JP7124672B2

JP7124672B2 - 光接続部品および光接続構造

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Publication number: JP7124672B2
Application number: JP2018221094A
Authority: JP
Inventors: 光太鹿間; 淳荒武
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2022-08-24
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Description

本発明は、光接続部品および光接続構造に関し、特に、光通信ネットワークに用いられる光ファイバ間の光接続、光ファイバとレーザ，フォトダイオード，光導波路、光変調器などの光デバイスとの光接続、光デバイス間の光接続を実現するための光接続部品および光接続構造に関する。

光通信ネットワークの進展に伴い、光通信用デバイスの集積度を向上させ、光デバイスの小型化することが強く求められている。光通信用デバイスとして用いられる光回路では、従来、ガラスをコアとする石英ガラス系からなる平面光波回路（Planar Lightwave Circuit；ＰＬＣ）が広く用いられている。これは、光ファイバとの結合に優れ、材料としての信頼性も高いため、光スプリッタ、波長合分波器、光スイッチ、偏波制御素子など光通信用の多種多様な光機能素子へ応用されている。

近年では、前述の光回路の小型化に対応するために、コアの屈折率を大きくし、クラッドとの屈折率差を大きくすることで最小曲げ径を小さく設計する高屈折率差の光回路の研究が進んでいる。また、近年では、光の閉じ込めの強いシリコンをコアとしたシリコンフォトニクス技術が進展し、ガラス系よりもより小型な光回路が実現されている。シリコンフォトニクス技術には、電子部品などで一般に用いられているシリコンプロセスが適用できる。

また、透明な高分子重合体などの樹脂（合成樹脂）からなる樹脂光導波路などもよく知られている。また、光変調素子や波長変換素子、増幅素子としては、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）などに代表される強誘電体材料をコアとする光回路なども広く利用されている。また、発光素子や受光素子、光変調素子としては、インジウムリン（ＩｎＰ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などに代表されるＩＩＩ－Ｖ族半導体も実用化されており、これらに光導波機構を有する光回路集積型の発光素子、受光素子、光変調素子なども広く応用がなされている。これら強誘電体系や半導体系の光導波路に関しても、ガラスよりも屈折率が大きいことから、光の閉じ込めが強く、回路の小型化が期待できる。以上の光機能素子をまとめて、単に光デバイスと呼ぶこととする。

上記のような、光デバイスの小型化に合わせて、光導波路の光入出力部の小型化の需要が増大している。従来、石英ガラス系ＰＬＣの光入出力部での光学的な接続（光接続）の例では、光ファイバのクラッド径以下に接続ピッチを小さくできないことから、光回路上で接続ピッチを広げたのちに、光ファイバと光接続することが一般的である。したがって、ＰＬＣの光接続には、この接続ピッチが制限となり、光入出力部を含めると光デバイス全体が小型化できないという課題がある。このため、光ファイバのクラッド径で制限されるピッチ以下で光接続する技術が求められている。

一般に、光ファイバ間、光ファイバと光デバイスとの間、および光デバイス同士の間の光接続においては、光デバイスの光軸に直交する接続端面同士を向かい合う状態に配置し、お互いのコア位置の軸ずれがないよう位置決めして光接続するバッドカップリング技術が知られている。他方、光デバイスの光軸に直交する接続端面から出射した光ビームをレンズなどの空間光学系を介して集光するなどして、再度光デバイスに接続する空間系接続なども広く用いられている。

上記のバッドカップリング技術では、必ず光デバイスの光接続面同士を向かい合わせて配置しなければならない上に、熱膨張係数や導波光のモード径の整合性の観点などから実装上の制約が大きいという課題がある。また、空間光学系結合においても、ビーム径の広がりによる制約や、微小のレンズ、ミラーなどの製造上の制約があり、接続ピッチの小型化や量産性向上に技術限界がある。

上述した限界を打破する技術として、光デバイス間を樹脂光導波路で接続する技術が提案されている。例えば、自己形成光導波路を用いた光接続や、非特許文献１に記載のように２光子吸収を用いたナノレベルの光造形技術により、任意の光立体配線パターンを作製し、樹脂内に光を導波させて前記光ファイバ間、光ファイバと光デバイスとの間、および光デバイス同士の間を光学的に接続（光接続）する方法がある。

