JP7487810B2

JP7487810B2 - 光接続構造

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Publication number: JP7487810B2
Application number: JP2023026983A
Authority: JP
Inventors: 洋平齊藤; 光太鹿間; 淳荒武
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Description

本発明は、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、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は、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）などの半導体装置の成熟した製造インフラを流用できるといった多くのメリットを持ち、注目を浴びている。

一方で、シリコンフォトニクスは、コア径が従来の光ファイバのおよそ１０分の１と非常に小さく、それに由来した通常の光ファイバとの大きな接続損失が大きな課題であった。例えば、ＰＬＣと光ファイバとの接続に用いられている、ＰＬＣと光ファイバとの各々の入出射端同士を直接突き合わせるバットカップリングの場合、単純には、１０ｄＢ以上の接続損失が発生する。

一般的に、バットカップリングの場合の接続損失は、接続したい入出射端面（接続端面）におけるモードフィールド径が、各々異なっているために発生する。この接続損失を低減するためには、接続端面において、各々のモードフィールド径を一致させることが重要となる。このために、例えば、太い方のモードフィールド径に合わせ、細い方のモードフィールド径を拡大するようにしている。

例えば、シリコンフォトニクス側において、光導波路のコア径を徐々に変化させることで、モードフィールド径を拡大させるテーパー構造などが、光ファイバ側に合わせてモードフィールド径を徐々に拡大させるスポットサイズ変換構造として用いられている。このようなスポットサイズ変換構造を用いることで、汎用的なシングルモードファイバ（Conventional Single-Mode Fiber：ＣＳＭＦ）と、シリコンフォトニクスの光導波路との、低損失な接続を可能としている。

しかしながら、シリコンフォトニクス内のモードフィールド径から、シングルモードファイバのモードフィールド径までの拡大を低損失に行うためには、非常に高いプロセス上の加工精度が必要であり、大きな課題が存在する。

このため、現在、シリコンフォトニクス側および光ファイバ側の各々において、モードフィールド径を約４μｍにすることにより、両者の間を低損失に接続する方法がよく用いられている。これによれば、シリコンフォトニクス側で低損失に接続可能な加工精度を大きく緩和させることができる。

また、光ファイバ側でモードフィールド径を約４μｍにするために、ＴＥＣ（Thermally Diffused Expanded Core）を有する光ファイバが、中継用に用いられている（非特許文献１参照）。ＴＥＣを有する光ファイバ（ＴＥＣファイバ）は、熱拡散によりコアを拡大可能な光ファイバである。コア径が約４μｍのＴＥＣファイバを用い、シリコンフォトニクスと低損失に接続しつつ、一方で、シングルモードファイバとの接続側のコアを熱拡散させてシングルモードファイバとの接続損失を実現する。この技術によれば、条件次第では、シリコンフォトニクスとシングルモードファイバとの光接続の損失を、約０．１ｄＢ程度まで低減することができる。

「研究開発シリコンフォトニクスデバイスとの低損失結合用光ファイバ」、Fujikura News 2018 1、No. 438、２０１８年。

しかしながら、上述したＴＥＣファイバを用いる技術は、接続コストが増大するという問題がある。例えば、ＴＥＣファイバとシングルモードファイバとのＴＥＣ融着を行うためには、通常のシングルモードファイバの融着に用いられる融着器とは異なる融着器が必要になり、またこの融着器は非常に高価である。さらに、ＴＥＣ融着を低損失に行うためには、コアの熱拡散の促進を、時間をかけて実施する必要がある。例えば、通常の融着に必要な時間が数秒なのに対して、ＴＥＣ融着に必要な時間は数十秒となるなど、接続に必要な時間の増加が生じ、ＴＥＣファイバを用いる技術では、結果的に生産性が低下するといった問題がある。以上のように、各々のモードフィールド径が異なる光ファイバ間を低損失に接続するためには、コストが増大するという問題があった。

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、各々のモードフィールド径が異なる光ファイバ間を、コストを増大させることなく、低損失に接続することを目的とする。

本発明に係る光接続構造は、第１光導波路と、第１光導波路と各々の端面が向かい合って配置され、第１光導波路とは異なるコア径の第２光導波路と、第１光導波路の端面と第２光導波路の端面との間に配置され、第１光導波路と第２光導波路とを光学的に接続する、硬化した光硬化性樹脂からなる樹脂コアによる接続光導波路と、第１光導波路および第２光導波路の各々を固定する２つの保持部材と、２つの保持部材の間にスペーサとして配置され、２つの保持部材の接続面からみてコの字状の形状または円弧状の形状とされたフィルムとを備え、樹脂コアのコア径は、第１光導波路の側から第２光導波路の側にかけて、第１光導波路のコア径に適応する状態から、第２光導波路のコア径に適応する状態へと徐々に変化している。

光接続構造の製造方法は、上述した光接続構造を製造する製造方法であり、第１光導波路と第２光導波路とを、各々の端面を向かい合わせて配置する第１工程と、第１光導波路の端面と第２光導波路の端面との間に、光硬化性樹脂を配置する第２工程と、第１光導波路および第２光導波路の各々に光硬化性樹脂が光硬化する硬化光を導波させ、第１光導波路の端面と第２光導波路の端面との間に配置された光硬化性樹脂を硬化光で光硬化することで、樹脂コアを形成する第３工程とを備える。

