JP7478952B2 - Optical module and optical waveguide connection method - Google Patents
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Description
本開示は、光モジュール及び光導波路の接続方法に関する。 This disclosure relates to an optical module and a method for connecting optical waveguides.
近年、高速・大容量通信、センシングなどの分野で、光の活用が検討されている。特に、半導体電子回路と同様に、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)プロセスでシリコン基板上に光制御機能を有する微細な光回路を形成する「シリコンフォトニクス」と呼ばれる技術が注目を集めている。シリコンフォトニクス技術により形成された光回路基板上の微細回路には、光入出力部、光変調器などが存在する。これらは、サブミクロンオーダーの微細な細線導波路で接続されている。また、細線導波路に対して、光ファイバなどの外部伝送体を高精度に接続(Fiber-to-Chip接続)するため、様々な光インターフェースの開発が盛んに行われている。光回路側に設けられる光入出力部(光回路の外部から光を入力する機構)には、回折格子型光結合器が一般的に用いられている。光ファイバに光回路が接続される場合には、光を発することなく、また受光素子なども動作させることなく、画像認識などでアライメントを行う「パッシブアライメント」が低コスト化のためには必須となっている。 In recent years, the use of light has been considered in fields such as high-speed and large-capacity communication and sensing. In particular, a technology called "silicon photonics" has attracted attention, which uses a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) process to form fine optical circuits with optical control functions on silicon substrates, similar to semiconductor electronic circuits. The fine circuits on optical circuit substrates formed by silicon photonics technology include optical input/output units and optical modulators. These are connected by fine thin-wire waveguides on the submicron order. In addition, various optical interfaces are being actively developed to connect external transmission bodies such as optical fibers to the thin-wire waveguides with high precision (fiber-to-chip connection). Diffraction grating-type optical couplers are generally used for the optical input/output units (mechanisms for inputting light from outside the optical circuit) provided on the optical circuit side. When an optical circuit is connected to an optical fiber, "passive alignment," which performs alignment by image recognition without emitting light or operating light-receiving elements, is essential for reducing costs.
特許文献1には、光配線基板上に回折格子型の光入出力部である回折格子を設け、当該回折格子に対応する位置に、開口を有する疎水性膜を形成し、この開口内に接着層を形成することで、接着層の表面張力により、光ファイバを自己整合的に位置合わせ(セルフアライメント)する方法及びモジュールが開示されている。光ファイバは接着層により開口に接続され、接着層は、光ファイバの自己整合的な位置合わせ(セルフアライメント)を可能にし、光ファイバのコアの先端を回折格子との結合位置に固定している。その結果、光ファイバは、低損失で精度良く回折格子に光接続される。
しかしながら、特許文献1の従来技術では、接着層の表面張力により光ファイバを自己整合的に位置合わせする場合、位置合わせの精度が、接着層及び疎水性膜の位置精度に大きく依存することになり、高精度な微量塗布装置などの高価な装置が必要となる。また、光ファイバの光路上に接着層が介在しているため、接着層の屈折率の影響により、接続ロスが発生するという問題点がある。
However, in the conventional technology of
本開示の非限定的な実施例は、低コストかつ簡易な構成で高効率な光接続を実現する光モジュール及び光導波路接続方法の提供に資する。 Non-limiting examples of the present disclosure contribute to providing an optical module and an optical waveguide connection method that achieves highly efficient optical connection with a low-cost and simple configuration.
本開示の一実施例に係る光モジュールは、ファイバと、前記ファイバを保持するファイバガイドと、前記ファイバガイドを保持し、かつ、第1アライメントマークを有するガイドホルダと、光入出力部及び第2アライメントマークを有し、かつ、前記第2アライメントマークが前記第1アライメントマークに対向した状態で、接着剤を介して前記ガイドホルダに接着されている光回路基板と、を備え、前記光入出力部は前記ガイドホルダの中心部に対向する位置に設けられ、前記ガイドホルダの前記光回路基板と対向する端面には、前記ガイドホルダの中心部への前記接着剤の浸入をせき止めるせき止め部が形成される。 An optical module according to one embodiment of the present disclosure comprises a fiber, a fiber guide that holds the fiber, a guide holder that holds the fiber guide and has a first alignment mark, and an optical circuit board that has an optical input/output section and a second alignment mark and is adhered to the guide holder via an adhesive with the second alignment mark facing the first alignment mark , wherein the optical input/output section is provided at a position facing the center of the guide holder, and a blocking section is formed on an end face of the guide holder facing the optical circuit board to prevent the adhesive from penetrating into the center of the guide holder .
