JP6379642B2 - 光学装置の製造方法、光学装置及び光学コネクタユニット - Google Patents

光学装置の製造方法、光学装置及び光学コネクタユニット Download PDF

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Description

本発明は、光学素子に対して光ファイバが光学コネクタを介して光学的に接続された光学装置の製造方法、光学装置、及び光学コネクタユニットに関する。
シリコン基板に電気素子と光素子とが形成されたシリコンフォトニクス素子が知られている。このようなシリコンフォトニクス素子は、光送信器素子や光受信器素子として利用されている。光送信器素子の発光部や光受信器素子の受光部では、これら発光部や受光部のスポットサイズがシングルモード光ファイバの光スポットサイズに合致するよう設計されているものがある。
R. Krishnamurthy, The Luxtera CMOS Integrated Photonic Chip in aMolex Cable, [online] ,chipworks, 2012-12-03, [2014年4月11日検索], インターネット<URL:http://www.chipworks.com/blog/technologyblog/2012/12/03/the-luxtera-cmos-integrated-photonic-chip-in-a-molex-cable/>.
上述した光送信器素子及び光受信器素子では、複数の光ファイバを一括接続するために、複数の光ファイバをブロックに固定し、光ファイバが固定されたブロックを発光部や受光部に取り付けている。例えば、非特許文献１に記載されたシリコンフォトニクス素子は、基板表面に光入出射構造を有し、この光入出射構造に対してブロックに保持された複数の光ファイバが固着している。
しかし、光ファイバが固定されたブロックを基板に取り付けた後は、複数の光ファイバが接続された状態の基板を取り扱うことになる。この場合には、光送信器素子及び光受信器素子自体の組み立て作業性や、光送信器素子及び光受信器素子をマザーアッセンブリに取り付ける作業などにおける作業性を向上させることが難しかった。
そこで、本発明は、組み立て作業性を向上可能な光学装置の製造方法、光学装置及び光学コネクタユニットを提供することを目的とする。
本発明の一形態は、光学素子に対して光ファイバが光学コネクタを介して光学的に接続された光学装置の製造方法であって、光学素子に対して光学的に接続される光導波路と光導波路の一端が露出する第１端面と光導波路の他端が露出する第２端面とを有するベース部と、光導波路に対して光学的に接続される光ファイバを保持すると共に第２端面に対面するように配置されるファイバ保持部と、ベース部の光導波路にファイバ保持部の光ファイバが光学的に接続されるようにベース部に対してファイバ保持部を位置決めする位置決め部と、を備える光学コネクタを準備する準備工程と、ベース部とファイバ保持部とが機械的に仮固定された状態の光学コネクタを、光学素子の発光部または受光部の少なくとも一方に対してベース部の第１端面を対面させた状態で光導波路を光学的に接続して調芯する調芯工程と、調芯工程の後に、ベース部を光学素子に対して機械的に固定する取付工程と、取付工程の後に、ベース部からファイバ保持部を取り外す取外工程と、取外工程の後に、ベース部の第２端面に対してファイバ保持部を対面させ、且つ位置決め部を利用して光導波路と光ファイバとを光学的に接続した状態で、ベース部に対してファイバ保持部を機械的に固定する再取付工程と、を備える。
上記光学装置を製造する方法によれば、組み立て作業性を向上することができる。
本発明の一形態に係る光学装置を主回路基板に実装した斜視図である。 本発明の一形態に係る光学コネクタユニットの分解斜視図である。 本発明の一形態に係る光学装置の製造工程における主要な工程を示す斜視図である。 本発明の一形態に係る光学装置の製造工程における主要な工程を示す斜視図である。 本発明の一形態に係る光学装置の製造工程における主要な工程を示す斜視図である。 本発明の一形態に係る光学装置の製造工程における主要な工程を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る光学コネクタを示す図である。
［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態を列記して説明する。