これは、基板上に樹脂の原材料となるレジスト液（光硬化性樹脂溶液）などを浸漬させ、レーザからの光ビームをレンズなどにより集光させ、前記光ビームの集光部に２光子吸収を誘起させることにより集光部の樹脂のみを硬化させ、さらに、このレーザを走査することにより集光部を任意に動かし、結果として、光造形を行う技術であり、光造形型の３次元プリンタとしても知られている。

特に、２光子吸収を用いた光造形の技術は、よく知られているように、集光サイズが極微小であることから、微小駆動する走査部と組み合わせることにより、ナノレベルの光造形が可能である。この技術を用いて、非特許文献１のように造形した樹脂自体をコアとした微小樹脂光配線（光導波路）を用い、接続対象の光デバイスと光接続する方法が知られている。

N. Lindenmann et al., "Photonic wire bonding: a novel concept for chip-scale interconnects", Optics Express, vol. 20, no. 16, pp. 17667-17677, 2012.

しかしながら、上述した技術では、樹脂光導波路を形成するために、光造形型装置に光デバイスごと固定して樹脂光導波路の光硬化を行うため、実装上の手間がかかる。また、光デバイスの寸法、サイズなどの制限のため、光デバイスを光造形型装置に導入できない場合もある。さらに、光造形型において光硬化させた後の未硬化のレジスト液を除去するために、除去溶剤に光デバイスを浸漬すると、除去溶剤が光デバイスを汚染したり、光デバイスに損傷を与えたりするなどの懸念が存在した。また、光デバイスに直接樹脂光導波路を形成する方法では、ポリマー導波路形成の歩留まりがデバイス接続構造の歩留まりに直結することにつながり、全体の歩留まり低下につながっていた。これらのように、従来では、光接続構造の製造に手間がかかり、また光接続構造の製造歩留まりの低下が問題となっていた。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、手間をかけることなく、より高い製造歩留まりで光接続構造が製造できるようにすることを目的とする。

本発明に係る光接続部品は、第１入出力端および第２入出力端の組を複数備えて対象とする光を透過する板状の基板と、第１入出力端と第２入出力端の複数の組の各々とを光学的に接続する、各々個別に形成された樹脂コアによる複数の樹脂光導波路とを備え、樹脂コアは、曲線部を有する折り返しの構造に形成され、樹脂光導波路は、樹脂コアの周囲の空気をクラッドとしている。

上記光接続部品の一構成例において、第１入出力端における導波方向および第２入出力端における導波方向は、基板の表面の法線方向とされている。

上記光接続部品の一構成例において、樹脂コアは、光硬化した樹脂から構成されている。

本発明に係る光接続構造は、上述した光接続部品と、基板を介して第１入出力端に光学的に接続する第１光部品を備える。

上記光接続構造の一構成例において、第１光部品は、光導波路を備える光デバイスまたは光ファイバである。

上記光接続構造の一構成例において、基板を介して第２入出力端に光学的に接続する第２光部品を備える。

上記光接続構造の一構成例において、第２光部品は、光導波路を備える光デバイスまたは光ファイバである。

以上説明したように、本発明によれば、第１入出力端および第２入出力端を備えて対象とする光を透過する板状の基板の、第１入出力端および第２入出力端に、樹脂コアによる樹脂光導波路を光学的に接続した光接続部品を用いるようにしたので、手間をかけることなく、より高い製造歩留まりで光接続構造が製造できるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光接続部品の構成を示す断面図である。図２Ａは、本発明の実施の形態１における光接続部品の形成方法を説明するための各工程における光接続部品状態を示す説明図である。図２Ｂは、本発明の実施の形態１における光接続部品の形成方法を説明するための各工程における光接続部品状態を示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る他の光接続部品の構成を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る他の光接続部品の構成を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る光接続部品を適用した光接続構造の構成を示す断面図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る光接続部品を適用した光接続構造の構成を示す斜視図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る光接続部品を適用した他の光接続構造の構成を示す断面図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る光接続部品を適用した他の光接続構造の構成を示す斜視図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る光接続構造の構成を示す断面図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る光接続構造の構成を示す斜視図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る他の光接続構造の構成を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施の形態２に係る他の光接続構造の構成を示す斜視図である。図１３は、本発明の実施の形態３に係る光接続構造の構成を示す斜視図である。図１４は、本発明の実施の形態３に係る他の光接続構造の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係る光接続部品について説明する。