本開示の一実施例によれば、低コストかつ簡易な構成で高効率な光接続を実現する光モジュール及び光導波路接続方法を構築できる。 According to one embodiment of the present disclosure, it is possible to construct an optical module and an optical waveguide connection method that realizes highly efficient optical connection with a low-cost and simple configuration.
本開示の一実施例における更なる利点及び効果は、明細書及び図面から明らかにされる。かかる利点及び/又は効果は、いくつかの実施の形態並びに明細書及び図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、1つ又はそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。 Further advantages and benefits of an embodiment of the present disclosure will become apparent from the specification and drawings. Such advantages and/or benefits may be provided by some of the embodiments and features described in the specification and drawings, respectively, but not necessarily all of them need be provided to obtain one or more identical features.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下の図において、それぞれに示される構成部材の形状、厚み、長さなどは、図面の作成上、実際の構成部材の形状、厚み、長さなどと異なる。さらに、各構成部材の材質は、本実施の形態に記載される材質に限定されるものではない。 A preferred embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the attached drawings. In this specification and drawings, components having substantially the same functions are denoted by the same reference numerals to avoid repetitive description. In the following figures, the shapes, thicknesses, lengths, etc. of the components shown in each figure may differ from the actual shapes, thicknesses, lengths, etc. of the components due to the creation of the drawings. Furthermore, the materials of each component are not limited to those described in this embodiment.
図1以降において、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向は、それぞれ、X軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向を表す。X軸方向とY軸方向は、互いに直交する。X軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。Y軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。XY平面は、X軸方向及びY軸方向に平行な仮想平面を表す。XZ平面は、X軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面を表す。YZ平面は、Y軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面を表す。また、X軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスX軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスX軸方向とする。Y軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスY軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスY軸方向とする。Z軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスZ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスZ軸方向とする。Z軸方向は、例えば垂直方向、積層方向、又は上下方向に等しく、X軸方向及びY軸方向は、例えば水平方向又は左右方向に等しい。例えば、後述する光回路基板2の主面と垂直な方向は、Z軸方向に等しく、Z軸方向と直交するXY平面内で光導波路51の光軸方向は、X軸方向に等しい。
1 and subsequent figures, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction represent directions parallel to the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, respectively. The X-axis direction and the Y-axis direction are mutually orthogonal. The X-axis direction and the Z-axis direction are mutually orthogonal. The Y-axis direction and the Z-axis direction are mutually orthogonal. The XY plane represents an imaginary plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction. The XZ plane represents an imaginary plane parallel to the X-axis direction and the Z-axis direction. The