本発明の一形態は、光学素子に対して光ファイバが光学コネクタを介して光学的に接続された光学装置の製造方法であって、光学素子に対して光学的に接続される光導波路と光導波路の一端が露出する第１端面と光導波路の他端が露出する第２端面とを有するベース部と、光導波路に対して光学的に接続される光ファイバを保持すると共に第２端面に対面するように配置されるファイバ保持部と、ベース部の光導波路にファイバ保持部の光ファイバが光学的に接続されるようにベース部に対してファイバ保持部を位置決めする位置決め部と、を備える光学コネクタを準備する準備工程と、ベース部とファイバ保持部とが機械的に仮固定された状態の光学コネクタを、光学素子の発光部または受光部の少なくとも一方に対してベース部の第１端面を対面させた状態で光導波路を光学的に接続して調芯する調芯工程と、調芯工程の後に、ベース部を光学素子に対して機械的に固定する取付工程と、取付工程の後に、ベース部からファイバ保持部を取り外す取外工程と、取外工程の後に、ベース部の第２端面に対してファイバ保持部を対面させ、且つ位置決め部を利用して光導波路と光ファイバとを光学的に接続した状態で、ベース部に対してファイバ保持部を機械的に固定する再取付工程と、を備える。
この光学装置の製造方法では、調芯工程を実施することにより光学素子の発光部または受光部の少なくとも一方に対してベース部の光導波路を光学的に接続する。そして、光学素子に対してベース部の光導波路が光学的に接続された状態で、光学コネクタのベース部を光学素子に固定する。この取付工程により、光学素子に対してベース部が機械的に固定されるので、光学素子に対してベース部の光導波路が光学的に接続された状態を維持することができる。続いて、取外工程を実施する。この取外工程によれば、光ファイバを保持したファイバ保持部が、光学素子に固定されたベース部から取り外される。そうすると、光学素子には、光ファイバを保持していないベース部のみが固定された状態になる。ベース部が固定された光学素子は、光ファイバが取り付けられた光学素子と比較して容易に取り扱うことができる。そして、再取付工程を実施する。この再取付工程では、光学素子に対して光学的かつ機械的に既に固定されたベース部に対してファイバ保持部を機械的に固定する。ベース部の光導波路に対してファイバ保持部の光ファイバを光学的に接続する作業は位置決め部を利用して実施されるので、ベース部の光導波路を光学基板に光学的に接続する作業よりも容易に行うことができる。従って、光学装置の製造方法によれば、光学素子に対して光ファイバが光学コネクタを介して光学的に接続された光学装置の製造における作業性を向上することができる。
上記光学装置の製造方法の準備工程では、ベース部の第２端面にファイバ保持部を押圧しつつ、ベース部に対してファイバ保持部を取り外し可能に仮固定してもよい。この準備工程によれば、ベース部に対してファイバ保持部が押圧されているので、ベース部の第２端面とファイバ保持部との位置関係を維持することができる。従って、ベース部の光導波路とファイバ保持部の光ファイバとの位置関係が維持されるので、光導波路と光ファイバとの間の光学的な接続状態が安定化する。従って、ベース部の光導波路と光学素子の受光部または発光部の少なくとも一方との調芯作業の作業性を向上することができる。また、ファイバ保持部は、ベース部に対して押し付けられることにより互いの位置関係が維持されているので、この押圧力を解放することによりベース部からファイバ保持部を取り外すことができる。
上記光学装置の製造方法の再取付工程では、ベース部の第２端面に対してファイバ保持部を対面させた状態でベース部に対してファイバ保持部を接着してもよい。この再取付工程によれば、ベース部に対してファイバ保持部が確実に固定される。従って、ベース部の光導波路とファイバ保持部の光ファイバとの間の光学的な接続状態を確実に維持することができる。
また、本発明の別の形態は、光学素子に対して光ファイバを光学的に接続させる光学コネクタを有する光学コネクタユニットであって、光学素子に対して光学的に接続される光導波路と、光導波路の一端が露出する第１端面と、光導波路の他端が露出する第２端面と、を有するベース部と、光導波路に対して光学的に接続される光ファイバを保持すると共に第２端面に対面するように配置されるファイバ保持部と、ベース部の光導波路にファイバ保持部の光ファイバが光学的に接続されるようにベース部に対してファイバ保持部を位置決めする位置決め部と、ベース部の第２端面にファイバ保持部を押圧させつつ、ベース部に対してファイバ保持部を取り外し可能に仮固定する押圧治具と、を備える。
この光学コネクタユニットによれば、押圧治具によりベース部に対してファイバ保持部を押し付けることが可能であるので、ベース部の第２端面とファイバ保持部との位置関係を維持することができる。すなわち、ベース部の光導波路とファイバ保持部の光ファイバとの位置関係が維持されるので、光導波路と光ファイバとの間の光学的な接続状態が安定化する。従って、ベース部の光導波路と光学素子の受光部及び発光部との調芯作業の作業性を向上することができる。また、ベース部を光学素子に固定した後に、光ファイバを保持しているファイバ保持部を取り外すことが可能になるので、光学素子の組み立て作業性を向上することができる。
