JP6524203B2 - 光入力部材の保持部品と光導波路部品との接続構造およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱衝撃サイクルに対する挿入損失の変動および光量変動の少ない、光ファイバー等の光入力部材の保持部品と光導波路部品との接続構造に関するものである。

光ファイバーを用いてレーザー光を伝送し、光導波路に接続する場合、通常、光ファイバーを保持する保持部品と光導波路部品とを光学接着剤で接着している。

しかし、光ファイバーの端面と光導波路の端面との間に光学接着剤を塗布し、接着層を形成した場合には、光路に接着層が存在することになる。すると、光源として高出力レーザーを用いた場合、発熱により接着剤を劣化させる可能性がある。

そこで、接着剤の劣化を防止する方法として、特許文献１（特開２０１０−１８５９８０）が提案されている。この方法によれば、例えば図７、図８に示すように、光導波路基板１８の二カ所に凹部３０を形成し、凹部３０によって光導波路基板１８の光導波路から見て左右の両端にそれぞれ突起３１を形成する。そして、各突起３１の端面３１ａを接着面とし、これらを光学接着剤１２によって光ファイバー保持基板２に接着する。この際、光ファイバーと光導波路との間には光学接着剤が介在しないようにする。これによって、光学接着剤が光路から外れるので、その劣化を防止できる。

特開２０１０−１８５９８０

本発明者は、特許文献１の記載に従い、光導波路部品と光入力部材の保持部品とを光学接着剤で接着する構造を作製し、更に検討してみた。この結果、熱衝撃サイクルを多数回加えた後に、光の挿入損失や伝搬光量が不安定になり、劣化するという現象が見られた。
光ファイバーと光導波路との間を伝搬する光による劣化は防止できたはずであり、接着剤の劣化による影響とは考えられない。また、接着剤は、図７に示すように基板の左右二カ所に対称に存在しているので、熱衝撃による応力は左右均等に加わるはずであり、意外な結果であった。

また、光導波路基板と光入力部材の保持部品とを接着した後に、光導波路内を伝搬する光強度に、原因不明の劣化が見られることがあった。

本発明の課題は、光入力部材保持部品と光導波路部品とを接着剤で接合し、光路に接着剤を介在させない構造であって、かつ、熱サイクル印加後にも挿入損失や伝搬光量の不安定や低下を抑制できるような構造を提供することである。

本発明は
光導波路部品、光入力部材を保持する保持部品、および光導波路部品と保持部品とを接着する接着部を備える接続構造であって、
前記光導波路部品が、支持基板と、前記支持基板上に設けられ、光導波路を有する光導波路基板と、前記光導波路基板上に設けられ、かつ突起部を有する上側基板とを備え、
前記光導波路部品に凹部が設けられており、
前記突起部に前記凹部に隣り合う接着面が設けられており、
前記接着面上に前記接着部が設けられており、
この接着部が前記光導波路基板の厚さ方向に向かって前記光導波路基板から上方に離れた位置に一カ所設けられており、
前記接着部と前記光導波路基板との間に前記凹部が設けられており、
前記光入力部材の端面と前記光導波路の端面との間に隙間が設けられており、
前記凹部は、前記光導波路基板の上面と前記上側基板の前記突起部の下面とで形成されていることを特徴とする、光導波路部品と保持部品との接続構造に係るものである。

また、本発明は、前記接続構造を製造する方法であって、
前記光導波路部品に設けられた前記接着面上に接着剤を設け、この際前記接着剤の下方に前記光導波路基板を位置させる工程、および
前記接着剤を硬化させることで前記接着部を形成する工程
を有することを特徴とする、接続構造の製造方法に係るものである。

本発明者は、例えば図７、図８に示したような接続構造において、熱サイクル印加後に挿入損失や伝搬光量が低下する原因について検討した。

ここで、本発明者は、光ファイバーと光導波路との調芯プロセスについて詳しく検討した。接続の際には、まず光ファイバーと光導波路との間で光ビームの位置ずれがないようにサブミクロンオーダーで調芯する。これは、光導波路部品と保持部品とを三次元的に位置決めすることが必要である。そして、調芯が終わった時点で、基板の左右にある二つの突起３１の各接合面３１ａにそれぞれ接着剤を塗布し、硬化させることによって、接着剤硬化物からなる接着層１２を形成する。

しかし、ここで、接着面上に塗布する接着剤はスラリーであり、流動性を有している。このため、接着面上での塗布量を厳密に一定とすることは難しく、塗布量にバラツキが発生するはずである。更に、接着剤を塗布したときの接着剤の形状や密度にもバラツキがある。これらのことから、硬化後の接着層は左右で等価ではなく、密度や重量、形状に偏差があったものと考えられる。すると、熱衝撃を印加したときに、左右の接着層への影響が異なることから、多数回の熱衝撃を印加した後には、僅かな調芯の狂いを生じ、挿入損失や伝搬光量に影響したものと考えられた。