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１に係る光接続部品について図１を参照して説明する。この光接続部品は、対象とする光を透過する板状の基板１０１と、樹脂光導波路１０２とから構成されている。基板１０１は、対象とする光、例えば、１．５５μｍ帯の波長の光に対して透明な、ガラス、石英やシリコンなどから構成することができる。また、樹脂光導波路１０２は、対象とする光が透過する樹脂からなる樹脂コア１０３から構成されている。例えば、樹脂コア１０３は、光硬化した樹脂から構成されている。なお、図１に例示する構成の樹脂光導波路１０２は、樹脂コア１０３の周囲の空気をクラッドとしている。

また、基板１０１は、第１入出力端１０４および第２入出力端１０５を備え、樹脂光導波路１０２は、第１入出力端１０４と第２入出力端１０５とを光学的に接続する。第１入出力端１０４と第２入出力端１０５とは、基板１０１の表面に互いに離間して配置されている。例えば、樹脂コア１０３は、基板１０１の表面より一度離間してから基板１０１の表面に戻る折り返し構造とされ、第１入出力端１０４および第２入出力端１０５の各々に光学的に接続している。樹脂コア１０３は、例えば、Ｕ字状などの折り返しの構造に形成されている。なお、樹脂コア１０３は、Ｕ字状に限らず、折り返す構造となっていればよい。また、樹脂光導波路１０２の、第１入出力端１０４における導波方向および第２入出力端１０５における導波方向は、基板１０１の表面の法線方向とされている。

例えば、基板１０１の第１入出力端１０４に入射した光は、樹脂光導波路１０２を導波し、第２入出力端１０５より外部に出射される。

次に、上述した光接続部品の形成方法について、図２Ａ、図２Ｂを用いて説明する。まず、図２Ａに示すように、基板１０１の表面を、露光のための露光光１５１が照射される方向に向けて配置する。また、基板１０１の表面を、露光光１５１が照射される方向（露光光１５１の光軸１５２）に対して垂直となるように所定の箇所に配置する（第１工程）。露光光１５１は、レーザなどの光源（不図示）から出射され、レンズなどによる光学系１５３で集光される。

次に、図２Ｂに示すように、露光光１５１を照射することにより光硬化樹脂を硬化することで、基板１０１の第１箇所１０１ａから第２箇所１０１ｂにかけて光硬化樹脂が光硬化した樹脂コア１０３を形成する。光硬化樹脂は、光硬化により光が透過する樹脂となるものを用いる。例えば、樹脂コア１０３を、Ｕ字状に形成する。樹脂コア１０３を形成することで、基板１０１の表面に離間して配置されている第１入出力端１０４と第２入出力端１０５との各々に光学的に接続する樹脂光導波路１０２を形成する（第２工程）。この工程において、樹脂を形成するための露光光学系の軌道は、３Ｄプリンタなどで用いられるいずれの技術でもよく、例えば、第１箇所１０１ａおよび第２箇所１０１ｂの各々から樹脂を積み上げるように形成していき、頂点付近で、第１箇所１０１ａおよび第２箇所１０１ｂの各々から積み上げた各々の樹脂を結合させる。

上述した樹脂による樹脂光導波路１０２の形成工程（第２工程）において、レーザ（露光光）とレンズ（光学系）から、光造形の起点となる第１入出力端１０４，第２入出力端１０５が容易に観察できる。またこの場合、露光光を遮蔽するものがない。これらのことから、２つの光デバイス間に、高効率かつ微小領域での樹脂配線を形成することが可能となる。

次に、光造形の方法について、より詳細に説明する。

第１の方法としては、まず、紫外線（ＵＶ）硬化型の樹脂やＳＵ８などに代表されるフォトレジストを塗布することで、フォトレジストの膜を光デバイスの端面に形成する。あるいは、フォトレジストを充填した容器に、光デバイスの端面を浸漬させる。