また、本発明の更に別の形態に係る光学装置は、受光部または発光部の少なくとも一方を有する光学素子と、受光部または発光部の少なくとも一方に対して光学的に接続される光導波路と、光学素子と対面すると共に光導波路の一端が露出する第１端面と、光導波路の他端が露出する第２端面と、を有するベース部と、光導波路に対して光学的に接続される光ファイバを保持すると共に第２端面に対面するように配置されるファイバ保持部と、ベース部の光導波路にファイバ保持部の光ファイバが光学的に接続されるようにベース部に対してファイバ保持部を位置決めする位置決め部と、を備える。
この光学装置によれば、光学素子に固定されたベース部と、光ファイバを保持しているファイバ保持部が別体とされているので、ベース部を光学素子に固定した後に、ファイバ保持部を取り外すことが可能になる。従って、光学素子の組み立て作業性を向上することができる。
［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る光学装置の製造方法、光学装置及び光学コネクタユニットの第１実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
図１に示されるように、光学装置１は、シリコンフォトニクス素子（光学素子）２と、光学コネクタ３とを備えている。この光学装置１は、他の電気素子や光学素子が搭載される主回路基板４に取り付けられている。
シリコンフォトニクス素子２は、入力された電気信号を光信号に変換して光学コネクタ３に出射すると共に光学コネクタ３を介して入力された光信号を電気信号に変換して出力する。シリコンフォトニクス素子２は、信号光が入射又は出射される光入出射部９と、電気信号を光信号に変換する光電変換部１１と、光入出射部９と光電変換部１１とを光学的に接続する光導波路１２とを有している。
光入出射部９は、所定方向Ａ１に沿って２５０μｍのピッチで配置された１０個のグレーティングカプラ（受光部、発光部）１３を有している。これらグレーティングカプラ１３は、シリコン基板６の表面における法線方向に対して８度傾いた方向を入出射方向としている。また、グレーティングカプラ１３は、光学コネクタ３に保持された光ファイバのモード径と略合致する８μｍ径のビーム径に対応している。また、グレーティングカプラ１３の一個は、光電変換部１１にキャリア光となる連続光を加えるポートとして機能する。
光電変換部１１は、所定方向Ａ１に沿って配置された４個のＰＩＮ型のフォトダイオード１４を有している。これらフォトダイオード１４は、光導波路１２を介して４ｃｈの受光用ポートとして機能するグレーティングカプラ１３と光学的に接続されている。また、光電変換部１１は、所定方向Ａ１に沿って配置された４個の光学変調器１６を有している。これら光学変調器１６は、光導波路１２を介して４ｃｈの送信用ポートとして機能するグレーティングカプラ１３と光学的に接続されている。グレーティングカプラ１３から入力されたキャリア光は、４分割され、各々の光学変調器１６に供給され、各々の光学変調器１６は変調信号に基づいてキャリア光を変調する。
シリコンフォトニクス素子２は、フォトダイオード１４から電気信号が入力されるトランスインピーダンスアンプ１７と、光学変調器１６に電気信号を出力する変調用ドライバー１８と、を有している。また、シリコンフォトニクス素子２は、トランスインピーダンスアンプ１７及び変調用ドライバー１８に対して電気信号を入出力するための複数の接続ターミナル１９を有している。
光学コネクタ３は、シリコンフォトニクス素子２に固定されたベースブロック（ベース部）２１と、複数の光ファイバ２２を保持するファイバ保持ブロック（ファイバ保持部）２３とを有している。
図２に示されるように、ベースブロック２１は、略直方体状の形状を有している。ベースブロック２１は、シリコンフォトニクス素子２と対面して固定される第１端面２４と、ファイバ保持ブロック２３と対面する第２端面２６とを有している。第１端面２４から第２端面２６までの長さは、およそ３ｍｍである。第１端面２４及び第２端面２６は、光学平坦面（研磨面）である。
さらに、ベースブロック２１は、第１端面２４から第２端面２６へ延びる光ファイバからなる光導波路２７を有している。光導波路２７は、所定方向Ａ１に沿って２５０μｍのピッチで１０個配置されている。これら光導波路２７は、シリコンフォトニクス素子２のグレーティングカプラ１３のそれぞれに対して光学的に接続されている。ここで、第１端面２４は、光導波路２７と直交する面に対して８度傾いている（図５の（ａ）部参照）。このような第１端面２４をシリコンフォトニクス素子２のシリコン基板６に取り付けることにより、グレーティングカプラ１３に対する光の入射方向を、シリコン基板６の法線方向に対して８度傾いた角度に設定することができる。また、シリコン基板６の法線方向に対して８度傾いた角度をもってグレーティングカプラ１３から出射された光を受け入れることができる。