本発明者は、以上の仮説に基づき、光入力部材と光導波路との間の光路から接着層を外すのと共に、接着層を一カ所にまとめることを想到した。しかし、ここで基板の左右のいずれかに一カ所の接着層を設けると、熱衝撃印加後の歪みは一層大きくなる。このため、光導波路基板から見て上方向（厚さ方向）に見て一カ所に接合面を形成し、この接合面で接着を行うことを想到した。そして実際に試作して評価してみたところ、熱衝撃サイクル印加後の挿入損失や伝搬光量の低下を抑制できることを見いだした。

また、前記接続構造を製造するのに際して、接着面上に設けられた接着剤の下方に光導波路基板を位置させ、この状態で接着剤を硬化させることで接着部を形成することができる。これによって、接続構造を形成した後に、光導波路を伝搬する光強度の劣化が抑制されることを見いだした。

この結果から、接着剤を硬化させるときに接着剤から発生する蒸気が、光導波路端面に付着することで、光強度の劣化が生じていたものと推定できる。そして、接着剤硬化時に光導波路が接着面より下に位置するようにすることによって、こうした接着剤蒸気の光導波路端面への付着による影響を防止できる。

光導波路部品と光伝送部材の保持部品２との接続構造を模式的に示す斜視図である。 参考形態に係る接続構造２０Ａの模式図である。 他の参考形態に係る接続構造２０Ｂを示す模式図である。 更に他の参考形態に係る接続構造２０Ｃの模式図である。 本発明の実施形態に係る接続構造２０Ｄの模式図である。 更に他の参考形態に係る接続構造２０Ｅの模式図である。 比較例の接続構造を模式的に示す斜視図である。 図７の接続構造を模式的に示す平面図である。 他の比較例の接続構造を模式的に示す模式図である。 光導波路基板と光入力部材の保持部品との双方に凹部を設けた例を示す。 光導波路部品と光源の保持部品との接続構造を示す模式図である。 光導波路部品と光源の保持部品との他の接続構造を示す模式図である。 光導波路部品と光源の保持部品との比較例の接続構造を示す模式図である。

本発明の接続構造は、光導波路部品と、光入力部材を保持する保持部品と、光導波路部品と前記保持部品とを接着する接着剤硬化層を備えるものである。以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を詳細に例示し、説明する。

図１に示すように、光導波路部品１Ａと保持部品２とを接着剤硬化層１２によって接合する。本例では、光導波路部品１Ａは、光導波路基板１８と、光導波路基板１８を接着層４を介して接着する支持基板５と、支持基板５の下に接合されている接合用基板６とを備えている。光導波路基板１８にはチャンネル光導波路３が形成されている。チャンネル光導波路３の一方の端面３ｂは末端に露出しており、他方の端面３ａは、保持部品２に対する対向面に露出している。

また、保持部品２の所定箇所に光入力部材９が固定され、位置決めされている。保持部品２は、本体１１と、本体１１上のカバー１０とからなる。本体１１には、所定の光入力部材９の保持機構が設けられている。

光導波路部品１Ａの端面と保持部品２の端面との間には隙間８が設けられている。そして、図２の例では、光導波路部品１に、接着剤硬化層１２が接着する接着面１４ａを有する突起部１４Ａが光導波路基板１８の厚さ方向Ｔに向かって光導波路基板１８から離れた位置に一カ所設けられている。また、接着面と光導波路基板との間に接着面を区画する凹部７が形成されている。

例えば図２に示す接続構造２０Ａのように、突起１４Ａの接着面１４ａと保持部品２の本体１１端面との間に接着剤硬化層１２を形成し、両者を接着する。この際、光入力部材９の端面９ａと光導波路３の端面３ａとの間は隙間とし、接着剤を設けない。

接続構造の作製時には、接着面１４ａに接着剤を塗布し、光導波路部品と保持部品とを対向させ、光入力部材と光導波路とを調芯する。そして、接着剤を保持部品の端面に接触させ、硬化させる。この際、余剰の接着剤は溝７内に流入し、その厚さが規制される。

本発明において、光入力部材とは、光導波路部品の光導波路に対して所定の光を入射させるための部材を意味する。こうした光入力部材は、光ファイバー、光フェルール、光導波路のような光伝送部材を含む。この場合には、所定の光源から光伝送部材に対して光を入射させ、光伝送部材から前記光導波路部品へと向かって光を入射させる。また、光入力部材は、半導体レーザー、発光ダイオード、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）などの光源であってもよい。