以上説明したように、本発明によれば、第１光導波路の端面と第２光導波路の端面との間に、硬化した光硬化性樹脂からなる樹脂コアによる接続光導波路を設け、第１光導波路と第２光導波路とを光学的に接続するので、各々のモードフィールド径が異なる光ファイバ間を、コストを増大させることなく、低損失に接続することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光接続構造の構成を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光接続構造の一部構成を示す構成図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光接続構造の一部構成を示す平面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光接続構造の製造途中の構成を示す断面図である。図５Ａは、本発明の実施の形態１に係る光接続構造の製造途中の構成を示す構成図である。図５Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光接続構造の製造途中の一部構成を示す構成図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る他の光接続構造の一部構成を示す断面図である。図７は、実際に作製した光接続構造の特性を示す特性図である。図８は、複数の光接続構造を同時に作製する本発明の実施の形態１に係る光接続構造の製造途中の構成を示す構成図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る光接続構造の一部構成を示す平面図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る光接続構造の一部構成を示す上面図である。図１１Ａは、本発明の実施の形態２に係る光接続構造の一部構成を示す平面図である。図１１Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光接続構造の一部構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る光接続構造について説明する。

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１に係る光接続構造について図１を参照して説明する。この光接続構造は、第１光導波路１０１と、第２光導波路１０２と、これらを光学的に接続する樹脂コア１１３による接続光導波路１０３とを備える。樹脂コア１１３は、クラッド１１４に覆われている。第１光導波路１０１は、例えば、ＴＥＣファイバである。第２光導波路１０２は、汎用的なシングルモードファイバである。

第２光導波路１０２は、コア１１２の径が、第１光導波路１０１のコア１１１の径と異なっている。この例では、断面視で、コア１１２の径が、コア１１１の径より大きい。また、第１光導波路１０１の端面１０１ａと、第２光導波路１０２の端面１０２ａとは、互いに向かい合って配置されている。例えば、端面１０１ａと端面１０２ａとは互いに平衡とされている。

また、樹脂コア１１３は、第１光導波路１０１の端面１０１ａと第２光導波路１０２の端面１０２ａとの間に配置され、第１光導波路１０１と第２光導波路１０２とを光学的に接続している。また、樹脂コア１１３は、硬化した光硬化性樹脂から構成されている。

また、樹脂コア１１３の第１光導波路１０１の側の端面１１３ａと、第１光導波路１０１のコア１１１の端面１０１ａとは、互いに当接している。また、樹脂コア１１３の第２光導波路１０２の側の端面１１３ｂと、第２光導波路１０２のコア１１２の端面１０２ａとは、互いに当接している。ここで、クラッド１１４を、例えば、接着性を有する樹脂から構成することで、第１光導波路１０１の端面と、第２光導波路１０２の端面とを、クラッド１１４により互いに接着固定する構成とすることができる。

また、本実施の形態１に係る光接続構造は、樹脂コア１１３のコア径が、第１光導波路１０１の側から第２光導波路１０２の側にかけて、第１光導波路１０１のコア径に適応する状態から、第２光導波路１０２のコア径に適応する状態へと徐々に変化している。ここで、「適応」とは、光学的に適応する状態であり、端面が互いに当接するコアのコア径の差が、これらコアによる光導波路間の光結合の接続損失が、設定した所望の値以下となる範囲に収まっている状態をいう。例えば、樹脂コア１１３の第１光導波路１０１の側のコア径は、第１光導波路１０１（コア１１１）のコア径と略同一とされている。また、樹脂コア１１３の第２光導波路１０２の側のコア径は、第２光導波路１０２（コア１１２）のコア径と略同一とされている。

ここで、実施の形態１に係る光接続構造は、第１光導波路１０１の端面と第２光導波路１０２の端面との間に配置され、第１光導波路１０１の端面と第２光導波路１０２の端面との間隔（間隙）を規定するスペーサ１０５を備える。また、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２を固定する保持部材１０６を備える。保持部材１０６は、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２が挿入される挿入部（キャピラリ）を備え、挿入部の中央部に、スペーサ１０５を備える。

本実施の形態１に係る光接続構造は、第１光導波路１０１の側から第２光導波路１０２の側にかけてコア径が徐々に変化している樹脂コア１１３により、徐々にモードフィールド径を変換することで、各々モードフィールド径が異なる第１光導波路１０１と、第２光導波路１０２とを、低損失に光学的に接続する。また、本実施の形態１に係る光接続構造は、第１光導波路１０１と、第２光導波路１０２との間隔が、スペーサ１０５によって一定に保持することが可能である。