ベースブロック２１は、石英フィラーを含有したポリフェニレンサルファイド（ＭＴコネクタの材料）により形成されている。また、ベースブロック２１は、高耐熱性のガラス材料により形成されてもよい。高耐熱性のガラス材料によりベースブロック２１を形成した場合には、光導波路２７をなす光ファイバが配置されるＶ溝が形成されたブロック体を熱硬化性のある接着剤で貼り合わせることによりベースブロック２１が形成される。高耐熱性のガラス材料を利用した場合には、主回路基板４のリフローに通常使用される温度（２６０〜２８０℃）でも顕著な劣化を生じない熱耐性をベースブロック２１に付加することができる。
ベースブロック２１は、一対のガイドピン２８を有している。一対のガイドピン２８は、複数の光導波路２７を所定方向Ａ１において挟むように配置されている。ガイドピン２８は、ベースブロック２１が樹脂製の場合には、光導波路２７をなす光ファイバと共に一体成型される。また、ガイドピン２８は、ベースブロック２１がガラス製の場合には、ブロック体に形成されたＶ溝に配置される。
ファイバ保持ブロック２３は、直方体状の形状を有している。ファイバ保持ブロック２３は、複数の光ファイバ２２を所定方向Ａ１に沿って２５０μｍのピッチで保持するものである。すなわち、ファイバ保持ブロック２３は、複数の光ファイバ２２のそれぞれの光軸がベースブロック２１の光導波路２７の光軸と一致するように光ファイバ２２を保持している。ファイバ保持ブロック２３は、ＭＴコネクタに用いられることがある石英フィラーを含有したポリフェニレンサルファイドで形成されている。
ファイバ保持ブロック２３は、ベースブロック２１と対面すると共に光ファイバ２２の一端側の端面が露出された第３端面２９と、光ファイバ２２の他端側が突出する第４端面３１とを有している。第３端面２９から第４端面３１までの長さは、およそ３ｍｍである。すなわち、光ファイバ２２は、第４端面３１から第３端面２９に向かって延在するようにファイバ保持ブロック２３の内部に配置されている。また、光ファイバ２２の他端側は、ＭＴコネクタ（不図示）などを利用してまとめられている。第３端面２９は、第１端面２４及び第２端面２６と同様の光学平坦面（研磨面）である。
ファイバ保持ブロック２３は、一対のガイドピン２８に対応する一対の貫通ガイド穴３２を有している。これら一対のガイドピン２８と一対の貫通ガイド穴３２とは、位置決め部３０を構成する。この貫通ガイド穴３２は、ガイドピン２８の外径と略同径の内径を有している。一対の貫通ガイド穴３２は、複数の光ファイバ２２が並設された方向において複数の光ファイバ２２を挟むように配置されている。より詳細には、一対の貫通ガイド穴３２の中心軸線を結ぶ仮想線上に複数の光ファイバ２２の光軸が配置されている。また、ベースブロック２１の第２端面２６にファイバ保持ブロック２３の第３端面２９を当接させたとき、ガイドピン２８の先端はファイバ保持ブロック２３の第４端面３１から突出している。すなわち、ガイドピン２８の長さは、ファイバ保持ブロック２３の第３端面２９から第４端面３１までの長さよりも長い。
この貫通ガイド穴３２にガイドピン２８を挿入することにより、ベースブロック２１の光導波路２７とファイバ保持ブロック２３の光ファイバ２２の位置決めがなされる。より詳細には、光導波路２７及び光ファイバ２２の光軸に直交する面内における位置決めがなされる。例えば、ベースブロック２１及びファイバ保持ブロック２３は、貫通ガイド穴３２と光導波路２７と光ファイバ２２との相対位置を±１μｍ以下の精度で固定することができる。
光学コネクタユニット３３は、光学コネクタ３と、ベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３を押圧する押圧治具３４とを有している。押圧治具３４は、ガイドピン２８を把持することによりベースブロック２１に対する自らの位置を固定したうえで、ファイバ保持ブロック２３をベースブロック２１に押圧する。この押圧により、ベースブロック２１の第２端面２６と、ファイバ保持ブロック２３の第３端面２９との間に圧力を加えることができる。そして、ベースブロック２１の光導波路２７とファイバ保持ブロック２３の光ファイバ２２の光軸方向Ａ２に沿った距離を一定に保つことができる。
押圧治具３４は、直方体状の治具本体３５を有し、治具本体３５は、ファイバ保持ブロック２３の第４端面３１と対面する第５端面３６と第５端面３６の反対側の第６端面３７とを有している。また、治具本体３５は、一対のガイドピン２８に対応する一対のガイド穴３８を有している。これらガイド穴３８は、第５端面３６から第６端面３７まで貫通している。
