JP7231028B2 - ガイド部材の形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光導波路デバイスに光ファイバを接続するためのガイド部材の形成方法に関する。
近年、動画サービスによる個人トラフィック消費の増加や、IoT(Internet of Things)、クラウドサービスなどによる法人トラフィックの増加に伴い、データセンタ内やデータセンタ間の通信容量の大幅な拡大が求められている。通信容量の拡大を実現するために、従来の電気信号を用いた短距離通信方式に代わって、光通信で用いられる光伝送技術などを用いた光インタコネクション技術の導入が進んでいる。
光インタコネクションの代表的な方式においては、プリント基板上に配置されたレーザダイオード(LD)などの光発光素子とフォトダイオード(PD)などの光受光素子間を光導波路や光ファイバなどの光伝送媒体を用いて伝送することで信号処理が実現されている。
伝送方式によっては、光発光素子には、光変調素子などが集積されるか、あるいはディスクリートに接続され、さらに電気-光変換を行うドライバなどが接続される。これら光発光素子、光変調素子、ドライバなどを含む構成が光送信機としてプリント基板上に実装されている。同様に、光受光素子には、光処理機などが適宜集積されるか、あるいはディスクリートに接続され、さらに光-電気変換を行う電気増幅回路などが接続される。これら光受光素子、光処理機、電気増幅回路などを含む構成が光受信機としてプリント基板上に実装されている。
これら光送信機と光受信機とを一体化した光送受信機などがパッケージ内やプリント基板上に搭載され、光ファイバなどの光伝送媒体と光学的に接続されることで、光インタコネクションが実現されている。また、トポロジーによっては、光スイッチなどの中継器などを介して実現されている。
前記光発光素子や光受光素子、光変調素子としては、シリコンやゲルマニウムなどの半導体や、インジウムリン(InP)やガリウムヒ素(GaAs)、インジウムガリウムヒ素(InGaAs)等に代表されるIII-V族半導体などの材料を用いる素子が実用化されている。近年では、これらの素子と共に、光の伝播機構を有するシリコン光回路やインジウムリン光回路などを集積した光導波路型の光送受信機が発展している。また光変調素子としては、半導体の他に、ニオブ酸リチウムなどの強誘電体系やポリマーなどの材料を用いる場合もある。
更に、上記の光発光素子や光受光素子、光変調素子と共に、石英ガラスなどからなる平面光波回路(Planar Lightwave Circuit)などからなる光機能素子が集積されることがある。光機能素子としてはスプリッタ、波長合分波器、光スイッチ、偏波制御素子、光フィルタなどがある。以降、上記の光の伝播、導波機構を有する光発光素子、光受光素子、光変調素子、光機能素子、光増幅素子などを集積したデバイスを「光導波路デバイス」と呼ぶこととする。
通常、光導波路デバイスは、V溝を形成したガラスなどと一体化された光ファイバアレイと接続されている。この構造においては、光ファイバの各コアと、光導波路デバイスの各導波路のコアとが低損失で接続することが求められる。この低損失の接続のためには、サブミクロン単位で光導波路デバイスと光ファイバとを位置決め(以下、「調芯」と呼ぶ。)・固定することが必要である。従来の光導波路デバイスでは、光を実際に入出力させてパワーをモニタしながらの調芯(光学調芯)が行われ、光ファイバアレイと一体化された状態でパッケージ内やボード上に搭載されることとなる。しかしながら、光ファイバの取り扱いが煩雑であることから、より簡易に光導波路デバイスと光ファイバとを調芯・固定することが求められている。
光導波路デバイスと光ファイバとを簡易に位置決め・固定する多くの方法が提案されている。代表的な簡易化の方法は、上記に述べた光学調芯方法を機械的な位置決めにより調芯する方法に変更することである。
機械的な位置決めにより調芯する1つの方法として、光ファイバ挿入用のガイド孔を複数個有する光ファイバガイド部品をあらかじめ光学調芯などにより、光導波路デバイスに調芯・固定しておき、ボード上あるいはパッケージ内で光ファイバを光ファイバガイド部品のガイド孔に挿入して、固定する方法が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の光ファイバガイド部品80は、図14A、図14Bに示すように、複数のV溝801aが形成されたV溝基板801と、複数のV溝801aのうち両脇の2本のV溝に配置されたダミー光ファイバ60aと、接着層(図示せず)によりV溝基板801と一体化される平板状のリッド802とから構成される。
