩和される。同時に、双方のマイクロレンズアレイを介して導波路および光ファイバ間を結合する構成とすることで、導波路および光ファイバ間の位置合わせ公差が緩和される。導波路および光ファイバ間の位置合わせの公差は、典型的には、導波路および光ファイバを直接位置合わせする場合と比較して、１０倍程度まで好適に緩和される。例えば、０．５ｄＢ以下の損失を目標とした場合、上記位置合わせ公差は、従来では数μｍまで要求されるが、本発明の実施形態による構成では、数十μｍ程度まで緩和することができる。
また、従来技術では、光ファイバのピッチ間隔が定まっているため、導波路を狭小化することができず、光コネクタ自体を小型化することが難しかった。これに対して、上述した構成を採用することで、光コネクタ・アセンブリ自体のサイズを小型化することができ、同一実装面積上に、より多数の光コネクタ・アセンブリを配置して、多チャンネル化および高バンド幅化を図ることが可能となる。実装基板上で多チャンネルの光信号の入出力部が半導体回路チップに対し近接して設けた光ＭＣＭを作成することができるので、ますます高まる光インターコネクトにおける消費電力の削減および高速化に対する要求に応えることができる。
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、基板上に形成された複数の導波路を外部の光伝送路に対し接続する光接続構造の空間的制約を緩和し、位置合わせ公差を緩和することができる、光デバイス、光コネクタ・アセンブリおよび光接続方法を提供することができる。
これまで本発明を、特定の実施形態をもって説明してきたが、本発明は、上述までの実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
１００，４００，５００…光ＭＣＭ、１０２，２００，４０２，５０２…基板、１０４…電気入出力部、１０６，５０２…電気配線、１１０，４１０，５１０…導波路層、１１２，１１８，４１８，５１２…反射面、１１４，５１４…ビア、１１６，５１６…アンダーフィル、１２０，５２０…半導体チップ、１２２，５２２…ＴＩＡ／ＬＩＡ、１２４，５２４…ＬＤＤ、１２６，５２６…ＰＤ、１２８，５２８…ＶＣＳＥＬ、１３０，４３０，５３０…光ファイバ、１３２，４３２…光コネクタ・アセンブリ、１４０…基板側コンポーネント、１４２，１５２，４４２，４５２…マイクロレンズアレイ、１４４，１５４…マイクロレンズ、１４６…穴または溝、１４８…矩形スタッド、１５０，４５０…ファイバ・コネクタ、１５６…棒状スタッド、１６０，２０２…下部クラッド層、１６４…コア、１６６，２０６…上部クラッド層、１６８，４１２…導波路の配列、１７０，２１４…ダミーコア、１７２，１８０…溝、１９０…光硬化性接着剤、１９２…リセス、２０４…コア層、２１２…溝、３００…固定治具、３０２…開口部、３０４，３０６…締結穴、３０６…締結部材、溝…４１６、４４０…レンズアレイ、４４４…ピン４４４、４６０…ファイバ・ホルダ、４６２…貫通ピン、４７０…ラッチ・リリース機構

Claims (17)

  1. それぞれ反射面を有する複数の導波路が形成された基板と、
    前記複数の導波路に面し、複数のレンズがそれぞれ対応する反射面各々に位置合わせされて設けられる導波路側レンズアレイを備えるレンズアレイ部と、
    複数のレンズがそれぞれ対応する前記導波路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて設けられる光伝送路側レンズアレイを備え、複数の光伝送路が挿入されそれぞれ対応する前記光伝送路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて固定されるコネクタ部であって、前記光伝送路側レンズアレイおよび前記導波路側レンズアレイが略平行に維持されるように前記レンズアレイ部の上面に当接する底面を有する、コネクタ部と
    を含み、前記基板および前記レンズアレイ部は、それぞれ、前記導波路側レンズアレイのレンズ各々を対応する反射面各々に位置合わせする位置合わせ機構を構成する基板側部分およびレンズアレイ側部分を含む、光デバイス。
  2. 前記レンズアレイ側部分は、前記レンズアレイ部の底面の前記複数の導波路に面する領域の両側に設けられた少なくとも一対の矩形スタッドを含む、請求項１に記載の光デバイス。
  3. 前記基板側部分は、前記一対の矩形スタッドにおける４つの長側面のうちの外側または内側の２つと、前記一対の矩形スタッドのうちの一方にある１つの短側面と、他方にある前記一方の短側面とは反対側の１つの短側面とを少なくとも受け止めるように前記基板の表面に設けられた、一揃いの位置決め部材を含む、請求項２に記載の光デバイス。
  4. 前記一揃いの位置決め部材は、前記矩形スタッドを嵌合させる矩形溝、前記矩形スタッドの１つの角を受け止めるＬ字部材、前記矩形スタッドの２つの角を受け止めるコの字部材、またはこれらの組み合わせを含む、請求項３に記載の光デバイス。
  5. 前記基板側部分は、前記導波路のコア材料を用いて形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光デバイス。
  6. 前記レンズアレイ側部分は、前記レンズアレイ部の底面の前記複数の導波路に面する領域の両側に設けられた少なくとも一対のテーパ形状を有する突起部を含み、前記基板側部分は、前記突起部各々が挿入されるように前記基板の表面に設けられた一対の溝または穴を含む、請求項１に記載の光デバイス。
  7. 前記複数の導波路各々が有する反射面は、隣接する導波路間で軸方向に変位して設けられることで複数の列をなし、前記導波路側レンズアレイおよび前記光伝送路側レンズアレイのレンズは、前記反射面がなす複数の列に対応して複数の列をなす、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光デバイス。