さらに、治具本体３５は、側面３５ａからガイド穴３８に貫通した固定ネジ穴３９を有している。そして、押圧治具３４は、これら固定ネジ穴３９にねじ込まれる固定ネジ４１を有している。この固定ネジ４１はＭ１．２程度の細いネジである。この構成によれば、ガイド穴３８に挿通されたガイドピン２８に対して、ガイドピン２８の延在方向と直交する方向（所定方向Ａ１）に沿ってねじ込まれる固定ネジ４１の先端が押し当てられる。そして、ガイドピン２８の延在方向と直交する方向に沿って、固定ネジ４１の先端面がガイドピン２８の周面をガイド穴３８の内周面に向かって押圧することにより、押圧治具３４がガイドピン２８に対して固定される。すなわち、治具本体３５がベースブロック２１に対して固定される。
治具本体３５は、ガイド穴３８の延在方向（光軸方向Ａ２）と平行な押圧ネジ穴４２を有している。押圧ネジ穴４２は、第５端面３６から第６端面３７に貫通したネジ穴である。また、押圧ネジ穴４２は、一対のガイド穴３８の中心軸線を結ぶ仮想線からずれた位置に形成されている。すなわち、押圧ネジ穴４２は、ファイバ保持ブロック２３の光ファイバ２２と重複しないように形成されている。そして、押圧治具３４は、これら押圧ネジ穴４２にねじ込まれる押圧ネジ４３を有している。この押圧ネジ４３はＭ１．２程度の細いネジである。ガイドピン２８に対して治具本体３５が固定された状態で、押圧ネジ４３をねじ込むと、押圧ネジ４３の先端がファイバ保持ブロック２３の第４端面３１に当接し、さらに押圧ネジ４３をねじ込むことによりファイバ保持ブロック２３をベースブロック２１に押圧する押圧力を発生させることができる。このように、押圧ネジ４３を利用することにより、押圧ネジ４３の回転量で押圧力を容易に制御できる。
次に、光学装置１の製造方法を説明する。
＜準備工程＞
まず、図３に示されるように、光学コネクタ３を準備する準備工程を実施する。より詳細には、準備工程では、まず、ベースブロック２１の第２端面２６にファイバ保持ブロック２３の第３端面２９を対面させた状態で、ベースブロック２１のガイドピン２８をファイバ保持ブロック２３の貫通ガイド穴３２に挿通させる。続いて、押圧治具３４を準備する。より詳細には、押圧治具３４の押圧ネジ４３の先端４３ａを治具本体３５の第５端面３６から所定量だけ突出させる。押圧ネジ４３を予め所定量だけ突出させることにより、押圧治具３４をファイバ保持ブロック２３に取り付けたときに、ファイバ保持ブロック２３と治具本体３５との間に隙間が形成される。従って、ファイバ保持ブロック２３の第４端面３１から突出する光ファイバ２２を保護することができる。また、押圧治具３４の固定ネジ４１の先端が、ガイド穴３８まで到達しない位置まで固定ネジ４１を緩める。
続いて、図４に示されるように、ファイバ保持ブロック２３の第４端面３１と押圧治具３４の第５端面３６とを対面させた状態で、ガイドピン２８を治具本体３５のガイド穴３８に挿通させる。治具本体３５は、第５端面３６から突出した押圧ネジ４３の先端４３ａがファイバ保持ブロック２３の第４端面３１に当接するように配置される。そして、この位置において固定ネジ４１を締め付けて、ガイドピン２８に対してファイバ保持ブロック２３を固定する。続いて、押圧ネジ４３を締め付けて、ファイバ保持ブロック２３をベースブロック２１に押し付ける。以上の作業を実施することにより、ベースブロック２１の第２端面２６にファイバ保持ブロック２３を押圧しつつ、ベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３が取り外し可能に仮固定される。
＜調芯工程＞
続いて、図５の（ａ）部に示されるように、調芯工程を実施する。この調芯工程では、ベースブロック２１とファイバ保持ブロック２３とが機械的に仮固定された状態の光学コネクタ３を、シリコンフォトニクス素子２の表面６ａに対してベースブロック２１の第１端面２４を対面させた状態で光導波路２７を光学的に接続して調芯する。より詳細には、フォトダイオード１４に接続されているグレーティングカプラ１３に対応する光ファイバ２２に光を入力する。そして、シリコンフォトニクス素子２のトランスインピーダンスアンプ１７から出力される受光電流が最大になるように、光学コネクタ３とシリコンフォトニクス素子２との相対位置を調整する。このとき、シリコンフォトニクス素子２を固定して、光学コネクタ３の位置を調整してもよい。逆に、光学コネクタ３を固定して、シリコンフォトニクス素子２の位置を調整してもよい。なお、この調芯工程におけるシリコンフォトニクス素子２は、主回路基板４に取り付けられた状態（図１参照）であってもよいし、別の基板に取り付けられていないいわゆるベア形態であってもよい。
＜取付工程＞
続いて、取付工程を実施する。取付工程では、シリコンフォトニクス素子２と光学コネクタ３との調芯が完了した状態で、ベースブロック２１をシリコンフォトニクス素子２に対して機械的に固定する。例えば、取付工程では、接着剤４４を利用してベースブロック２１をシリコンフォトニクス素子２に対して固定する。ベースブロック２１が高耐熱性の材料である場合には、例えば、紫外線硬化及び熱硬化の両特性を持つエポキシ樹脂といった高耐熱性接着剤を用いることができる。