この光ファイバガイド部品80は、図14Aの平面図および図14Bの断面図に示すように、接着剤82などにより光導波路デバイス7と一体化されている。光導波路デバイス7は、導波路基板71と、導波路基板71上に形成された光導波路層72とを備え、光導波路層72は、導波路基板71上に形成されたクラッド722と、クラッド722中に形成されたコア721とから構成される。光ファイバ60は、プラグ61に固定されている。また、光ファイバガイド部品80には、図示しないコネクタレセプタクルが固定されている。コネクタレセプタクルにプラグ61を挿入して嵌合させると、光ファイバ60は、光ファイバガイド部品80のV溝基板801のV溝801aとリッド802とによって形成されるガイド孔81aに挿入され、位置決めされる。そして、光ファイバ60の端面は、光導波路デバイス7のコア721の端面に突き当たる。こうして、光ファイバ60と光導波路デバイス7のコア721とが光学的に接続される。光導波路デバイス7と光ファイバガイド部品80との接着を補強するため、光導波路デバイス7には、ガラスからなる補強板81が貼り付けられている。
光ファイバガイド部品80のガイド孔81、81aは、V溝801aとリッド802とによって形成されるが、このガイド孔の径は、両脇の2本のV溝801aに配置されたダミー光ファイバ60aの径によって決定される。ガイド孔への光ファイバ60の挿入を可能とするために、ガイド孔は光ファイバ60よりも僅かに大きな径を有するように設定される。ガイド孔と光ファイバ60の径の差をクリアランスと定義すると、サブミクロン程度のクリアランスが必要である。すなわち、ダミー光ファイバ60aの径は、光ファイバ60の径よりも大きく設定されている。
しかしながら、上述した手法においては、予め光ファイバガイド部品80を高精度に作製する工程と、前記光ファイバガイド部品80を光導波路デバイス7上に光学調芯して高精度に接着、固定する工程を必要とするため、光ファイバガイド構造を形成する作業の十分な簡易化が図られているとは言えなかった。また、シリコンをコアとするシリコンフォトニクスなどに代表されるように、近年では光導波路デバイスが従来よりも大幅に小型化しており、それに対して、光ファイバガイド部品のサイズが大きく、ファイバ接続部も含めた全体サイズの小型化を律速する要因となっていた。
特開2004-78028号公報
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、光導波路デバイスに光ファイバを接続するためのガイド部材を光導波路デバイスに高精度に直接形成する形成方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係るガイド部材の形成方法は、光導波路デバイスの側端面を含む接続端面に立設されて、前記光導波路デバイスの前記接続端面と接続する光ファイバの先端部を収容する空間を形成するガイド部材であり、前記空間を形成する前記ガイド部材の内壁に接する内接円の径が前記光ファイバの外径と略同一のガイド部材の形成方法であって、前記光導波路デバイスのコアが現れている又はダミーコアと溝とのいずれかが設けられている前記接続端面をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて前記コア、前記ダミーコア、又は、前記溝の位置を検出する検出ステップと、前記接続端面に光硬化性樹脂を前記ガイド部材の材料として付与する付与ステップと、前記付与ステップで付与された前記光硬化性樹脂に対し、前記検出ステップで検出された前記位置を基準として光を走査して前記光硬化性樹脂の一部を硬化させ、前記内接円の中心を前記接続端面に現れている前記コアの中心と一致させた前記ガイド部材を造形する造形ステップと、を有する。
本発明によれば、光導波路デバイスに光ファイバを接続するためのガイド部材を光導波路デバイスに高精度に直接形成できる
図1Aは、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す斜視図である。 図1Bは、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す上面図である。 図1Cは、図1BのIC-IC線における断面を示す断面図である。 図1Dは、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す正面図である。 図1Eは、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図1Fは、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図2は、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の変形例を模式的に示す断面図である。 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造における光導波路デバイスの接続端面の一例を示す正面図である。 図4は、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造における光導波路デバイスの接続端面の他の一例を示す正面図である。 図5は、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す断面図である。 図6Aは、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す正面図である。 図6Bは、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す正面図である。 