光ファイバーとしては、GIファイバー、シングルモードファイバー、偏波保持ファイバー、矩形コアファイバー、クラッドに規則的に孔が形成してあるフォトニック結晶ファイバー、ファイバー先端にレンズを融着したファイバーを例示できる。

保持部品は、光入力部材を保持し、調芯可能な構造であれば、特に限定はされない。例えばＶ溝に一本の光ファイバーを保持した保持部品だけでなく、Ｖ溝を複数列形成した基板に複数本の光ファイバーを整列し収納し、接着剤固定したファイバーアレイでも良い。また、ファイバーアレイの先端に別途レンズを整列させたレンズアレイでも良い。この場合、光路に接着剤が充填されていないために、レンズを融着してあるファイバーアレイ及びレンズアレイによるモジュール化が可能である。

光入力部材が、半導体レーザー、発光ダイオード、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）などの光源である場合には、これらの光源を実装するためのマウントは、いわゆるＦマウント、Ｃマウント、ＣＡＮタイプ等を例示できる。

光導波路部品は光導波路基板を備えている。
光導波路は、基板の主面に直接形成されたリッジ型の光導波路であってよく、基板の主面の上に他の層を介して形成されたリッジ型の光導波路であってよく、また基板の内部に内拡散法やイオン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。具体的には、光導波路が、基板表面から突出するリッジ型光導波路であってよい。リッジ型の光導波路は、レーザー加工、機械加工によって形成可能である。あるいは、高屈折率膜を基板上に形成し、この高屈折率膜を機械加工やレーザーアブレーション加工することによって、リッジ型の三次元光導波路を形成できる。高屈折率膜は、例えば化学的気相成長法、物理的気相成長法、有機金属化学的気相成長法、スパッタリング法、液相エピタキシャル法によって形成できる。

光導波路基板は、受動部品であってよいが、能動部品であってもよい。能動部品としては、光変調素子や高調波発生素子等の波長変換素子を例示できる。

光変調素子としては、強度変調器、位相変調器であってよく、ＳＳＢ変調器、ＣＳＲＺ変調器などであってもよい。

本発明では、光導波路部品に、接着剤硬化層が接着する接着面を有する突起部が形成されている。この接着面は、光導波路基板の厚さ方向に向かって光導波路基板から離れた位置に一カ所設けられている。図２の参考形態では、光導波路基板３の厚さ方向Ｔに向かって基板３から離れた位置に接着面１４ａが一カ所設けられており、その上に一体の接着層１２が形成されている。

ここで、光導波路基板の厚さ方向Ｔとは、光導波路基板の主面に垂直な方向である。また、前記厚さ方向に見たとき、光導波路基板と接着面との間には凹部７が存在し、この凹部７によって余剰の接着剤が光路へと流入することを防止する。

接着面を二カ所以上設けると、各接着剤硬化層ごとに硬化後の形状、密度、性状のバラツキがあり、このため熱衝撃サイクル印加後に挿入損失、伝搬光量が不安定になる。

本発明では、接着部（および接着部に接する接着面）は一カ所設けるが、接着部のサイズは、接着対象である光導波路部品および保持部品の寸法に合わせて適宜調整するべきものであるので、特に限定はされない。

接着部（および接着部に接する接着面）の面積は限定されないが、光導波路部品の端面の全面積を１００としたとき、２０〜７５とすることが好ましい。また、接着部と光導波路基板との厚さ方向Ｔに見た間隔は４０μｍ以上が好ましい。

また、本発明では、接着部は一カ所に設ける。接着部は一体の接着剤硬化層からなっていてよい。あるいは、接着部を複数の接着剤硬化層に分割することもできる。この場合には、接着部を複数の接着剤硬化層に分割することで、隣接する接着剤硬化層の間を離すことができる。この場合には、各接着剤硬化層の間における形状、性状、密度などの偏差は非常に小さくなり、かつ互いに間隔が近いために、前述したような熱衝撃サイクルが加わっても、その影響は少ない。ただし、本発明の観点からは、一体の接着剤硬化層によって接着部を構成することが特に好ましい。

本発明では、光入力部材の端面と光導波路の端面との間に隙間が設けられている。例えば、図２の例では、光入力部材９の端面９ａと光導波路の端面３ａとの間に隙間８が設けられている。この場合、各端面には、用途に応じてＨＲ（高反射膜）、ＨＴ（高透過膜）、ＡＲ（反射減衰膜）が施されていてもよい。