YZ plane represents an imaginary plane parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction. In addition, the direction indicated by the arrow in the X-axis direction is the positive X-axis direction, and the opposite direction to the said direction is the negative X-axis direction. In the Y-axis direction, the direction indicated by the arrow is the positive Y-axis direction, and the opposite direction to the said direction is the negative Y-axis direction. In the Z-axis direction, the direction indicated by the arrow is the positive Z-axis direction, and the opposite direction to the said direction is the negative Z-axis direction. The Z-axis direction is, for example, equal to the vertical direction, the stacking direction, or the up-down direction, and the X-axis direction and the Y-axis direction are, for example, equal to the horizontal direction or the left-right direction. For example, the direction perpendicular to the main surface of the
[実施の形態]
まず図1、図2及び図3を用いて、本開示の実施の形態に係る光モジュール100を構成する主要部について説明する。図1は本開示の実施の形態に係る光モジュール100のXZ平面に沿った断面図であり、図2は図1に示すファイバユニット1を下側から平面視した図である。図3は図1に示す光回路基板2を上側から平面視した図である。
[Embodiment]
First, the main components constituting an
<光モジュール100の構成>
光モジュール100は、ファイバユニット1と光回路基板2とを備える。ファイバユニット1は、コア12及びクラッド13を有するファイバ11と、ファイバ11を保持するための部品であるファイバガイド21と、ファイバガイド21を保持するための部品であるガイドホルダ22とを備える。
<Configuration of
The
ファイバ11には、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、石英ファイバ、プラスチックファイバなどを例示できる。
Examples of
ファイバガイド21の中心には、クラッド13の外径よりも大きい内径の開口部21aが形成される。当該内径の寸法は、例えば、クラッド13の外径よりも10[μm]~15[μm]程度大きい。
An opening 21a is formed at the center of the
クラッド13の外周面13aと、ファイバガイド21の開口部21aを形成する内周面21a1との間には、例えば接着剤が設けられる。ファイバガイド21に挿入されたファイバ11は、この接着剤を介して、ファイバガイド21の内周面21a1に保持される。
For example, an adhesive is provided between the outer
ファイバガイド21のマイナスZ軸方向の端面21bは、例えば、CMP(chemical mechanical polishing)などの工法で機械的に研磨される。当該端面21bは、光回路基板2のプラスZ軸方向の端面2aと対向する面である。端面21bが研磨されることにより、端面21bと、ファイバガイド21の外周面21cとが成す角度である加工角度θが例えば45°~90°に設定される。
The
ガイドホルダ22は、ファイバガイド21を保持する部材である。ガイドホルダ22は、可視域で透明な材料、例えば、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコン樹脂などを、板状に成形した部品である。ガイドホルダ22は、そのXY平面上の中心部に、ファイバガイド21の外径よりも大きい内径の開口部を有する。当該内径の寸法は、例えば、ファイバガイド21の外径よりも10[μm]~15[μm]程度大きい。
The
ファイバガイド21の外周面21cとガイドホルダ22の開口部の内周面22bとの間には、例えば接着剤が設けられる。この接着剤によって、ガイドホルダ22に挿入されたファイバガイド21が、ガイドホルダ22の内周面22bに保持される。
For example, an adhesive is provided between the outer
ガイドホルダ22は、そのプラスZ軸方向の端面22cと、マイナスZ軸方向の端面22aと、内周面22bとを有する。ガイドホルダ22のマイナスZ軸方向の端面22aは、前述したファイバガイド21の加工角度θが確保された状態で、機械的な研磨により平坦化されている。当該端面22aは、光回路基板2のプラスZ軸方向の端面2aと対向する面である。当該端面22aと、ガイドホルダ22の開口部を形成する内周面22bとが成す角度は、例えば45°~90°に設定される。
The
ガイドホルダ22には、せき止め溝31と、一対のホルダアライメントマーク41,42とが形成される。以下では、一対のホルダアライメントマーク41,42を単にホルダアライメントマーク41,42と称する。
The
せき止め溝31は、ガイドホルダ22の端面22a、すなわちガイドホルダ22の下側の面に形成される。せき止め溝31は、例えば、単結晶ダイヤモンドバイトを用いた機械切削により、ガイドホルダ22の開口部の内周面22bを取り囲むように形成される、環状の溝である。環状のせき止め溝31をプラスZ軸方向に平面視した形状は、例えば円形、楕円形などである。
The damming
ホルダアライメントマーク41,42は、例えば、フォトリソグラフィによるパターニングによって、ガイドホルダ22の端面22aに形成される一対の金属膜である。フォトリソグラフィとは、感光剤(フォトレジスト)を塗布したシリコン基板などに、原板となるパターン(フォトマスク、レチクル)を紫外線などの光放射で照射し、露光させ、回路などのパターンを生成する技術である。
The holder alignment marks 41, 42 are a pair of metal films formed on the