図7は、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す正面図である。 図8は、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す正面図である。 図9Aは、本発明の第2の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図9Bは、本発明の第2の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図10Aは、本発明の第3の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図10Bは、本発明の第3の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図11Aは、本発明の第4の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図11Bは、本発明の第4の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図12は、本発明の第4の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の変形例を模式的に示す断面図である。 図13は、本発明の第4の実施の形態に係る光ファイバガイド構造を模式的に示す斜視図である。 図14Aは、従来の光ファイバ接続構造の一例を模式的に示す上面図である。 図14Bは、従来の光ファイバ接続構造の一例を模式的に示す側面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(第1の実施の形態)
本発明の実施の形態1に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造について、図1A~図1Fを参照して説明する。
[光ファイバ接続構造の構成]
まず、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造1は、例えば、図1Aに示すように、板状に形成された光導波路デバイス7と、光導波路デバイス7の一の面に設けられた補強板11と、光導波路デバイス7の側端面と補強部材とによって形成される接続端面上に立設されたガイド部材10とを含んでいる。
ここで、光導波路デバイス7は、例えば、シリコン細線からなるコア721と、クラッド722とからなる光導波路層72を備えるデバイスである。光導波路デバイス7の側端面にはコア721の端面が現れている。このような光導波路デバイス7は、よく知られたSOI(Silicon on Insulator)基板などを用いて作製可能である。より具体的には、まず、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、SOI基板の表面シリコン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、酸化シリコンを堆積して上部クラッド層を形成する。これらのことにより、埋め込み絶縁層を下部クラッド層とし、この上に形成されたシリコン細線によるコア層を上部クラッド層で覆った光導波路が形成できる。ここで、光導波路デバイス7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でもよい。また、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、有機物からなる樹脂や、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)など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てもよい。
また、光導波路デバイス7には、信号を処理するための各種信号処理光回路や、発光・受光・変調・制御などするための各種光機能素子が集積されていてもよい。また、アイソレータ、偏波回転、偏波分離素子、光減衰器、等任意の光機能デバイスが集積されていてもよい。
通常、光導波路デバイス7は、導波路基板71とコア721、クラッド722からなる光導波路層72とから形成され、その光導波路層72は数um~数10um程度と薄い。このように光導波路デバイス7が薄い場合には、光導波路デバイス7とガイド部材10との接着を補強するための補強部材が設けられる。本実施の形態においては、ガイド部材10を立設するための土台の一部とするため、補強部材となる補強板11が、光導波路デバイス7の一の面(図1A等においては、板状に形成された光導波路デバイス7の上面))の、コア721の端面が現れた側端面に接する領域に設けられている。補強板11は、接着剤12などにより光導波路デバイス7に固定される。
このような補強板11は、ガラスやセラミック、金属など任意の材料を用いて形成することができる。また、補強板11を光導波路デバイス7に固定するには、接着以外にも金属接合などを用いてもよい。また、補強板11の一側面は、光導波路デバイス7の接続端面と同一面となって、ガイド部材10を立設する接続端面の一部となる。光導波路デバイス7の側端面と補強板11の側面とを同一面とするために、機械的な治具などで補強板11を固定してもよく、また、必要に応じて、補強板11を光導波路デバイス7上に固定した後にダイシング、或いは研磨などを行ってもよい。