また、保持部品、光導波路部品の各接着面は、鏡面研磨でも良いし鏡面研磨でなくても良い。

また、参考形態においては、光導波路部品が、光導波路基板を支持する支持基板を備えている。例えば、図２の例では、光導波路部品１Ａが、光導波路基板３を支持する支持基板５を備えている。本例では、両者が接着層４によって接着されている。

参考形態においては、突起部が支持基板に設けられている。これによって、光導波路機能を有しない支持基板を厚くしても、光導波路機能には干渉せず、かつ接着面を十分厚くして接着強度を高く維持できる。この観点からは、支持基板の厚さは、400μｍ以上が好ましく、800μｍ以上が更に好ましい。

また、参考形態においては、光導波路部品が、支持基板に接合された別体の接着用基板を備えており、突起部が接着用基板に設けられている。例えば図２の例では、支持基板５の底面に別体の接合用基板６が接合されており、接合用基板と支持基板とによって凹部が形成されている。接合用基板６には突起部１４Ａが形成されている。

こうした接合用基板を使用することで、導波路基板端面からの距離を、接合用基板の図４に示す突起部１４Ｃの突き出し量Ｓにより任意に変えられることにより、光導波路のNFP径にあわせてファイバーもしくはレンズの光軸方向の位置を合わせることが出来る。また、溝を形成することが出来ない薄い導波路基板においても、L字型の接合用基板を接合することにより樹脂レス構造にすることが出来る。更に、通常入手容易な厚み１．０ｍｍ以下のウェハから支持基板を製造した場合も、別体の接合用基板を接合することにより、部品全体の厚さを２〜３ｍｍの厚みにすることが出来ることから、接合強度を上げることが出来る。

また、支持基板と接合用基板とは別体である必要はなく、一体の支持基板であってよい。例えば図３に示す接続構造２０Ｂでは、光導波路部品１Ｂが、光導波路基板１８と、支持基板１５と、支持基板１５と光導波路基板１８とを接着する接着層４とを有する。支持基板１５には、接着剤硬化層１２が接着する接着面１４ａを有する突起部１４Ｂが、光導波路基板１８の厚さ方向Ｔに向かって光導波路基板１８から離れた位置に一カ所設けられている。また、接着面と光導波路基板との間に接着面を区画する凹部７が形成されている。

突起部が光導波路部品側に設けられている場合、好適な実施形態においては、突起部の接着面と光導波路の端面とが同一平面上にある（例えば図２参照）。あるいは、好適な実施形態においては、突起部の接着面が光導波路の端面に比べて保持部品側へと突出している。これによって、接着剤の塗布厚さを粘性や性状に合わせて適宜変更できるので好ましい。

例えば、図４の接続構造２０Ｃにおいては、光導波路基板1Ｃにおいて、支持基板５の底面に別体の接合用基板６が接合されており、接合用基板と支持基板とによって凹部7が形成されている。接合用基板６には突起部１４Ｃが形成されている。ここで、突起部１４Ｃの接着面１４ａが光導波路の端面３ａに比べて保持部品２側へと突出している。

突起部の端面を光導波路の端面に比べて突出させることによって、接着剤硬化層の厚さを小さくでき、これによって熱衝撃サイクル印加時の影響を更に抑制できる。

また、本発明においては、光導波路基板から見て支持基板の反対側に上側基板を有しており、突起部が上側基板に設けられている。例えば、図５の接続構造２０Ｄにおいては、光導波路基板１８が支持基板１６に対して接着されており、支持基板１６には突起部が形成されていない。一方、光導波路基板の上側に上側基板２２が設けられており、上側基板２２に接合用の突起部１４Ｄが形成されている。突起部１４Ｄの先端にある接着面１４ａが接着剤硬化層１２を介して保持部品２の端面に接着されている。

接着剤硬化工程の間には、接着剤から発生する蒸気が上方へと上がる傾向がある。ここで、例えば図５に例示したように、接着剤を光導波路の上方に設けることによって、接着剤から発生する蒸気が光導波路の端面に付着することを防止できる。

ただし、図１、図２、図３、図４、図６、図１０に示すように、硬化後の状態を示す図面上は接着部が光導波路基板の下に図示されている形態でも、接着剤の硬化時には、接着剤を光導波路基板の上に位置させることができることは言うまでもない。

また、前記突起部を保持部品に設けることもできる。例えば、図６に示す接続構造２０Ｅでは、光導波路部品１Ｅが、光導波路基板１８と、支持基板１６と、支持基板１６と光導波路基板１８とを接着する接着層４とを有する。光導波路基板１６には、接着剤硬化層１２が接着する接着面を有する突起部が設けられていない。その変わりに、保持部品２Ａの本体１１Ａには、光導波路基板１８の厚さ方向Ｔに向かって光導波路基板１８から離れた位置に、突起部１４Ｅが一カ所設けられている。また、接着面と光入力部材との間に接着面を区画する凹部７が形成されている。