次に、所定の光学系を介し、導波路形成用のレーザからのＵＶ光を集光して照射する。この照射位置を走査して、所望とする任意の樹脂光導波路を形成する。ＵＶ光が照射されたフォトレジストは、光硬化するので、照射位置を走査することで、走査の軌跡に沿って樹脂が硬化して樹脂光導波路が形成できる。照射位置の走査では、例えば、光源および光学系を、モータあるいはピエゾステージなどを用いて照射位置を走査させる。

第２の方法としては、レーザとして、光硬化する樹脂が硬化する波長よりも長い波長のフェムト秒レーザを用い、光造形を行う方法がある。この方法では、集光することで一定の光強度とされた箇所に、非線形効果により、樹脂が硬化する波長の２光子吸収を発生させる。この２光子吸収が発生する集光箇所を、前述した方法と同様に走査することで、樹脂光導波路を形成する。この方法によれば、よく知られているように、高精度、かつ、ナノレベルの光造形を行うことが可能である。

上述したように、光硬化により造形した後に、未硬化領域の樹脂を除去すれば、樹脂コア１０３による樹脂光導波路１０２が形成できる。なお、ここで、樹脂としては、伝搬距離が微小ではあるが、光デバイスに入出力する光の波長において高い透過率を有することが好ましい。

樹脂コア１０３の径は、光を伝搬するサイズ（径）であれば、任意であるが、空気層をクラッド層にシングルモードとして伝搬する径であることが、接続損失の低減と曲げロスの低減の観点から好ましい。このシングルモードの条件は、樹脂の屈折率から計算することが可能である。さらに、微小曲げを行う観点から、樹脂コアの径は小さいほど好ましい。上記２点の観点から、樹脂コアの径は、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下である。

空気クラッドで閉じ込めが不可能な場合などは、図３に示すように、樹脂コア１０３を覆うクラッド層１０６を形成して樹脂光導波路１０２ａとすることができる。上述したように、光硬化による造形で樹脂コア１０３を形成した後、樹脂コア１０３をクラッド材で埋め込んで、クラッド層１０６を形成する。クラッド材は、樹脂コア１０３よりも屈折率が小さい材料とする。クラッド層１０６を形成することで、樹脂コア１０３の機械的な強度を補強できる。

また、図４に示すように、例えば、基板１０１に近づくほど径（モード径）が太くなる樹脂コア１０３ａによる樹脂光導波路１０２ｂとすることができる。また、図４に示すように、樹脂コア１０３ａを収容する中空の外壁構造体１０７を備えることも可能である。外壁構造体１０７は、例えば、内部に密閉された空間を形成している。

外壁構造体１０７は、例えば、樹脂から構成することができる。この場合、外壁構造体１０７は、樹脂コア１０３ａと同一の樹脂から構成することができる。また、外壁構造体１０７の材料は、樹脂に限るものではなく、ガラス、半導体、金属などから構成することが可能である。外壁構造体１０７の内壁と樹脂コア１０３ａとの間に、樹脂光導波路１０２ｂのクラッドとなる領域が十分に確保されるように、樹脂コア１０３ａから離間して外壁構造体１０７を形成する。

外壁構造体１０７を設けることで、周囲のごみやかすなどが樹脂コア１０３ａに付着することが抑制できる。外壁構造体１０７を設けて樹脂コア１０３ａへのごみなどの付着を抑制すれば、光の放射損が抑制できるようになり、低損失性を高信頼に維持することが可能となる。この効果は、外壁構造体１０７を気密構造とすることでより高くなる。また、樹脂コア１０３ａに誤って触れて破壊することなどを予防することが可能となり、機械的な信頼性を高めることができる。

次に、実施の形態１における光接続部品を用いた光接続構造について説明する。例えば、図５に示すように、光ファイバ（第１光部品）１０８を、基板１０１の第１入出力端１０４で樹脂光導波路１０２に光学的に接続することができる。光ファイバ１０８は、固定部品１０９により、基板１０１に固定されている。固定部品１０９は、接着剤による接着層１１０で、基板１０１の裏面に接着されている。固定部品１０９は、光ファイバ１０８を収容するためのＶ溝などが形成されたＶ溝基板と、フラット基板の接着構造から構成され、接続端面はダイシングあるいは、研磨処理などがなされて平坦になっている。