ホルダアライメントマーク41,42は、接着剤81が塗布された光回路基板2にファイバユニット1を位置合わせするためのマークである。ホルダアライメントマーク41,42は、例えば、ガイドホルダ22の中心点CPを跨ぐように、第1仮想線5上において、第2仮想線6に対して線対称な位置に形成される。第1仮想線5は、ガイドホルダ22の端面22aに平行、かつ、ガイドホルダ22の中心点CPを通る仮想的な線である。第2仮想線6は、ガイドホルダ22の端面22aに平行、かつ、第1仮想線5と直交し、さらに、ガイドホルダ22の中心点CPを通る仮想的な線である。
The holder alignment marks 41 and 42 are marks for aligning the
中心点CPはファイバ11のコア12の端部と対向する位置に設けられる。ホルダアライメントマーク41,42は、この中心点CPをコア12の中心として、コア12を挟み込むように形成される。また、図3に示す一対の基板アライメントマーク71,72とZ軸方向に対向する位置に、正確にパターニングされている。以下では、一対の基板アライメントマーク71,72を単に基板アライメントマーク71,72と称する。基板アライメントマーク71,72の詳細については後述する。
The center point CP is provided at a position opposite the end of the
ホルダアライメントマーク41,42の形状は、例えば十字形状である。ただし、ホルダアライメントマーク41,42の形状は、十字形状に限定されず、四角形状、環状の円形、丸い点状、三角形状など、ホルダアライメントマーク41,42のそれぞれの中心位置(中心点)が視認し易い形状であればよい。また、ホルダアライメントマーク41,42の大きさは、四角形状の場合、4辺のそれぞれの長さが0.1~500[μm]であり、十字形状の場合、互いに直交する2つの線のそれぞれの長さが0.1~500[μm]であり、円形である場合、その直径が0.1~500[μm]であり、丸い点状の場合、その直径が0.1~500[μm]である。また、ホルダアライメントマーク41,42の大きさは、三角形状の場合、3辺のそれぞれの長さが0.1~500[μm]である。このような大きさに形成されることにより、ホルダアライメントマーク41,42のそれぞれが認識しやすくかつアライメント精度が向上するので好ましい。ホルダアライメントマーク41,42の深さが、例えば0.01~100[μm]の場合、アライメント精度が向上して好ましい。 The shape of the holder alignment marks 41 and 42 is, for example, a cross shape. However, the shape of the holder alignment marks 41 and 42 is not limited to a cross shape, and may be a square shape, a circular ring shape, a round dot shape, a triangular shape, or any other shape that allows easy visual recognition of the center positions (center points) of the holder alignment marks 41 and 42. In addition, the size of the holder alignment marks 41 and 42 is such that, in the case of a square shape, the length of each of the four sides is 0.1 to 500 [μm], in the case of a cross shape, the length of each of the two lines that are perpendicular to each other is 0.1 to 500 [μm], in the case of a circle, the diameter is 0.1 to 500 [μm], and in the case of a round dot shape, the diameter is 0.1 to 500 [μm]. In addition, in the case of a triangular shape, the size of the holder alignment marks 41 and 42 is such that the length of each of the three sides is 0.1 to 500 [μm]. Forming the holder alignment marks 41 and 42 to such a size is preferable because it makes them easier to recognize and improves alignment accuracy. If the depth of the holder alignment marks 41 and 42 is, for example, 0.01 to 100 μm, it is preferable because alignment accuracy is improved.
なお、ホルダアライメントマーク41,42の数は、2つに限定されず、1つでもよいし、3つ以上でもよい。アライメント精度を向上させる上では、2つが好ましく、3つ以上がより好ましい。 The number of holder alignment marks 41, 42 is not limited to two, and may be one or three or more. In terms of improving alignment accuracy, two is preferable, and three or more is more preferable.
例えば、1つのホルダアライメントマーク41が用いられる場合、当該ホルダアライメントマーク41を四角形状とし、これに対応する1つの基板アライメントマークを十字形状とすれば、四角の4辺の各辺の中に、十字形状の互いに直交する2つの線が収まるようにして、ホルダアライメントマーク41を基板アライメントマーク71に重ね合わせることで、ガイドホルダ22のX軸方向及びY軸方向における位置合わせを精度よく行うことができる。
For example, when one
また、他の例としては、1つのホルダアライメントマークを三角形状とし、これに対応する1つの基板アライメントマークを四角形状とすれば、三角の3辺の何れか1つの辺と、四角の4辺の何れか1つの辺とが重なるようにして、ホルダアライメントマークを基板アライメントマークに重ね合わせることで、ガイドホルダ22のX軸方向及びY軸方向における位置合わせを精度よく行うことができる。