本参考形態においては、例えば図６に示すように、突起部の接着面１４ａと光入力部材９の端面９ａとが同一平面上にあってよい。あるいは、突起部の接着面が光入力部材の端面に比べて光導波路部品側へと突出していてもよく、これらの点は光導波路部品と同様である。

また、本発明においては、光入力部材の保持部品と光導波路部品との両方に前記のような凹部を設け、各凹部によって各接着面を区画し、光入力部材の保持部品の接着面と光導波路部品の接着面とを接着することができる。

例えば、図１０の接続構造２０Ｆにおいては、前述したような保持部品２Ａと光導波路部品１とを接合している。
すなわち、光導波路部品１は、光導波路基板１８と、光導波路基板１８を接着層４を介して接着する支持基板５と、支持基板５の下に接合されている接合用基板６とを備えている。光導波路基板１８にはチャンネル光導波路３が形成されている。チャンネル光導波路３の一方の端面３ｂは末端に露出しており、他方の端面３ａは、保持部品２に対する対向面に露出している。

保持部品２Ａの本体１１Ａには、光導波路基板１８の厚さ方向Ｔに向かって光導波路基板１８から離れた位置に、突起部１４Ｅが一カ所設けられている。また、接着面と光入力部材との間に接着面を区画する凹部７が形成されている。

光導波路部品側の接着面と保持部品側の接着面との間に接着剤硬化層１２を形成し、両者を接着する。この際、光入力部材の端面と光導波路の端面との間は隙間とし、接着剤を設けない。

上述の各例では、いずれも、光入力部材が光伝送部材である場合について図示した。しかし、これらの各光伝送部材は、他の種類の光入力部材であってもよい。例えば、図１〜図６、図１０の各光伝送部材は、いずれも、光源に置換することができる。図１１、図１２は、このような形態のそれぞれ一例のみを示す。

例えば、図１１に示すように、光導波路部品１Ａと保持部品４２とを接着剤硬化層１２によって接合する。本例では、光導波路部品１Ａは、光導波路基板１８と、光導波路基板１８を接着層４を介して接着する支持基板５と、支持基板５の下に接合されている接合用基板６とを備えている。光導波路基板１８にはチャンネル光導波路３が形成されている。チャンネル光導波路３の一方の端面３ｂは末端に露出しており、他方の端面３ａは、保持部品２に対する対向面に露出している。

また、保持部品４２の所定箇所に光源４３が固定され、位置決めされている。保持部品４２は、本体１１と、本体１１上の光源４３とからなる。光源４３の内部の詳細は周知であるので省略する。

光導波路部品１Ａの端面と保持部品２の端面との間には隙間８が設けられている。そして、図１１の例では、光導波路部品１に、接着剤硬化層１２が接着する接着面１４ａを有する突起部１４Ａが光導波路基板１８の厚さ方向Ｔに向かって光導波路基板１８から離れた位置に一カ所設けられている。また、接着面と光導波路基板との間に接着面を区画する凹部７が形成されている。

突起１４Ａの接着面１４ａと保持部品２の本体１１端面との間に接着剤硬化層１２を形成し、両者を接着する。この際、光源４３の端面４３ａと光導波路３の端面３ａとの間は隙間とし、接着剤を設けない。

接続構造４０Ａの作製時には、接着面１４ａに接着剤を塗布し、光導波路部品と保持部品とを対向させ、光源と光導波路とを調芯する。そして、接着剤を保持部品の端面に接触させ、硬化させる。この際、余剰の接着剤は溝７内に流入し、その厚さが規制される。

また、例えば図１２の接続構造４０Ｂにおいては、光導波路基板１Ｃにおいて、支持基板５の底面に別体の接合用基板６が接合されており、接合用基板と支持基板とによって凹部7が形成されている。接合用基板６には突起部１４Ｃが形成されている。ここで、突起部１４Ｃの接着面１４ａが光導波路の端面３ａに比べて保持部品２側へと突出している。

突起部の端面を光導波路の端面に比べて突出させることによって、接着剤硬化層の厚さを小さくでき、これによって熱衝撃サイクル印加時の影響を更に抑制できる。

図１３は、比較例に係る接続構造４０Ｃを示すものである。
本例においては、図６に示す光導波路部品１Ｅを使用している。この光導波路部品１Ｅは、光導波路基板１８と、支持基板１６と、支持基板１６と光導波路基板１８とを接着する接着層４とを有する。光導波路基板１６には、接着剤硬化層１２が接着する接着面を有する突起部が設けられていない。