＜取外工程＞
続いて、図５の（ｂ）部に示されるように、取外工程を実施する。取外工程では、ベースブロック２１からファイバ保持ブロック２３を取り外す。より詳細には、押圧治具３４の押圧ネジ４３を緩めた後に固定ネジ４１を緩めて、押圧治具３４を取り外す。次に、ファイバ保持ブロック２３を取り外す。ファイバ保持ブロック２３は、ベースブロック２１に対して押圧治具３４による押圧によって仮固定されていたので、押圧治具３４を取り外すことにより容易にベースブロック２１から取り外すことができる。
＜組立工程＞
続いて、図６の（ａ）部に示されるように、組立工程を実施する。この組立工程では、シリコンフォトニクス素子２を主回路基板４へ実装する。また、組立工程では、その他の組立作業を実施してもよい。例えば、シリコンフォトニクス素子２へのその他の部品の実装、ベースブロック２１の固定に用いた接着剤の硬化処理、主回路基板４へのその他の部品の実装などを実施してもよい。
＜再取付工程＞
続いて、図６の（ｂ）部に示されるように、再取付工程を実施する。この再取付工程は、シリコンフォトニクス素子２を実装した主回路基板４の組み立て工程において、最終工程として実施される。すなわち、再取付工程を実施することにより、シリコンフォトニクス素子２を実装した主回路基板４が完成することになる。再取付工程では、ベースブロック２１の第２端面２６に対してファイバ保持ブロック２３を対面させた状態で、ベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３を機械的に固定する。すなわち、この再取付工程の後、ベースブロック２１からファイバ保持ブロック２３を再び取り外すことはない。従って、ベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３を光学用接着剤４６を用いて機械的に固定する。
この光学装置の製造方法では、調芯工程を実施することによりシリコンフォトニクス素子２のグレーティングカプラ１３に対してベースブロック２１の光導波路２７を光学的に接続する。そして、シリコンフォトニクス素子２に対してベースブロック２１の光導波路２７が光学的に接続された状態で、光学コネクタ３のベースブロック２１をシリコンフォトニクス素子２に固定する。この取付工程により、シリコンフォトニクス素子２に対してベースブロック２１が機械的に固定されるので、シリコンフォトニクス素子２に対してベースブロック２１の光導波路２７が光学的に接続された状態を維持することができる。続いて、取外工程を実施する。この取外工程によれば、光ファイバ２２を保持したファイバ保持ブロック２３が、シリコンフォトニクス素子２に固定されたベースブロック２１から取り外される。そうすると、シリコンフォトニクス素子２には、光ファイバ２２を保持していないベースブロック２１のみが固定された状態になる。ベースブロック２１が固定されたシリコンフォトニクス素子２は、光ファイバ２２が取り付けられた比較例に係る光学素子と比較して容易に取り扱うことができる。そして、再取付工程を実施する。この再取付工程では、シリコンフォトニクス素子２に対して光学的かつ機械的に既に固定されたベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３を機械的に固定する。ベースブロック２１の光導波路２７に対してファイバ保持ブロック２３の光ファイバ２２を光学的に接続する作業は、ベースブロック２１の光導波路２７をシリコンフォトニクス素子２に光学的に接続する作業よりも容易に行うことができる。従って、光学装置の製造方法によれば、シリコンフォトニクス素子２に対して光ファイバ２２が光学コネクタ３を介して光学的に接続された光学装置の製造における作業性を向上することができる。
また、光学装置の製造方法の準備工程によれば、ベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３が押圧されているので、ベースブロック２１の第２端面２６とファイバ保持ブロック２３との位置関係を維持することができる。従って、ベースブロック２１の光導波路２７とファイバ保持ブロック２３の光ファイバ２２との位置関係が維持されるので、光導波路２７と光ファイバ２２との間の光学的な接続状態が安定化する。従って、ベースブロック２１の光導波路２７とシリコンフォトニクス素子２のグレーティングカプラ１３との調芯工程の作業性を向上することができる。また、ファイバ保持ブロック２３は、ベースブロック２１に対して押し付けられることにより互いの位置関係が維持されているので、この押圧力を解放することによりベースブロック２１からファイバ保持ブロック２３を取り外すことができる。