As another example, if one holder alignment mark is triangular and one corresponding substrate alignment mark is rectangular, the holder alignment mark can be superimposed on the substrate alignment mark so that one of the three sides of the triangle overlaps one of the four sides of the square, thereby enabling precise alignment of the
また、3つのホルダアライメントマークが用いられる場合、例えば、ガイドホルダ22の中心点CPを跨ぐようにして、3つのホルダアライメントマークを中心点CPの周囲に同軸上に、かつ、互いの周方向の位置が等しくなるように配置される。そして、これらに対応する3つの基板アライメントマークも同様に配置されることで、3つのホルダアライメントマークを3つの基板アライメントマークに重ね合わせることができる。これにより、ガイドホルダ22のX軸方向及びY軸方向における位置合わせをより精度よく行うことができる。
In addition, when three holder alignment marks are used, the three holder alignment marks are arranged, for example, straddling the center point CP of the
光回路基板2は、基板アライメントマーク71,72と、光導波路51と、光入出力部61とを備える。
The
基板アライメントマーク71,72は、例えば、フォトリソグラフィによるパターニングによって、光回路基板2の端面2aに形成される一対の金属膜である。基板アライメントマーク71,72は、光回路基板2にファイバユニット1を位置合わせするためのマークである。基板アライメントマーク71,72は、例えば、光入出力部61を跨ぐように第1仮想線5a上において、第2仮想線6aに対して線対称な位置に形成される。第1仮想線5aは、光回路基板2の端面2aに平行、かつ、光入出力部61を通る仮想的な線である。第2仮想線6aは、光回路基板2の端面2aに平行、かつ、第1仮想線5aと直交し、さらに、光入出力部61及び光導波路51のそれぞれの中心を通る仮想的な線である。第2仮想線6は、光導波路51の光軸に等しい。
The substrate alignment marks 71 and 72 are a pair of metal films formed on the
基板アライメントマーク71,72の形状は、例えば四角形状である。ただし、基板アライメントマーク71,72の形状は、四角形状に限定されず、十字形状、環状の円形、丸い点状、三角形状など、基板アライメントマーク71,72のそれぞれの中心位置(中心点)が視認し易い形状であればよい。また基板アライメントマーク71,72の大きさは、四角形状の場合、4辺のそれぞれの長さが0.1~500[μm]であり、十字形状の場合、互いに直交する2つの線のそれぞれの長さが0.1~500[μm]であり、円形である場合、その直径が0.1~500[μm]であり、丸い点状の場合、その直径が0.1~500[μm]である。また、基板アライメントマーク71,72の大きさは、三角形状の場合、3辺のそれぞれの長さが0.1~500[μm]である。このような大きさに形成されることにより、基板アライメントマーク71,72のそれぞれが認識しやすくかつアライメント精度が向上するので好ましい。基板アライメントマーク71,72の深さが、例えば0.01~100[μm]の場合、アライメント精度が向上して好ましい。 The shape of the substrate alignment marks 71 and 72 is, for example, a square. However, the shape of the substrate alignment marks 71 and 72 is not limited to a square, and may be a cross, an annular circle, a round dot, a triangle, or any other shape that allows easy visual recognition of the center position (center point) of each of the substrate alignment marks 71 and 72. In addition, the size of the substrate alignment marks 71 and 72 is such that, in the case of a square, the length of each of the four sides is 0.1 to 500 μm, in the case of a cross, the length of each of the two lines that are perpendicular to each other is 0.1 to 500 μm, in the case of a circle, the diameter is 0.1 to 500 μm, and in the case of a round dot, the diameter is 0.1 to 500 μm. In addition, in the case of a triangle, the size of the substrate alignment marks 71 and 72 is such that the length of each of the three sides is 0.1 to 500 μm. Forming the substrate alignment marks 71, 72 to such a size is preferable because it makes them easier to recognize and improves alignment accuracy. If the depth of the substrate alignment marks 71, 72 is, for example, 0.01 to 100 μm, it is preferable because alignment accuracy is improved.
なお、基板アライメントマーク71,72の数は、2つに限定されず、1つでもよいし、3つ以上でもよい。アライメント精度を向上させる上では、2つが好ましく、3つ以上がより好ましい。 The number of substrate alignment marks 71, 72 is not limited to two, and may be one or three or more. In terms of improving alignment accuracy, two is preferable, and three or more is even more preferable.