また、保持部品４２の所定箇所に光源４３が固定され、位置決めされている。保持部品４２は、本体１１と、本体１１上の光源４３とからなる。

光導波路部品１Ｅの端面と保持部品４２の端面との間には隙間８が設けられている。そして、光導波路部品１Ｅの端面と保持部品４２の端面との間に接着剤硬化層１２を形成し、両者を接着する。

上述の各例では、それぞれ、各接着剤硬化層を一体とし、一体の接着剤硬化層を各接着面に対して接触させ、各接着部を構成していた。しかし、各接着部において、接着剤硬化層を複数に分けても良い。この場合にも、複数の接着剤硬化層は、凹部によって区画される一つの接着面に対して接触する。

光導波路基板を構成する材料は、強誘電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウムリチウム、ＫＴＰ、ＧａＡｓ及び水晶などを例示することができる。

支持基板、保持部品、接着用基板の材質は、上記した強誘電性の電気光学材料に加えて、更に石英ガラス等のガラスであってもよい。

光導波路基板と支持基板とを接着する接着剤、光導波路部品と保持部品とを接着する接着剤はエポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、アロンセラミックスＣ（商品名、東亜合成社製）（熱膨張係数１３×１０^−６／Ｋ）を例示できる。

光導波路部品と保持部品とを接合するためには、サブミクロンの精度で可動できる光学調芯機を用いて実施することができる。すなわち、光導波路部品と保持部品とを光学調芯機の専用冶具にそれぞれ固定する。最初に、光導波路部品の光導波路と光入力部材の光軸を、光導波路から出射する光パワーが最大になる位置に調芯する。次に、その後、接着剤を接着面に塗布し、紫外線や熱によって硬化させる。

溝７の深さＤは限定はされないが、光路への接着剤の影響を抑制するという観点からは、40μｍ以上が好ましく、100μｍ以上が更に好ましい。また、溝７の深さＤは、強度の観点からは、2000μｍ以下が好ましい。

溝７の幅Ｈは、限定はされないが、光路への接着剤の影響を抑制するという観点からは、40μｍ以上が好ましく、100μｍ以上が更に好ましい。また、溝７の幅Ｈは、強度の観点からは、500μｍ以下が好ましい。

接着面１４ａと相手側の部品との間隔Ｗは、接着強度の観点からは、3μｍ〜25μｍが好ましく、5μｍ〜10μｍが更に好ましい。

また、接着面１４ａの部品端面からの突出高さＳは、必要な隙間の大きさに合わせて適宜調整できるものである。例えば、Ｓは、10μｍ〜500μｍとすることができる。

以下のような仕様で、各例の接続構造を作製し、信頼性試験を行った。

（参考例Ａ）：
図１および図３の形態とした。
溝７の幅Ｈ０．２ｍｍ、溝７の深さＤ１．０ｍｍ、接着面の突出量０μｍ、光導波路端面と光ファイバー端面との間隔10μｍ
（参考例Ｂ）：
図１および図３の形態とした。
溝７の幅Ｈ０．５ｍｍ、溝７の深さＤ０．３ｍｍ、接着面の突出量０μｍ、光導波路端面と光ファイバー端面との間隔10μｍ
（参考例Ｃ）：
図１および図４の形態とした。
溝７の幅Ｈ０．２ｍｍ、溝７の深さＤ１．０ｍｍ、接着面の突出量Ｓ １０μｍ、光導波路端面と光ファイバー端面との間隔１０μｍ
（参考例Ｄ）：
図１および図４の形態とした。
溝７の幅Ｈ０．５ｍｍ、溝７の深さＤ０．３ｍｍ、接着面の突出量Ｓ １０μｍ、光導波路端面と光ファイバー端面との間隔１０μｍ
（参考例Ｅ）：
図１および図６の形態とした。
溝７の幅Ｈ０．２ｍｍ、溝７の深さＤ１．０ｍｍ、接着面の突出量Ｓ ０μｍ、光導波路端面と光ファイバー端面との間隔10μｍ

（参考例Ｉ）
図１１の形態とした。
溝７の幅Ｈ０．２ｍｍ、溝７の深さＤ１．０ｍｍ、接着面の突出量０μｍ、光導波路端面と半導体レーザー端面との間隔10μｍ
（参考例Ｊ）
図１２の形態とした。
溝７の幅Ｈ０．２ｍｍ、溝７の深さＤ１．０ｍｍ、接着面の突出量Ｓ１０μｍ、光導波路端面と半導体レーザー端面との間隔20μｍ