光ファイバ１０８は、樹脂光導波路１０２と低損失に光接続する状態で基板１０１に固定されている。より詳しくは、光ファイバ１０８のコアと樹脂コア１０３とが軸ずれが無い状態に調芯されて、光ファイバ１０８が基板１０１に固定されている。例えば、光ファイバ１０８からの入力光は、接着層１１０および基板１０１を介し、第１入出力端１０４において樹脂光導波路１０２に接続されて樹脂光導波路１０２を伝搬し、基板１０１を介して第２入出力端１０５から外部に出射される。第１入出力端１０４と第２入出力端１０５とを入れ替えても同様である。

また、図６に示すように、複数の樹脂光導波路１０２が設けられた基板１０１による光接続部品を用い、各々の樹脂光導波路１０２の一方の入出力端に、基板１０１を介して光ファイバ１０８を接続することもできる。図６では、４つの樹脂光導波路１０２が設けられた基板１０１に、４本の光ファイバ１０８を接続する例を示している。光ファイバ１０８は、Ｖ溝基板１１１の上に配列され、平基板１１２によりＶ溝基板１１１に押さえつけられて固定されている。なお、図示していないが、Ｖ溝基板１１１および平基板１１２と基板１０１との間には、接着剤による接着層が形成され、各々を接着固定している。

ここで、接着層の厚さおよび基板１０１の板厚は、薄いほど好ましい。光ファイバ１０８からの出射光は、シングルモード伝搬の場合、ガウス分布に近い強度分布を有しているが、接着層、基板１０１などのように導波構造を有しないものを通過する際は、出射光のビームモード径は徐々に広がっていく。基板１０１に形成された樹脂光導波路１０２の一方の入出力端における樹脂コア１０３の直径は、出射光のビームモード径の広がり後のモードビーム径に応じて適宜、設計することができる。

しかしながら、入出力端の後の樹脂光導波路１０２の折り返し構造などにおいては、前述のように径を細くすることが求められる。このため、図４を用いて説明したように、基板１０１に近づくほどモード径が太くなる樹脂コア１０３ａが用いることになるが、上述したモード径の広がりが小さいほど、樹脂コア１０３ａにおける径の変化を小さくすることができる。このため、接着層、基板１０１は、薄いほど、小型かつ低損失な光接続構造を形成することができる。好ましくは接着層の厚さは１０μｍ以下、基板１０１の厚さは０．５ｍｍ以下とする。より好ましくは、基板１０１の厚さは０．３ｍｍ以下とする。

また、図７に示すように、基板１０１の裏面の一部あるいは全面に、反射防止（ＡＲ：Anti Reflection Coating）膜１１３を形成してもよい。ＡＲ膜１１３は、第２入出力端１０５の部分の基板１０１の裏面に形成してもよく、第１入出力端１０４の部分の基板１０１の裏面に形成してもよい。また、第１入出力端１０４の部分の基板１０１の裏面および第２入出力端１０５の部分の基板１０１の裏面に形成することもできる。

また、基板１０１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＺｎＯから構成し、電気を流すことを可能とすることもできる。このように基板１０１が導電性を有すれば、電源や高周波の接続を必要とする光デバイス応用にもより効果的に光接続部品を用いることができる。

また、実施の形態１における光接続部品を用いることで、図８に示すような光接続構造とすることができる。この光接続構造は、光接続部品に、光導波路型の光デバイス（第１光部品）１１５を組み合わせている。光デバイス１１５は、シリコン細線により形成された光導波路から構成されている。この光導波路は、次に示すように製造することができる。ます、よく知られたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板などを用い、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などにより表面Ｓｉ層をパターニングし、光導波路（光回路）を構成するコア層を形成する。次に、例えば、プラズマＣＶＤ法などのよく知られた堆積法により、酸化Ｓｉを堆積してクラッド層を形成し、光導波路を形成する。

ここで、光デバイス１１５は、例えばシリコン基板上に堆積して形成された石英ガラス薄膜からなる平面光波回路から構成することもできる。また、他にも、光導波機構を有する光導波路デバイスであれば、これに限らない。例えば、基板や光導波路として、石英ガラスの他、背景で述べたような、有機物からなるポリマーや、Ｓｉ、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）、ガリウムヒ素、インジウムリン（ＩｎＰ）等の半導体あるいは化合物半導体導波路、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）などの誘電体を用いることができる。