  8. 前記レンズアレイ部は、前記光伝送路側レンズアレイのレンズ各々が対応する前記導波路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされるように前記コネクタ部を支持するホルダ部を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光デバイス。
  9. 前記レンズアレイ部および前記ホルダ部が一体形成され、前記ホルダ部および前記コネクタ部は、それぞれ、前記光伝送路側レンズアレイを位置合わせする位置合わせ機構を構成するホルダ側部分およびコネクタ側部分を含み、該位置合わせ機構により、前記光伝送路側レンズアレイのレンズ各々が、対応する前記導波路側レンズアレイのレンズ各々と位置合わせされる、請求項８に記載の光デバイス。
  10. それぞれ前記レンズアレイ部および前記コネクタ部が結合された複数の光コネクタ・アセンブリを前記基板に対して固定するとともにそれぞれアセンブリ毎の光伝送路を挿通する複数の開口を有する固定治具をさらに含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光デバイス。
  11. 前記レンズアレイ部は、所定波長の光を透過する樹脂で形成されており、前記光デバイスは、前記複数の導波路が形成される導波路層の表面に前記反射面の箇所を挟んで形成されたリセス部を備え、前記レンズアレイ部の底面と前記導波路層とを接着する光硬化性接着層をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光デバイス。
  12. 基板上のそれぞれ反射面を有する複数の導波路に面して設けられ、複数のレンズがそれぞれ対応する反射面各々に位置合わせされて設けられる導波路側レンズアレイを備えるレンズアレイ部と、
    複数のレンズがそれぞれ対応する前記導波路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて設けられる光伝送路側レンズアレイを備え、挿入された複数の光伝送路をそれぞれ対応する前記光伝送路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせして固定するコネクタ部であって、前記光伝送路側レンズアレイおよび前記導波路側レンズアレイが略平行に維持されるように前記レンズアレイ部の上面に当接する底面を有する、コネクタ部と
    を含み、前記レンズアレイ部は、前記導波路側レンズアレイのレンズ各々が対応する反射面各々に位置合わせされるように前記基板に対して位置合わせする位置合わせ機構のレンズアレイ側部分を底面に有する、光コネクタ・アセンブリ。
  13. 前記位置合わせ機構を構成する前記レンズアレイ側部分は、前記レンズアレイ部の底面の前記複数の導波路に面する領域の両側に設けられた少なくとも一対の矩形スタッドまたはテーパ形状を有する突起部を含む、請求項１２に記載の光コネクタ・アセンブリ。
  14. 前記レンズアレイ部は、前記光伝送路側レンズアレイのレンズ各々が対応する前記導波路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされるように前記コネクタ部を支持するホルダ部をさらに含み、
    前記ホルダ部は、前記レンズアレイ部と一体形成され、前記コネクタ部に結合する結合部が設けられる、請求項１２または１３に記載の光コネクタ・アセンブリ。
  15. 光接続を行う方法であって、
    それぞれ反射面を有する複数の導波路が形成された基板を準備する工程と、
    前記複数の導波路に面し、複数のレンズが設けられる導波路側レンズアレイを備えるレンズアレイ部を、前記導波路側レンズアレイのレンズ各々が対応する反射面各々に位置合わせされるように、前記基板上に配置する工程と、
    複数のレンズが設けられる光伝送路側レンズアレイを備え、複数の光伝送路が挿入されそれぞれ対応する前記光伝送路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて固定されるコネクタ部を、前記光伝送路側レンズアレイのレンズ各々が対応する前記導波路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされるように、前記レンズアレイ部に対し取り付ける工程であって、前記光伝送路側レンズアレイおよび前記導波路側レンズアレイが略平行に維持されるように前記コネクタ部の底面が前記レンズアレイ部の上面に当接する、当該取り付ける工程と
    を含み、
    前記基板を準備する工程は、前記導波路側レンズアレイを位置合わせする位置合わせ機構を構成する基板側部分を形成する工程を含み、
    前記基板上に配置する工程は、前記レンズアレイ部の底面に設けられた前記位置合わせ機構を構成するレンズアレイ側部分を、前記基板の前記基板側部分に対して位置決めする工程を含む、光接続方法。
  16. 前記基板側部分を形成する工程は、
    前記基板上の導波路層を構成するコア層をパターニングすることによって、前記複数の導波路を形成するとともに、前記基板側部分を形成する工程と、
    前記基板側部分を露出し、パターニングされた前記複数の導波路のコア層を覆う上部クラッド層を形成する工程と
    を含む、請求項１５に記載の光接続方法。
  17. 前記基板を準備する工程は、前記複数の導波路が形成される導波路層の表面に前記反射面の箇所を挟んでリセスを形成する工程と、
    前記基板の導波路層の表面に光硬化性接着剤を塗布する工程と
    を含み、前記光接続方法は、
    前記基板上に配置する工程後、前記基板上に配置された前記レンズアレイ部を通して光を照射し、前記光硬化性接着剤を硬化させて、前記レンズアレイ部の底面と前記導波路層とを接着する工程
    をさらに含む、請求項１５または１６に記載の光接続方法。
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