一方、光導波路デバイス7の側端面と補強部材とによって形成される接続端面上に立設されたガイド部材10は、図1C~図1Fに示すように、光ファイバ60の先端部を収容する空間を形成している。このようなガイド部材10は、光導波路デバイス7と接続する光ファイバ60をガイドする光ファイバガイド構造を構成する。
本実施の形態においては、ガイド部材10は、貫通孔Hを有する円筒形状の部材である。光ファイバ60の先端部は、その貫通孔H内に収容される。図1Dに示すように、ガイド部材10の内壁によって形成される貫通孔Hの軸線に垂直な断面は円形となる。ガイド部材10は、正面から見て、貫通孔Hの中心が光導波路デバイス7の側端面に現れたコア721と一致するように、光導波路デバイス7の側端面と補強板11の側面とからなる接続端面に接合される。
図1Eは、光ファイバ60を挿入している途中の状態を表し、図1Fは、光ファイバ60の挿入を終えた状態を表している。
図1Eおよび図1Fに示すように、ガイド部材10の内径は、挿入される光ファイバ60の外径と略同一か、わずかに大きく設定されている。なお、挿入する光ファイバ60の先端に、図1Eに示すように、面取り加工を施すことなどによって、光ファイバ60のガイド部材10への挿入を容易に実現することができる。
また、図1Fに示すように、光導波路デバイス7と光ファイバ60とガイド部材10との間に形成された空隙には接着剤13が充填されている。ガイド部材10によって位置決めされた光ファイバ60は、ガイド部材10および接着剤13を介して光導波路デバイス7に固定される。その結果、光導波路デバイス7のコア721と光ファイバ60のコア601とを軸線上で一致させて接続することができる。
なお、光ファイバ60を挿入したら、図1Fに示すように、光ファイバ60の先端面と光導波路デバイス7の接続端面とを完全に密着させて空気層を無くして反射を防止してもよいし、光導波路デバイス7の側端面と光ファイバ60の先端との間に屈折率整合材や接着剤を充填してもよい。
また、図2に示すように、ガイド部材100の光導波路デバイス7の接続端面に接続する一端側とは反対側の他端側、すなわち、光ファイバ60の挿入口が開口する側を、ガイド部材100の内壁が形成する円の径がその他端に向かって大きくなるテーパー構造100aとすることで、さらに光ファイバ60の挿入を容易に実現することが可能である。
次に、上述したガイド部材10の作製方法について説明する。
第1の方法としては、まず、光導波路デバイス7の上面に補強板11を接着剤により固定する。光導波路デバイス7の接続端面と補強板11の側面とに、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して、フォトレジストの膜を形成する。フォトレジストを塗布する代わりに、フォトレジストを充填した容器に光導波路デバイス7の接続端面と補強板11の側面とを浸漬させてフォトレジストの膜を形成してもよい。
[光ファイバ接続構造の形成方法]
次に、所定の光学系を介して、導波路形成用のレーザからのUV光を集光してフォトレジストの膜に照射する。このとき、UV光を照射する位置を走査して、所望とする任意の光硬化樹脂からなる構造体を形成する。UV光が照射されたフォトレジストは光硬化するので、UV光を照射する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ガイド部材10を形成することができる。UV光は、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あるいはガルバノミラーや偏向素子などを用いて走査させればよい。
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、上述した第1の方法と同様に走査することによって、ガイド部材10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のちに、未硬化領域の樹脂を除去すれば、3次元の構造物が形成できる。
本実施の形態に係る光導波路接続構造において、正面から見て、ガイド部材10の貫通孔Hの中心を光導波路デバイス7の側端面に現れたコア721の中心に一致させるには、例えば、造形物を形成する際に高精度なカメラモニタを用いて、対象の光導波路デバイス7の側端面に現れたコア721を検出し、そこを基準にして光硬化樹脂からガイド部材10を形成すればよい。
また、図3に示すように、光導波路デバイス7の導波路層72に、光導波路デバイス7接続端面まで貫通するダミーの溝723a、723bなどを形成し、この溝723a、723bを光硬化樹脂に対してUV光が照射する際の描画基準としてもよい。また、図4に示すように、光導波路デバイス7に光ファイバ60と接続するコア721とは別のダミーコア724a、724bを用意しておき、このダミーコア724a、724bを基準としてガイド部材10を造形してもよい。