（比較例Ｆ）：
図７、図８に示すような形態の接続構造を作製した。
ただし、光導波路部品には、光導波路から光導波路基板の幅方向に離れた２箇所に溝３０を形成し、各溝３０の外側にそれぞれ突起部３１を形成し、各突起部３１の先端を接着面３１ａとした。３２はＶ溝である。
溝の幅は０．２ｍｍであり、溝の深さは１．０ｍｍであり、突起部の接着面の光導波路部品端面からの突出量は０μｍとした。

（比較例Ｇ）：
図９に示すような形態の接続構造を作製した。ただし、光導波路部品３３には、光導波路から光導波路基板の厚さ方向Ｔに離れた２箇所に溝３０を形成し、各溝３０の外側にそれぞれ突起部１４を形成し、各突起部１４の先端を接着面とした。
溝の幅は０．５ｍｍであり、溝の深さは０．３ｍｍであり、突起部の接着面の光導波路部品端面からの突出量は０μｍとした。

（比較例Ｈ）：
比較例Ｆと同様の接続構造を作製した。ただし、突起部および溝を光ファイバーアレイの方に形成した。溝の幅は０．２ｍｍであり、溝の深さは１．０ｍｍであり、突起部の接着面の光ファイバー端面からの突出量は０μｍとした。

（比較例Ｋ）：
図１３に示す形態の接続構造を作製した。光導波路基板１Ｅを図１３に示す形態とし、光導波路の端面と半導体レーザー４３の端面４３ａとを接着した。両者の距離Ｗは１０μｍとした。

なお、上記の各参考例、比較例において、具体的には、光導波路基板の材質は、Ｘカットした３インチウエハ（ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ_３単結晶）とし、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィー法とによって光導波路を形成した。また、基板５、６、２２、保持部品の材質は、いずれもＸカットした３インチウエハ（ＬｉＮｂＯ３単結晶）とした。接着剤としてはダイキン工業社製「ＵＶ-1000」を使用し、紫外線硬化させた。

（挿入損失）
以下の熱衝撃サイクル試験を実施した。
すなわち、参考例Ａ〜Ｈについて−４０℃と＋８５℃との間の熱サイクルを印加し、参考例Ｉ、Ｊ，Ｋについては+１５℃と+７０℃との間の熱サイクルを印加し、挿入損失の初期特性と熱衝撃サイクル印加後の特性を測定した。挿入損失については、各接続構造におけるレーザー光の入力に対する出力の割合（挿入損失）を測定した。初期特性、熱衝撃２００サイクル後、熱衝撃５００サイクル後と比較した。

参考例Ａ〜Ｅ、Ｉ，Ｊについては、熱衝撃サイクル試験を２００サイクル、５００サイクルと経過しても、初期特性に対する変動は±０．１ｄＢと測定誤差レベルであった。一方、比較例Ｆ〜Ｈ、Ｋについては、以下のとおりである。

Ｆ：２００サイクル後 ０．２ｄＢ増加
５００サイクル後 ０．５ｄＢ増加。
Ｇ：２００サイクル後 ０．３ｄＢ増加、
５００サイクル後 １．１ｄＢ増加。
Ｈ：２００サイクル後 ０．５ｄＢ増加
５００サイクル後 ０．８ｄＢ増加。
Ｋ：２００サイクル後 ９ｄＢ増加
５００サイクル後 １０ｄＢ増加。

（光量変動）
Ａ〜Ｈまでの各例の接続構造に対してレーザー光を入射させながらモジュール全体を恒温槽にセットし、槽内温度を−４０〜+８５℃まで変動させその際のモジュールからの出射光の変動を測定した。結果は以下のとおりである。

Ｉ，Ｊ，Ｋの各例に対してはレーザー光を発光させながら、モジュール部をペルチェ素子上にセットしてモジュール温度を+１５〜+７０℃まで変動させその際のモジュールからの出射光の変動を測定した。結果は以下のとおりである。

参考例Ａ：
熱衝撃２００サイクル後： 低温にむかって緩やかに０．１０ｄＢ程度変動（光量上昇）、高温に向かって緩やかに０．２０ｄＢ程度変動（光量低下）した。
５００ サイクル後： 低温にむかって緩やかに０．０５ｄＢ程度変動（光量低下）した。

参考例Ｂ：
２００サイクル後：高温にむかって緩やかに０．１０ｄＢ程度変動（光量低下）した。
５００サイクル後：低温にむかって緩やかに０．０５ｄＢ程度変動（光量上昇）、高温に向かって緩やかに０．２０ｄＢ程度変動（光量低下）した。

参考例Ｃ：
２００サイクル後：低温にむかって緩やかに０．２０ｄＢ程度変動（光量低下）した。
５００サイクル後：２００サイクル後と同一結果であった。

参考例Ｄ：
２００サイクル後：低温にむかって緩やかに０．１０ｄＢ程度変動（光量上昇）した。
５００サイクル後：高温に向かって緩やかに０．１０ｄＢ程度変動（光量低下）した。