また、光を伝搬、入出力する光デバイスであれば、その機能も任意に適応可能である。例えば、光デバイスは、光導波路の他に、レーザなどの発光素子、フォトダイオードなどの受光素子、光変調器などを備えることもできる。また、光デバイスは、光増幅器、アイソレータ、偏波回転、偏波分離素子、光減衰器、など任意の光機能素子を供えることもできる。光デバイスには、信号を処理するための各種の光回路や、発光・受光・変調・制御等するための各種の光機能素子が集積可能である。本発明は、光デバイスとの光接続構造にその特徴を有するのであって、光デバイスの回路構成や回路の機能によらない。本発明の実施の形態については、光デバイスの中身の詳細な説明は割愛する。

なお、光デバイス１１５を構成している光導波路のコアは、前述したように樹脂光導波路１０２を構成する樹脂コアと軸ずれ無く、低損失に光る接続可能に調芯して接着固定されている。光デバイス１１５と基板１０１との間には、接着層が形成されているが図８では省略されている。光デバイス１１５を構成している各々の光導波路のコアは、光造形により形成された樹脂コアによる樹脂光導波路１０２と、接着層および基板１０１を介して光学的に接続されている。

上述した実施の形態１によれば、基板１０１および樹脂光導波路１０２とから構成した光接続部品を用いることで、下記のような顕著な効果を奏する。

まず、従来の、例えば、光ファイバと光デバイスとを対向配置して、バッドカップリングなどで光接続することに比べ、光ファイバと光デバイス間とを折り返し構造の樹脂光導波路１０２で接続する光接続構造を実現することが可能となり、微小領域で実装上の制限を大幅に緩和することができる。

また、光ファイバのコアや光デバイスの光導波路のコアの端面に、直接、樹脂コアを接続して形成する場合に比べて、別体の光接続部品を用いるので、光接続部品を形成する光造形型装置に、光デバイスや光ファイバを配置する必要が無く、実装上の工程が大幅に容易になる。また、光接続構造の形成においては、光造形型装置を用いることがないため、寸法などの制限上、光造形型装置に導入できない光デバイスや光ファイバにも適用することができる。

また、従来の光造形型においては、光デバイスに直接樹脂コアを形成しているので、光が照射されていない未硬化分の樹脂を除去する際などに使う除去溶剤による光デバイスの汚染やダメージが発生している。これに対し、実施の形態１によれば、光デバイスに直接樹脂コアを形成することがないので、上記除去溶剤による光デバイスへの汚染やダメージを無視することが可能となり、工程上の大幅な簡易化と制約緩和につながる。また、製造上において、良品の光接続部品を用いて光接続構造が形成できるので、結果として、歩留まりを向上させることができる。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る光接続構造について図９，図１０を参照して説明する。この光接続構造は、基板１０１、樹脂コア１０３による樹脂光導波路１０２から構成された光接続部品と、光デバイス１１５とから構成されている。光接続部品は、前述した実施の形態１と同様である。光デバイス１１５は、デバイス基板１１６と、デバイス基板１１６の上に形成された光導波路層１１７とを備える。光導波路層１１７は、コア１１８とクラッド１１９とを備える。また、光デバイス１１５は、接着剤による接着層１１０ａで、基板１０１の裏面に接着されている。

光導波路層１１７におけるコア１１８よりなる光導波路が、第１入出力端１０４における樹脂光導波路１０２と低損失に光接続する状態で、光デバイス１１５が基板１０１に固定されている。より詳しくは、第１入出力端１０４において、コア１１８と樹脂コア１０３とが軸ずれが無い状態に調芯されて、光デバイス１１５が基板１０１に固定されている。なお、コア１１８よりなる光導波路が、第２入出力端１０５において樹脂光導波路１０２に光接続するようにしてもよい。図１０に示すように、光接続部品は、基板１０１に複数の樹脂光導波路１０２を備えることができる。光デバイス１１５の光導波路層１１７に形成されている複数の光導波路の各々に対応し、複数の樹脂光導波路１０２の各々が、基板１０１を介して光接続する。

また、図１１に示すように、第１光デバイス（第１光部品）１１５ａと第２光デバイス（第２光部品）１１５ｂとを基板１０１および樹脂光導波路１０２による光接続部品に接続することもできる。第１光デバイス１１５ａと第２光デバイス１１５ｂとは、各々接着層（不図示）で、基板１０１の裏面に接着されている。