[本実施の形態の効果]
以上のように、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造によれば、サブミクロン程度の精度をもつ高精度のファイバガイド構造を光導波路の接続端面に直接描画して形成することができる。さらに、光ファイバの取り付け時における光学調芯(Optical alignment)の作業が不要となる。
[本実施の形態の変形例]
なお、本実施の形態においては、光硬化性樹脂からなるガイド部材10を光導波路デバイス7の接続端面上に直接形成しており、樹脂と接続端面との接合強度を十分に確保する必要がある。そのために、ガイド部材10の根本、すなわち、光導波路デバイス7と接合する側の外周部を適宜大きく形成することで、接合面積を広くとり、接合強度を高めることができる。
また、図5に示すように、ガイド部材110の貫通孔内および外周部の根元近傍において、それぞれ径方向に張り出すように設定し、土台部分110bを形成することで、さらに接合強度を高めることができる。この際には、貫通孔内の土台部分と、この貫通孔に挿入された光ファイバ60の先端とが機械的に干渉しないように、根元の土台部分のサイズおよび光ファイバ60先端のテーパー角を設定すればよい。
なお、図1A~図1Fでは、1本の光ファイバ60をガイド部材10に形成された1つの貫通孔Hに挿入する場合を例に説明したが、本発明は、その孔の数や光ファイバの本数に制限されるものではない。例えば、図6Aに示すように、光導波路デバイスの接続端面に現れた複数のコア721と複数の光ファイバとをそれぞれ接続する場合には、接続するコア721の数に応じて、貫通孔Hを有する複数のガイド部材10からなるガイド部材1000を形成してもよい。このようなガイド部材1000の複数の貫通孔Hに複数本の光ファイバをそれぞれ挿入することで、一括して光導波路デバイス7と接続することが可能となる。
このような構造物は、図6Aに示すように、対応するコア721毎に個別のガイド部材10を形成してもよいし、図6Bに示すように、複数のガイド部材10を連結する連結部分1101を有する1つの構造物1100に、複数の貫通孔Hを有するような構造としてもよい。特に、図6Bに示す態様によれば、ガイド部材10に加えて連結部分1101を備えることによって光導波路デバイス7との接合面積を増大させることができるので、構造物1100と光導波路デバイス7との機械的な強度も高めることができる。
また、図1A~図1Fおよび図2、図5、図6Aおよび図6Bに示した例では、貫通孔Hの軸線に垂直な断面が円形となる構造を示したが、ガイド部材の構造は、光ファイバ60を挿入し位置決めできるのであれば、軸線に垂直な断面が円形となるものには限らない。例えば、貫通孔Hの軸線に垂直な断面が、三角形や四角形などの多角形、もしくは楕円形、またはこれらを変形した形状となるように、ガイド部材を構成してもよい。図7は、貫通孔の軸線に垂直な断面が四角形となる例、図8は、5角形となる例を示している。いずれの場合においても、ガイド部材120、130の内壁に内接する円Cの径が、挿入される光ファイバ60の外径と略同一あるいはわずかに大きく設定することによって同様の効果を奏する。
ガイド部材の外周構造についても、上述した例では、円筒形状を有するものとして、その軸線に垂直な断面が円形となる構造を例に示したが、その形状は任意に設計できる。例えば、図7および図8に示すように、断面が四角形その他の多角形もしくは楕円形、またはこれらを変形した形状としてもよい。
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造について、図9Aおよび図9Bを参照して説明する。なお、第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造と共通する構成要素については、同一の符号を用い、その詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係る光ファイバ接続構造においては、上述した第1の実施の形態に係る光ファイバ接続構造と同じく、光導波路デバイス7の側端面と補強板11の側面とによって形成された接続端面に、光硬化性樹脂からなるガイド部材140が設けられている。光ファイバガイド構造として形成されたガイド部材140は、筒状に形成されて、貫通孔Hを有する。
図9Aに示すように、このガイド部材140は、光導波路デバイス7の接続端面に接続する一端側に、挿入された光ファイバ60と当接するストッパ構造140cを備えてる。ストッパ構造140cは、貫通孔Hの内壁が光導波路デバイス7に接続する一端側においてその貫通孔H径方向に、すなわち、貫通孔H中心の軸線に向かって張り出した部分である。ストッパ構造140cによって、貫通孔Hの内壁に接する円の径が、挿入される光ファイバ60の外径より小さくなる。したがって、ガイド部材140のストッパ構造140cが、ガイド部材140に挿入された光ファイバ60の先端部、または、図9Bに示すように、光ファイバ60の先端部の面取りが施されてテーパー状に形成されている場合は、そのテーパー状に形成された外面に接する。