（参考例Ｅ）：
２００サイクル後：低温・高温側に向かって緩やかに０．１ｄＢ程度変動（光量上昇）
した。
５００サイクル後：低温に向かって緩やかに０．２ｄＢ程度変動（光量上昇）、高温側に向かって緩やかに０．１ｄＢ程度変動（光量上昇）した。

（参考例Ｉ）：
２００サイクル後：低温・高温側に向かって緩やかに０．１ｄＢ程度変動（光量上昇）した。
５００サイクル後：低温に向かって緩やかに０．２ｄＢ程度変動（光量上昇）、高温側に向かって緩やかに０．１ｄＢ程度変動（光量上昇）した。

（参考例Ｊ）：
２００サイクル後：低温・高温側に向かって緩やかに０．１ｄＢ程度変動（光量上昇）した。
５００サイクル後：低温に向かって緩やかに０．２ｄＢ程度変動（光量上昇）、高温側に向かって緩やかに０．１ｄＢ程度変動（光量上昇）した。

（比較例Ｆ）：
２００サイクル後：低温に向かうときに急激に０．８ｄＢ程度変動、高温に向かうときに緩やかに０．１ｄＢ程度光量低下した。
５００ サイクル後：低温に向かうときに急激に０．８ｄＢ程度変動した。

（比較例Ｇ）：
２００サイクル後：低温に向かうときに０．６ｄＢ程度光量低下し、高温に向かうときに緩やかに０．２ｄＢ程度光量上昇した。
５００サイクル後：高温側の昇降温時に瞬間的に光量が２．０ｄＢ程度大きく変動した。

（比較例Ｈ）：
２００サイクル後：低温に向かうときに急激に光量が１．７ｄＢ程度低下し、高温に向かうときに急激に光量が０．９５ｄＢ程度上昇した。
５００サイクル後：低温に向かうときに急激に光量が２．０ｄＢ程度低下し、高温に向かうときに急激に光量が０．９３ｄＢ程度上昇した。

（比較例Ｋ）：
２００サイクル後：挿入損失が大きく、測定することはできなかった。
５００サイクル後：挿入損失が大きく、測定することはできなかった。

参考例Ａ〜Ｅ、Ｉ，Ｊについては、温度の昇降温時の光量変動はほぼ無く実用的な値となっている。比較例Ｆ〜Ｈ、Ｋについては、光量変動値が大きく且つ光量変動の変動傾きが大きく、一般的な光部品としては実用的な値ではない。比較例Ｆ〜Ｈの光量が上昇する問題については、接合層が二面あることから接着硬化時の硬化収縮が両面間で均一ではなく光軸がずれて接合されているからである。また比較例のヒートサイクル試験中の光量変動が大きい原因についても、上記の接着硬化時の光軸ずれが大きく軸ズレに対して光量変動が過敏になっている状態の位置であるからである。

比較例Ｋの挿入損失が大きくなる問題については、光路上に接着剤が流入したためレーザー光によって接着剤が発熱し劣化したためと考えられる。

Claims (4)

1. 光導波路部品、光入力部材を保持する保持部品、および光導波路部品と保持部品とを接着する接着部を備える接続構造であって、
   前記光導波路部品が、支持基板と、前記支持基板上に設けられ、光導波路を有する光導波路基板と、前記光導波路基板上に設けられ、かつ突起部を有する上側基板とを備え、
   前記光導波路部品に凹部が設けられており、
   前記突起部に前記凹部に隣り合う接着面が設けられており、
   前記接着面上に前記接着部が設けられており、
   この接着部が前記光導波路基板の厚さ方向に向かって前記光導波路基板から上方に離れた位置に一カ所設けられており、
   前記接着部と前記光導波路基板との間に前記凹部が設けられており、
   前記光入力部材の端面と前記光導波路の端面との間に隙間が設けられており、
   前記凹部は、前記光導波路基板の上面と前記上側基板の前記突起部の下面とで形成されていることを特徴とする、光導波路部品と保持部品との接続構造。
   
2. 前記光入力部材が、光伝送部材または光源であることを特徴とする、請求項１記載の接続構造。
   
3. 前記光導波路は、リッジ型光導波路であることを特徴とする、請求項１又は２記載の接続構造。
   
4. 請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の接続構造を製造する方法であって、
   前記光導波路部品に設けられた前記接着面上に接着剤を設け、この際前記接着剤の下方に前記光導波路基板を位置させる工程、および
   前記接着剤を硬化させることで前記接着部を形成する工程
   を有することを特徴とする、接続構造の製造方法。
   

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