光回路基板2には、接着剤81が塗布され、この接着剤81は、例えば、光硬化性の樹脂である。なお、接着剤81が塗布される位置の詳細については後述する。
An adhesive 81 is applied to the
光回路基板2に接着剤81が塗布された後、ファイバユニット1が、基板アライメントマーク71,72を基準にして、ホルダアライメントマーク41,42の位置合わせがされた状態で、接着剤81を介して、光回路基板2に貼り合わされる。
After the adhesive 81 is applied to the
このとき、接着剤81はガイドホルダ22の中心部に向かって広がるが、せき止め溝31に接着剤81の一部が入り込むため、ガイドホルダ22の中心部に配置されるファイバ11のコア12の先端部に、接着剤81が付着することを防止できる。
At this time, the adhesive 81 spreads toward the center of the
<光導波路接続方法>
次に図4などを参照して、本開示の光モジュール100を実現する光導波路接続方法について詳細に説明する。図4は光回路基板2への接着剤81の塗布位置を示す図である。
<Optical waveguide connection method>
Next, the optical waveguide connection method for realizing the
まず、図4に示すように、接着剤81が光回路基板2の端面2aにおいて、環状に塗布される。具体的には、接着剤81は、その内径81aが、図2に示すガイドホルダ22に形成された環状のせき止め溝31の外径よりも大きく、かつ、その外径81bが、ガイドホルダ22の外径よりも小さくなるように塗布される。
First, as shown in FIG. 4, adhesive 81 is applied in a ring shape to the
次に、接着剤81が塗布された光回路基板2へのファイバユニット1の貼り合わせと、光回路基板2とファイバユニット1との位置合わせ(アライメント)が行われる。アライメントについて、図5及び図6を用いて説明する。
Next, the
図5は光回路基板2とファイバユニット1とのアライメントが行わる前の状態を示す図であり、図6は光回路基板2とファイバユニット1とのアライメントが行われた後の状態を示す図である。
Figure 5 shows the state before alignment between the
光回路基板2のホルダアライメントマーク41,42のおおよその位置に、ファイバユニット1の基板アライメントマーク71,72の位置が一致するように、光回路基板2にファイバユニット1が設置される。これにより、光回路基板2に塗布された環状の接着剤81が、ファイバユニット1のせき止め溝31の外側に位置した状態で、ファイバユニット1が光回路基板2上に貼り合わされる。
The
このとき、ガイドホルダ22が可視域で透明な材料であるため、例えば図5に示すガイドホルダ22の上側から、カメラ等の撮像手段を利用することにより、XY平面と平行な方向におけるファイバユニット1と光回路基板2とのズレ量を観測できる。このズレ量は、ホルダアライメントマーク41,42の中心位置から基板アライメントマーク71,72の中心位置までの距離により算出できるため、カメラ等で撮像されたこれらの位置関係に基づき、ズレ量を算出できる。そして、算出されたズレ量に基づいて、図5に示す矢印の方向101に、ファイバユニット1がアライメントされる。このとき、ファイバユニット1と光回路基板2間には、接着剤81が介在しているため、この流動性を活かして液中下で容易にアライメントが可能である。
At this time, since the
ここではファイバユニット1をアライメントする例を示しているが、位置調整が可能であれば、光回路基板2をアライメントしてもよい。
Here, an example of aligning the
アライメントにより位置が修正されると、図6に示すように、ホルダアライメントマーク41,42と基板アライメントマーク71,72との中心位置が一致し、結果としてコア12と光入出力部61は、光の伝達効率が高くなるように、精度よく光接続されることとなる。
When the position is corrected by alignment, the central positions of the holder alignment marks 41, 42 and the substrate alignment marks 71, 72 coincide as shown in Figure 6, and as a result, the
次に図7を参照して、せき止め溝31の効果について説明する。図7はせき止め溝31の効果について説明するための図である。図7の上側には、アライメント動作前の光モジュール100の断面図が示される。図7の下側には、アライメント動作後の光モジュール100の断面図が示される。
Next, the effect of the damming
ファイバユニット1が光回路基板2上のおおよその位置に接着された場合、図7の上側の図に示すように、接着剤81がせき止め溝31よりも外側に存在する。その後、矢印で示す方向101にファイバユニット1の位置が修正されると、図7の下側の図に示すように、接着剤81の一部がせき止め溝31に浸入することにより、せき止め溝31の内側への接着剤81の流入がせき止められる。これにより、ファイバ11のコア12と光回路基板2とが対向する領域への接着剤81の浸入を防止できる。従って、ファイバ11のコア12と光回路基板2上の光入出力部61との光接続が可能になる。その結果、接着剤81等の屈折率の影響を受けずに、高効率な光接続を実現できる。
When the
最後に、接着剤81を硬化させることで、ファイバユニット1が光回路基板2に固定される。これにより、ファイバ11のコア12と光回路基板2上の光導波路51との光接続が実現される。また、本実施の形態に係る光モジュール及び光導波路の接続方法によれば、従来技術のように高精度な微量塗布装置などの高価な装置を用いることなく、アライメントマークを利用することで、ファイバ11のクラッド13の光入出力部61への位置合わせができるため、低コストかつ簡易な構成で高効率な光接続を実現できる。
Finally, the adhesive 81 is cured to fix the
<光モジュール100の変形例>
以下では、図8及び図9を参照して、本実施の形態の変形例について説明する。図8は本開示の実施の形態に係る光モジュール100の変形例のXZ平面に沿った断面図である。図9は図8に示すファイバユニット10を下側から平面視した図である。図8及図9において、図1及び図2に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