本実施の形態に係る光ファイバ接続構造においては、ストッパ構造140cが貫通孔H内で光ファイバ60の先端部分と接することによって、光導波路デバイス7と光ファイバ60の先端との間に、所定のギャップGを設けている。さらにこのギャップGに接着剤13を充填させた状態とすることで、所定のギャップGを持った状態で、光導波路デバイス7と光ファイバ60とを接着固定することができる。
本実施の形態に係る光ファイバ接続構造によれば、第1の実施形態に係る光ファイバ接続構造によって得られる効果と同じ効果に加え、光導波路デバイス7の導波路端面と光ファイバ60の先端との間に所定の厚みを有する接着層を設けることができるので、接着層が薄すぎたことによる部分剥離などを予防し、より信頼性の高い接続を実現できるという追加の効果を奏することができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施の形態に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造について、図10Aおよび図10Bを参照して説明する。
本実施の形態に係る光ファイバ接続構造において、光ファイバガイド構造として形成されたガイド部材150は、第1の実施の形態に係るガイド部材10と同じく、筒状に形成されているものの、ガイド部材150の内壁に接する内接円の径が、光ファイバ60の挿入口から光導波路デバイス7の接続端面に向かって徐々に小さくなる、すなわち、光導波路デバイス7の接続端面に接続する一端側からその反対側の他端側に向かって内接円の径が大きくなる、テーパー構造を備えている。このような複雑な構造も、光造形によって容易に形成することができる。
また、本実施の形態においては、このガイド部材150に挿入される光ファイバ610の先端部も、先端に向かって細くなるように形成されて、ガイド部材150の貫通孔に収容されたときに、テーパー状に形成されたガイド部材150の内壁にならう。
第1および第2の実施の形態に係る光ファイバ接続構造では、断面形状が円形となる貫通孔Hに光ファイバ60を挿入するために、貫通孔Hの径を光ファイバ60の外形よりもわずかに大きく設定してクリアランスを設けていたが、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造においては、貫通孔Hと光ファイバ60とをテーパー状に形成し、両者のテーパー角を同一とすることによって、クリアランスを不要とすることができる。
したがって、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造によれば、上述した第1の実施形態に係る光ファイバ接続構造によって得られる効果と同じ効果が得られることに加え、クリアランス起因のファイバコアと導波路コアのわずかな位置ずれをなくすことができ、より高い精度、すなわち低損失な光接続を実現することができるという新たな効果を奏する。
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施の形態に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造について、図11Aおよび図11Bを参照して説明する。
本実施の形態に係る光ファイバ接続構造は、上述した第3の実施の形態に係る光ファイバ接続構造と同様に、筒状に形成されたガイド部材160の内壁に接する内接円の径が、光ファイバ60の挿入口から光導波路デバイス7の接続端面に向かって徐々に小さくなるテーパー構造を備えていることに加えて、光導波路デバイス7との接続端面近傍にストッパ層160cを備えている。このような複雑な構造も、光造形によって容易に形成することができる。
また、図11Bに示すように、ガイド部材160に挿入される光ファイバ620の先端部分も、先端に向かって細くなるように形成され、さらに、光ファイバ620においては、コア601も含めてテーパー状に加工することで、コア601の先端面をレンズ形状としたレンズドファイバ(Lensed fiber)として機能させている。そのため、ガイド部材160の内径のテーパー角も、光ファイバ620の先端のテーパー角と同一とし、さらに、ガイド部材160の内径の最小値は、光ファイバ620の先端部分に合わせて、非常に小さく設定されている。
したがって、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造によれば、上述した第1、第2の実施形態に係る光ファイバ接続構造によって得られる効果と同じ効果が得られることに加え、ガイド部材160の貫通孔Hおよび光ファイバ620のテーパー角を同一とすることによって、ガイド部材160と光ファイバ620との間のクリアランスを不要とすることができる。これにより、クリアランス起因のファイバコアと導波路コアのわずかな位置ずれをなくすことができ、より高い精度、すなわち低損失な光接続を実現することができるという新たな効果を奏する。