第１光デバイス１１５ａは、第１デバイス基板１１６ａと、第１デバイス基板１１６ａの上に形成された第１光導波路層１１７ａとを備える。第１光導波路層１１７ａは、図示していないがコアおよびクラッドを備える。また、第２光デバイス１１５ｂは、第２デバイス基板１１６ｂと、第２デバイス基板１１６ｂの上に形成された第２光導波路層１１７ｂとを備える。第２光導波路層１１７ｂは、図示していないがコアおよびクラッドを備える。

例えば、第１光デバイス１１５ａの第１光導波路層１１７ａにおけるコアよりなる光導波路が、第１入出力端１０４において、樹脂光導波路１０２と低損失に光接続する状態で、第１光デバイス１１５ａが基板１０１に固定されている。また、第２光デバイス１１５ｂの第２光導波路層１１７ｂにおけるコアよりなる光導波路が、第２入出力端１０５において、樹脂光導波路１０２と低損失に光接続する状態で、第２光デバイス１１５ｂが基板１０１に固定されている。

例えば、第１光デバイス１１５ａと第２光デバイス１１５ｂとは、第１光導波路層１１７ａと第２光導波路層１１７ｂとが、互いに向かい合う状態で配置される。また、第１光導波路層１１７ａと第２光導波路層１１７ｂとの間に、これらを固定する台座を配置し、この台座に、第１光導波路層１１７ａおよび第２光導波路層１１７ｂを固定してもよい。また、第１光導波路層１１７ａと第２光導波路層１１７ｂとの間に接着樹脂を充填して、一体化して固定してもよい。第１光導波路層１１７ａのコアと第２光導波路層１１７ｂのコアとの間隔は、例えば、１００μｍ程度とすることができる。

上述したように第１光デバイス１１５ａと第２光デバイス１１５ｂとを、基板１０１および樹脂光導波路１０２による光接続部品に接続することで、第１光デバイス１１５ａと第２光デバイス１１５ｂとを、光接続部品を介して光学的に接続することができる。

また、第１光デバイス１１５ａと第２光デバイス１１５ｂとは、図１２に示すように、第１光導波路層１１７ａの表面と第２光導波路層１１７ｂの表面とが同一の方向を向く状態で、基板１０１および樹脂光導波路１０２による光接続部品に接続することもできる。

上述したように、第１光デバイス１１５ａと第２光デバイス１１５ｂとを光接続部品を用いて接続することで、下記のような顕著な効果を奏する。

従来のように２つの光デバイスを対向配置して、バッドカップリングなどで接続することに比べ、光デバイスと光デバイス間を折り返し構造の樹脂光導波路で光接続する光接続構造を実現することが可能となり、微小領域で実装上の制限を大幅に緩和することができる。

また、光デバイスの光導波路のコアの端面に、直接、樹脂コアを接続して形成する場合に比べて、別体の光接続部品を用いるので、光接続部品を形成する光造形型装置に、光デバイスや光ファイバを配置する必要が無く、実装上の工程が大幅に容易になる。また、光接続構造の形成においては、光造形型装置を用いることがないため、寸法などの制限上、光造形型装置に導入できない光デバイスにも適用することができる。

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３に係る光接続構造について図１３を参照して説明する。この光接続構造は、基板１０１、樹脂コア１０３による樹脂光導波路１０２から構成された光接続部品と、光デバイス（第１光部品）１１５ｃと、光ファイバ（第２光部品）１０８ａとから構成されている。光接続部品は、前述した実施の形態１，２と同様である。

光デバイス１１５ｃは、デバイス基板１１６ｃと、デバイス基板１１６ｃの上に形成された素子形成層１１７ｃとを備える。素子形成層１１７ｃには、例えば、光導波路型のレーザ素子が形成されている。光デバイス１１５ｃは、接着剤による接着層１１０ａで、基板１０１の裏面に接着されている。

光ファイバ１０８ａは、Ｖ溝基板１１１の上に配列され、素子形成層１１７ｃによりＶ溝基板１１１に押さえつけられて固定されている。なお、図示していないが、Ｖ溝基板１１１およびデバイス基板１１６ｃと基板１０１との間には、接着剤による接着層が形成され、互いに接着固定している。