<Modifications of the
A modified example of the present embodiment will be described below with reference to Fig. 8 and Fig. 9. Fig. 8 is a cross-sectional view along the XZ plane of a modified example of the
変形例に係る光モジュール100は、ファイバユニット1の代わりにファイバユニット1Aを備える。
The
ファイバユニット1Aのガイドホルダ22には、せき止め溝31の代わりに段差部31Aが形成されている。段差部31Aは、例えば、単結晶ダイヤモンドバイトを用いた機械切削により、ガイドホルダ22の開口部の内周面22bを取り囲むように形成される。開口部の内周面22bから段差部31Aまでの径方向の厚みは、例えば0.5~5[mm]である。段差部31Aが形成されることにより、ガイドホルダ22の22aには、Z軸方向の厚みが異なる内側領域と外側領域とが形成される。ガイドホルダ22の内側領域の厚みは、ガイドホルダ22の外側領域の厚みよりも大きい。
In the
段差部31Aを設けることにより、ファイバユニット1が光回路基板2上のおおよその位置に接着されたあとに、ファイバユニット1の位置が修正されるとき、段差部31Aにより、段差部31Aの内側領域への接着剤81の流入がせき止められる。従って、ファイバ11のコア12と光回路基板2とが対向する領域への接着剤81の浸入を防止できる。
By providing the
このように、段差部31Aを設けることにより、せき止め溝31を設けた場合と同様の効果が得られる。さらに、せき止め溝31を設ける場合に比べて、ホルダアライメントマーク41,42及び基板アライメントマーク71,72を形成できる面が広くなるため、ガイドホルダ22の設計の自由度を向上させつつ、ファイバユニット1の光回路基板2への固定強度が向上する。
In this way, by providing the
なお、例えば、以下のような態様も本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 For example, it is understood that the following aspects also fall within the technical scope of this disclosure:
(1)光モジュール100は、ファイバ11と、前記ファイバ11を保持するファイバガイド21と、前記ファイバガイド21を保持し、かつ、第1アライメントマーク(ホルダアライメントマーク41,42)を有するガイドホルダ22と、光入出力部61及び第2アライメントマーク(基板アライメントマーク71,72)を有し、かつ、前記第2アライメントマークが前記第1アライメントマークに対向した状態で、接着剤81を介して前記ガイドホルダ22に接着されている光回路基板2と、を備える。
(1) The
(2)前記ガイドホルダ22の前記光回路基板2と対向する端面(第2端面22a)には、前記ガイドホルダ22の中心部への前記接着剤81の浸入をせき止めるせき止め部(せき止め溝31、段差部31A)が形成される。
(2) The end face (
(3)前記せき止め部は、前記ガイドホルダ22の中心部を取り囲むように形成される環状の溝である。
(3) The damming portion is an annular groove formed to surround the center of the
(4)前記せき止め部は、前記ガイドホルダ22の中心部を取り囲むように形成される段差である。
(4) The stopper portion is a step formed to surround the center of the
(5)前記ガイドホルダ22は、可視域で透明な材料で形成されている。
(5) The
(6)前記第1アライメントマーク及び前記第2アライメントマークは、金属膜により形成されている。 (6) The first alignment mark and the second alignment mark are formed from a metal film.
(7)光導波路接続方法は、入出力部61及び第1アライメントマーク(基板アライメントマーク71,72)を有する光回路基板2に、接着剤81を塗布する塗布工程と、ファイバガイド21を保持し、かつ、前記第1アライメントマークと対向する第2アライメントマーク(ホルダアライメントマーク41,42)を有するガイドホルダ22を、前記接着剤81上に搭載する搭載工程と、前記第2アライメントマークを前記第1アライメントマークの位置に位置合わせする位置合わせ工程と、を含む。
(7) The optical waveguide connection method includes a coating step of coating an adhesive 81 on an
(8)前記ガイドホルダ22の前記光回路基板2と対向する端面(第2端面22a)には、前記ガイドホルダ22の中心部への前記接着剤81の浸入をせき止めるせき止め部31、31Aが形成され、前記位置合わせ工程において、前記第2アライメントマークを前記第1アライメントマークの位置に位置合わせするとき、前記ファイバ11のコアが光入出力部61と対向する部分への前記接着剤81の浸入が、前記せき止め部31によりせき止められる。
(8) The end face (
(9)光導波路接続方法に用いられる前記せき止め部は、前記ガイドホルダ22の中心部を取り囲むように形成される環状の溝である。
(9) The dam portion used in the optical waveguide connection method is an annular groove formed to surround the center of the
(10)光導波路接続方法に用いられる前記せき止め部は、前記ガイドホルダ22の中心部を取り囲むように形成される段差である。
(10) The stopper portion used in the optical waveguide connection method is a step formed to surround the center of the
(11)光導波路接続方法に用いられる前記ガイドホルダ22は、可視域で透明な材料で形成されている。
(11) The
(12)光導波路接続方法に用いられる前記第1アライメントマーク71,72及び前記第2アライメントマーク41,42は、金属膜により形成されている。 (12) The first alignment marks 71, 72 and the second alignment marks 41, 42 used in the optical waveguide connection method are formed from a metal film.