さらに、光ファイバ620をレンズドファイバとして、コア601の先端面をレンズとして機能させたとき、光結合損失が最低となるようにするためには、光ファイバ620の先端と光導波路デバイス7の接続端面との間に一定の間隙を必要とする。本実施の形態においては、ストッパ層160cからなるストッパ構造を有することによって、レンズとして機能する光ファイバ620の先端は、空気層を介して光導波路デバイス7の接続端面と対向し、光導波路デバイス7の接続端面から最適な間隙を保って支持される。これにより、レンズドファイバである光ファイバ620と光導波路デバイス7のコア721との接続損失を最小化することができるという新たな効果を奏する。
さらに、図12に示すように、ガイド部材160と光ファイバ620との間の空隙に接着剤13を充填して、光ファイバ620を固定してもよい。その際に、レンズドファイバである光ファイバ620と光導波路デバイス7の接続端面との間に空隙を形成し、この空隙を空気や接着剤で充填してもよい。特に、レンズドファイバのレンズとして屈折力を高めるためには、空隙を空気層とするとよく、その場合は、図13に示すように、ガイド部材160の一部に接着剤の抜け穴160eを形成しておくと、光ファイバ620の先端と光導波路デバイス7の接続端面との間に接着剤が回り込まずに、空気層とすることができる。
本発明は、光導波路デバイスに光ファイバを接続する技術に適用することができる。
1…光ファイバ接続構造、10、100、110、120、130、140、150、160…ガイド部材、11…補強板、60、610、620…光ファイバ、601…コア、7…光導波路デバイス、72…光導波路層、721…コア、H…貫通孔、G…ギャップ。

Claims (8)

  1. 光導波路デバイスの側端面を含む接続端面に立設されて、前記光導波路デバイスの前記接続端面と接続する光ファイバの先端部を収容する空間を形成するガイド部材であり、前記空間を形成する前記ガイド部材の内壁に接する内接円の径が前記光ファイバの外径と略同一のガイド部材の形成方法であって、
    前記光導波路デバイスのコアが現れている又はダミーコアと溝とのいずれかが設けられている前記接続端面をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて前記コア、前記ダミーコア、又は、前記溝の位置を検出する検出ステップと、
    前記接続端面に光硬化性樹脂を前記ガイド部材の材料として付与する付与ステップと、
    前記付与ステップで付与された前記光硬化性樹脂に対し、前記検出ステップで検出された前記位置を基準として光を走査して前記光硬化性樹脂の一部を硬化させ、前記内接円の中心を前記接続端面に現れている前記コアの中心と一致させた前記ガイド部材を造形する造形ステップと、
    を有する、ガイド部材の形成方法。
  2. 請求項1に記載のガイド部材の形成方法において、
    前記ガイド部材は、前記接続端面に接続する一端側とは反対側の他端側において、前記内接円の径が前記他端側に向かって大きくなる第1のテーバー構造を備えている
    ガイド部材の形成方法。
  3. 請求項1または2に記載のガイド部材の形成方法において、
    前記ガイド部材は、前記接続端面に接続する一端側において、前記内接円の径が前記光ファイバの外径より小さくなるストッパ構造を備えている
    ガイド部材の形成方法。
  4. 請求項1または2に記載のガイド部材の形成方法において、
    前記ガイド部材は、前記接続端面に接続する一端側から前記一端側とは反対側の他端側に向かって前記内接円の径が大きくなる第2のテーパー構造を備え、
    前記第2のテーパー構造は、先端に向かって細くなるように形成された前記光ファイバの前記先端部が前記空間に収容されたときにその内壁にならう形状に形成される、
    ガイド部材の形成方法。
  5. 請求項4に記載のガイド部材の形成方法において、
    前記ガイド部材は、前記接続端面に接続する前記一端側において、先端に向かって細くなるように形成された前記光ファイバと接するストッパ構造をさらに備えている
    ガイド部材の形成方法。
  6. 請求項1~5のいずれか一項に記載のガイド部材の形成方法において、
    前記光導波路デバイスおよび前記光ファイバの少なくとも1つと前記ガイド部材との間に形成された空隙に接着剤を充填する充填ステップをさらに有する、
    ガイド部材の形成方法。
  7. 請求項1~5のいずれか一項に記載のガイド部材の形成方法において、
    前記ガイド部材と前記光ファイバの側面との間に形成された空隙に接着剤を充填する充填ステップをさらに有し、
    前記光ファイバは、先端面に設けられたレンズを備え、
    前記充填ステップでは、前記レンズが空気層を介して前記接続端面と対向するように前記接着剤を充填する、
    ガイド部材の形成方法。
  8. 請求項1~7のいずれか一項に記載のガイド部材の形成方法において、
    前記光導波路デバイスは、前記コアとクラッドとからなる光導波路層を有し、板状に形成されており、
    前記光導波路デバイスの一の面の、前記側端面に接する領域に補強部材を設けるステップをさらに備え、
    前記接続端面は、前記側端面と前記補強部材とによって形成されている、
    ガイド部材の形成方法。
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