また、光学装置の製造方法の再取付工程によれば、ベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３が確実に固定される。従って、ベースブロック２１の光導波路２７とファイバ保持ブロック２３の光ファイバ２２との間の光学的な接続状態を確実に維持することができる。
この光学コネクタユニット３３によれば、押圧治具３４によりベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３を押し付けることが可能であるので、ベースブロック２１の第２端面２６とファイバ保持ブロック２３との位置関係を維持することができる。すなわち、ベースブロック２１の光導波路２７とファイバ保持ブロック２３の光ファイバ２２との位置関係が維持されるので、光導波路２７と光ファイバ２２との間の光学的な接続状態が安定化する。従って、ベースブロック２１の光導波路２７とシリコンフォトニクス素子２のグレーティングカプラ１３との調芯工程の作業性を向上することができる。また、ベースブロック２１をシリコンフォトニクス素子２に固定した後に、光ファイバ２２を保持しているファイバ保持ブロック２３を取り外すことが可能になるので、シリコンフォトニクス素子２の組み立て作業性を向上することができる。
この光学装置１によれば、シリコンフォトニクス素子２に固定されたベースブロック２１と、光ファイバ２２を保持しているファイバ保持ブロック２３とが別体とされているので、ベースブロック２１をシリコンフォトニクス素子２に固定した後に、ファイバ保持ブロック２３を取り外すことが可能になる。従って、シリコンフォトニクス素子２の組み立て作業性を向上することができる。
次に、添付図面を参照しながら本発明に係る光学装置の製造方法、光学装置及び光学コネクタの第２実施形態を説明する。図７に示されるように、第２実施形態に係る光学コネクタ３Ａは、ファイバ保持ブロック２３Ａが、光ファイバ２２を保護するためのファイバガイド５１を有する点で、第１実施形態に係る光学コネクタ３と相違する。第２実施形態に係る光学コネクタ３Ａの他の構成については、第１実施形態に係る光学コネクタ３と同様であり、共通する部分の説明は省略する。また、第２実施形態に係る光学装置１Ａは、第１実施形態に係る光学装置１と同様の製造方法により製造することが可能であるので、製造方法に係る説明を省略する。以下、ファイバガイド５１を有するファイバ保持ブロック２３Ａについて詳細に説明する。
ファイバ保持ブロック２３Ａは、板状部材をＬ字状に折り曲げて形成されたファイバガイド５１を有している。このファイバガイド５１は、ファイバ保持ブロック２３Ａの第４端面３１上に光ファイバ２２を保護する保護空間５２を形成するものである（図７の（ｂ）部参照）。ファイバガイド５１は、一端側がファイバ保持ブロック２３に固定された連結部５３と、連結部５３の他端側に固定された保護部５４とを有している。連結部５３は、ファイバ保持ブロック２３に保持された光ファイバ２２の光軸方向Ａ２に沿って延在する板状の部材であり、一端部５３ａが第４端面３１と直交する前面２３ｆに取り付けられると共に他端部５３ｂは第４端面３１から突出している。保護部５４は、連結部５３の他端部５３ｂから連結部５３の延在方向（光軸方向Ａ２）と直交する方向Ａ３に沿って、ファイバ保持ブロック２３の前面２３ｆから後面２３ｂに亘って延在している。
図７の（ｂ）部に示されるように、光学コネクタユニット３３Ａを組み立てたとき、押圧治具３４の押圧ネジ４３は、ファイバガイド５１の保護部５４に押し当てられる。この場合、ファイバガイド５１において押圧ネジ４３が当接する位置は、保護部５４における連結部５３の近傍である。このような押圧ネジ４３の当接位置によれば、片持ち梁状である保護部５４において剛性の比較的高い部分を押圧することになる。従って、押圧力を効率よくファイバ保持ブロック２３に伝達することが可能になる。また、押圧ネジ４３による保護部５４の変形が抑制されるので、保護空間５２の高さｈを確保することが可能になる。従って、光ファイバ２２を確実に保護することができる。
このファイバガイド５１によれば、第４端面３１と保護部５４との間に保護空間が形成される。保護空間５２の高さ、すなわち第４端面３１から保護部５４までの高さｈは、光ファイバ２２の経時破断のない最小曲げ半径に基づいて設定されている。例えば、光ファイバ２２のクラッド径が８０μｍである場合には光ファイバ２２の最小半径３ｍｍであるので、第４端面３１から保護部５４までの高さｈを３ｍｍに設定し得る。ファイバガイド５１によれば、光ファイバ２２が経時破断のない範囲で最小半径に制御することができ、光ファイバ２２まで含めたコネクタ構造高を低くすることができる。
本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