本開示の一実施例は、半導体装置及に好適である。また、本開示に係る光モジュール及び光導波路接続方法は、ファイバと光回路基板上の光導波路を高精度に永久接続できるため、例えばシリコンフォトニクスに代表されるような高速光通信やレーザー光を用いた高精度センシングの分野で応用可能である。 An embodiment of the present disclosure is suitable for semiconductor devices. In addition, the optical module and optical waveguide connection method according to the present disclosure can permanently connect a fiber to an optical waveguide on an optical circuit board with high precision, and therefore can be applied in fields such as high-speed optical communications, as typified by silicon photonics, and high-precision sensing using laser light.
1,1A :ファイバユニット
2 :光回路基板
2a :端面
10 :ファイバユニット
11 :ファイバ
12 :コア
13 :クラッド
13a :外周面
21 :ファイバガイド
21a :開口部
21a1 :内周面
21b :端面
21c :外周面
22 :ガイドホルダ
22a :端面
22b :内周面
22c :端面
31 :せき止め溝
31A :段差部
41,42:ホルダアライメントマーク
51 :光導波路
61 :光入出力部
71,72:基板アライメントマーク
81 :接着剤
100 :光モジュール
Claims (10)
前記ファイバを保持するファイバガイドと、
前記ファイバガイドを保持し、かつ、第1アライメントマークを有するガイドホルダと、
光入出力部及び第2アライメントマークを有し、かつ、前記第2アライメントマークが前記第1アライメントマークに対向した状態で、接着剤を介して前記ガイドホルダに接着されている光回路基板と、
を備える光モジュールにおいて、
前記光入出力部は前記ガイドホルダの中心部に対向する位置に設けられ、
前記ガイドホルダの前記光回路基板と対向する端面には、前記ガイドホルダの中心部への前記接着剤の浸入をせき止めるせき止め部が形成される光モジュール。 Fiber,
a fiber guide for holding the fiber;
a guide holder that holds the fiber guide and has a first alignment mark;
an optical circuit board having an optical input/output unit and a second alignment mark, and being bonded to the guide holder via an adhesive in a state in which the second alignment mark faces the first alignment mark;
In an optical module comprising:
the optical input/output unit is provided at a position facing a center portion of the guide holder,
An optical module, comprising: an end surface of the guide holder facing the optical circuit board, the end surface being provided with a blocking portion for blocking the adhesive from penetrating into the center of the guide holder.
ファイバガイドを保持し、かつ、前記第1アライメントマークと対向する第2アライメントマークを有するガイドホルダを、前記接着剤上に搭載する搭載工程と、
前記第2アライメントマークを前記第1アライメントマークの位置に位置合わせする位置合わせ工程と、
を含む光導波路接続方法において、
前記光入出力部は前記ガイドホルダの中心部に対向する位置に設けられ、
前記ガイドホルダの前記光回路基板と対向する端面には、前記ガイドホルダの中心部への前記接着剤の浸入をせき止めるせき止め部が形成され、
前記位置合わせ工程において、前記第2アライメントマークを前記第1アライメントマークの位置に位置合わせするとき、前記ファイバガイドに保持されるファイバのコアが光入出力部と対向する部分への前記接着剤の浸入が、前記せき止め部によりせき止められる光導波路接続方法。 a coating step of coating an adhesive on an optical circuit board having an optical input/output unit and a first alignment mark;
a mounting step of mounting a guide holder, the guide holder holding a fiber guide and having a second alignment mark facing the first alignment mark, on the adhesive;
an alignment step of aligning the second alignment mark to a position of the first alignment mark;
An optical waveguide connection method comprising :
the optical input/output unit is provided at a position facing a center portion of the guide holder,
a blocking portion is formed on an end surface of the guide holder facing the optical circuit board to block the adhesive from entering a center portion of the guide holder;
an optical waveguide connection method, in which, in the alignment process, when the second alignment mark is aligned to the position of the first alignment mark, the infiltration of the adhesive into the portion where the core of the fiber held in the fiber guide faces the optical input/output portion is prevented by the blocking portion.
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