素子形成層１１７ｃのレーザ光出力端が、第１入出力端１０４において、樹脂光導波路１０２と低損失に光接続する状態で、光デバイス１１５ｃが基板１０１に固定されている。より詳しくは、第１入出力端１０４において、レーザ光出力端より出射されるレーザ光の光軸と、樹脂コア１０３とが軸ずれが無い状態に調芯されて、光デバイス１１５ｃが基板１０１に固定されている。また、光ファイバ１０８ａは、第２入出力端１０５において、基板１０１を介して樹脂光導波路１０２に光学的に接続されている。

このような構成とすることで、素子形成層１１７ｃより出射されるレーザ光を、樹脂光導波路１０２を介して光ファイバ１０８ａに結合させることが可能となる。この結果、従来のように光デバイス（レーザ素子）と光ファイバとを対向配置して光接続することに比べ、光デバイスと光ファイバ間を折り返し構造の樹脂光導波路で光接続する光接続構造を実現することが可能となり、微小領域で実装上の制限を大幅に緩和することができる。

また、レーザ素子のレーザ出力端面、および光ファイバの端面の各々に、直接、樹脂コアを接続して形成する場合に比べて、別体の光接続部品を用いるので、光接続部品を形成する光造形型装置に、光デバイスや光ファイバを配置する必要が無く、実装上の工程が大幅に容易になる。また、光接続構造の形成においては、光造形型装置を用いることがないため、寸法などの制限上、光造形型装置に導入できない光デバイスにも適用することができる。

ところで、前述したように、光ファイバ１０８ａは、素子形成層１１７ｃにより押さえつけることで固定している。各部分の位置をより一意に決定するために、素子形成層１１７ｃの表面（上面）は、平坦であることが好ましい。素子形成層１１７ｃの表面が、十分に平坦ではない場合、図１４に示すように、ノッチ構造（溝構造）１２１などの機械的な位置決め機構を素子形成層１１７ｃに形成することもできる。素子形成層１１７ｃの一部を、デバイス基板１１６ｃをエッチング停止層として用いて選択的にエッチングすることで、断面矩形状の溝構造１２１を形成し、ここに光ファイバ１０８ａを嵌合させる。これにより、光ファイバ１０８ａの高精度な位置決めも可能であり、生産上の歩留まりをさらに高めることができる。

以上に説明したように、本発明によれば、第１入出力端および第２入出力端を備えて対象とする光を透過する板状の基板の、第１入出力端および第２入出力端に、樹脂コアによる樹脂光導波路を光学的に接続した光接続部品を用いるようにしたので、手間をかけることなく、より高い製造歩留まりで光接続構造が製造できるようになる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

１０１…基板、１０２…樹脂光導波路、１０３…樹脂コア、１０４…第１入出力端、１０５…第２入出力端。

Claims

第１入出力端および第２入出力端の組を複数備えて対象とする光を透過する板状の基板と、
前記第１入出力端と前記第２入出力端の複数の組の各々とを光学的に接続する、各々個別に形成された樹脂コアによる複数の樹脂光導波路と
を備え、
前記樹脂コアは、曲線部を有する折り返しの構造に形成され、
前記樹脂光導波路は、前記樹脂コアの周囲の空気をクラッドとしていることを特徴とする光接続部品。
請求項１記載の光接続部品において、
前記第１入出力端における導波方向および前記第２入出力端における導波方向は、前記基板の表面の法線方向とされている
ことを特徴とする光接続部品。
請求項１または２記載の光接続部品において、
前記樹脂コアは、光硬化した樹脂から構成されていることを特徴とする光接続部品。
請求項１～３のいずれか１項の光接続部品と、
前記基板を介して前記第１入出力端に光学的に接続する第１光部品を備えることを特徴とする光接続構造。
請求項４記載の光接続構造において、
前記第１光部品は、光導波路を備える光デバイスまたは光ファイバであることを特徴とする光接続構造。
請求項４または５記載の光接続構造において、
前記基板を介して前記第２入出力端に光学的に接続する第２光部品を備えることを特徴とする光接続構造。
請求項６記載の光接続構造において、
前記第２光部品は、光導波路を備える光デバイスまたは光ファイバであることを特徴とする光接続構造。