第１実施形態では、ベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３を仮固定する構成として、押圧治具３４を利用する例を説明した。ベースブロック２１に対してファイバ保持ブロック２３を仮固定する構成は、これに限定されることはなく、ベースブロック２１からファイバ保持ブロック２３の着脱が可能であり、且つ、仮固定中におけるベースブロック２１の光導波路２７とファイバ保持ブロック２３の光ファイバ２２との位置関係を維持できる構成であればよい。
第１実施形態では、受光部としてフォトダイオードに光学的に接続されたグレーティングカプラ１３を例示し、発光部として光学変調器１６に光学的に接続されたグレーティングカプラ１３を例示したがこれに限定されることはない。例えば、受光部は、フォトダイオードであってもよく、発光部は面発光レーザ等のレーザ素子であってもよい。
第１実施形態では、再取付工程では、接着によりベースブロック２１とファイバ保持ブロック２３とを機械的に固定する場合を例示したがこれに限定されることはない。再取付工程ではベースブロック２１とファイバ保持ブロック２３とが接着以外の方法で機械的に固定されてもよい。
１…光学装置、２…シリコンフォトニクス素子（光学素子）、３，３Ａ…光学コネクタ、４…主回路基板、６…シリコン基板、９…光入出射部、１１…光電変換部、１２…光導波路、１３…グレーティングカプラ（受光部、発光部）、１４…フォトダイオード、１６…光学変調器、１７…トランスインピーダンスアンプ、１８…変調用ドライバー、１９…接続ターミナル、２１…ベースブロック（ベース部）、２２…光ファイバ、２３，２３Ａ…ファイバ保持ブロック（ファイバ保持部）、２４…第１端面、２６…第２端面、２７…光導波路、２８…ガイドピン、２９…第３端面、３０…位置決め部、３１…第４端面、３２…貫通ガイド穴、３３，３３Ａ…光学コネクタユニット、３４…押圧治具、３５…治具本体、３６…第５端面、３７…第６端面、３８…ガイド穴、３９…固定ネジ穴、４１…固定ネジ、４２…押圧ネジ穴、４３…押圧ネジ、４４…接着剤、５１…ファイバガイド、５２…保護空間、５３…連結部、５４…保護部。

Claims (4)

  1. 光学素子に対して光ファイバが光学コネクタを介して光学的に接続された光学装置の製造方法であって、
    前記光学素子に対して光学的に接続される光導波路と前記光導波路の一端が露出する第１端面と前記光導波路の他端が露出する第２端面とを有するベース部と、前記光導波路に対して光学的に接続される前記光ファイバを保持すると共に前記第２端面に対面するように配置されるファイバ保持部と、前記ベース部の前記光導波路に前記ファイバ保持部の前記光ファイバが光学的に接続されるように前記ベース部に対して前記ファイバ保持部を位置決めする位置決め部と、を備える前記光学コネクタを準備する準備工程と、
    前記ベース部と前記ファイバ保持部とが機械的に仮固定された状態の前記光学コネクタを、前記光学素子の発光部または受光部の少なくとも一方に対して前記ベース部の前記第１端面を対面させた状態で前記光導波路を光学的に接続して調芯する調芯工程と、
    前記調芯工程の後に、前記ベース部を前記光学素子に対して機械的に固定する取付工程と、
    前記取付工程の後に、前記ベース部から前記ファイバ保持部を取り外す取外工程と、
    前記取外工程の後に、前記ベース部の前記第２端面に対して前記ファイバ保持部を対面させ、且つ前記位置決め部を利用して前記光導波路と前記光ファイバとを光学的に接続した状態で、前記ベース部に対して前記ファイバ保持部を機械的に固定する再取付工程と、を備える、光学装置の製造方法。
  2. 前記準備工程では、前記ベース部の前記第２端面に前記ファイバ保持部を押圧しつつ、前記ベース部に対して前記ファイバ保持部を取り外し可能に仮固定する、請求項１に記載の光学装置の製造方法。
  3. 前記再取付工程では、前記ベース部の前記第２端面に対して前記ファイバ保持部を対面させた状態で前記ベース部に対して前記ファイバ保持部を接着する、請求項１又は２に記載の光学装置の製造方法。
  4. 光学素子に対して光ファイバを光学的に接続させる光学コネクタを有する光学コネクタユニットであって、
    前記光学素子に対して光学的に接続される光導波路と、前記光導波路の一端が露出する第１端面と、前記光導波路の他端が露出する第２端面と、を有するベース部と、
    前記光導波路に対して光学的に接続される前記光ファイバを保持すると共に前記第２端面に対面するように配置されるファイバ保持部と、
    前記ベース部の前記光導波路に前記ファイバ保持部の前記光ファイバが光学的に接続されるように前記ベース部に対して前記ファイバ保持部を位置決めする位置決め部と、
    前記ベース部の前記第２端面に前記ファイバ保持部を押圧させつつ、前記ベース部に対して前記ファイバ保持部を取り外し可能に仮固定する押圧治具と、を備える、光学コネクタユニット。
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