次に、本実施の形態１に係る光接続構造の製造方法について説明する。まず、接続したい第１光導波路１０１および第２光導波路１０２の各々、ファイバクリーバによって切断し、端面１０１ａおよび端面１０２ａを出す。次に、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２の各々を、保持部材１０６の挿入部に挿入し、端面１０１ａおよび端面１０２ａを、スペーサ１０５に当接させる。ここで、保持部材１０６の断面視円形とされた挿入部は、スペーサ１０５に向かって、穴径を徐々に小さくなる構造とすることで、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２が差し込みやすくなり、作業上の効率が向上する。

ここで、光接続構造では、以下に示すことにより、第１光導波路１０１と、第２光導波路１０２との間隔が重要となり、これらの間隔を適宜に設定することが重要となる。一般に、径が徐々に変化するテーパー構造の樹脂コア１１３によって、いかに低損失にモードフィールド径を変換することができるかどうかに関して重要になってくるものとして、樹脂コア１１３を伝搬する光が、反射、ないし導波路からの大きな放射の発生により失われることを防ぐため、接続光導波路１０３が光の伝搬方向に対して、緩やかに変化している必要がある。

例えば、テーパー構造の場合、伝搬方向に対する構造の変化の角度が光の伝搬方向に対して緩やかでない場合、テーパー構造による変換損失が発生する。このために適切にテーパー角を設定する必要があるが、テーパー角は、基本的にテーパー構造の両端のコア径と、テーパーの長さ、およびクラッドとコアの屈折率で決定される。

ところで、後述する製造方法によれば、樹脂コア１１３の第１光導波路１０１の側のコア径は、コア１１１のコア径と完全には一致せず、樹脂コア１１３の方が少し大きい径となる。同様に、樹脂コア１１３の第２光導波路１０２の側のコア径は、コア１１２のコア径と完全には一致せず、樹脂コア１１３の方が少し大きい径となる。言い換えると、これらのコア間で、コア径は略同じである。従って、樹脂コア１１３のテーパー構造のテーパー角は、おおよそ、第１光導波路１０１と第２光導波路１０２との間隔によって決まる。

また、クラッドやコアの屈折率によっても多少変化させることが可能であるが、後述するように、クラッド１１４を、接着剤から構成する場合、クラッド１１４の屈折率は、大きく変更することは容易ではない。さらに、光硬化性樹脂から構成する樹脂コア１１３も、屈折率を大きく変更することは容易ではない。これらのことより、テーパー構造としている樹脂コア１１３の損失を決定するテーパー角は、第１光導波路１０１と第２光導波路１０２との間隔により制御することが好ましい。

以上のことにより、スペーサ１０５を設け、第１光導波路１０１の端面と第２光導波路１０２の端面との間隔を規定する。また、第１光導波路１０１の端面および第２光導波路１０２の端面を、スペーサ１０５に確実に当接させることが重要となる。このためには、図２に示すように、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２の各々が座屈する程度に、これら光ファイバの導波方向に力を加え、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２の各々を、保持部材１０６の挿入部に挿入する。

また、保持部材１０６の挿入部の異物の存在は、第１光導波路１０１と第２光導波路１０２との間隔を、正確に設定する上で障害となる。従って、保持部材１０６の挿入部は、きれいに洗浄し、また、挿入の作業は、クリーンルームなどのほこりが少ない環境で実施することが望ましい。なお、第１光導波路１０１と第２光導波路１０２との間隔を保持し、かつ光ファイバを配置しやすい構造として、例えばファイバアレイを作製する際のＶ溝内に、スペーサを設けて保持部材とすることもできる。保持部材は、第１光導波路１０１と第２光導波路１０２とを、両者の間隔を正確に設定した上で固定できる構成であればよい。

以上のよう、第１光導波路１０１と第２光導波路１０２とを所定の間隔で固定し、各々の端面を向かい合わせて配置したら（第１工程）、これらの間に、樹脂コア１１３を形成するための光硬化性樹脂を配置する（第２工程）。例えば、図３に示すように、保持部材１０６の開口部１０６ａより、光硬化性樹脂を流し込むことで、第１光導波路１０１の端面と第２光導波路１０２の端面との間に、光硬化性樹脂１０８を配置する。

次に、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２の各々に光硬化性樹脂１０８が光硬化する硬化光を導波させ、図４に示すように、第１光導波路１０１の端面と第２光導波路１０２の端面との間に配置された光硬化性樹脂１０８に、硬化光１２１，硬化光１２２を照射して、照射した箇所の光硬化性樹脂１０８を光硬化する（第３工程）。

上述した硬化光１２１，硬化光１２２の照射は、一般的には自己形成導波路と呼ばれる、光硬化性樹脂を用いた樹脂導波路形成過程である。この過程では、硬化光１２１，硬化光１２２は、基本的に、おおよそ、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２の各々のコア径内に閉じ込められている。このため、出射される際の硬化光１２１，硬化光１２２のビーム径と、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２の各々のコア径とは、ほぼ一致する。また、光硬化性樹脂は、光の強度が高いところから硬化を始める。このため、各々のコア径が異なる第１光導波路１０１と第２光導波路１０２との間から、硬化光１２１，硬化光１２２をそれぞれ照射することで、前述したテーパー状の樹脂コア１１３が、形成される。

ところで、上述した自己形成により形成される樹脂コア１１３は、硬化光１２１，硬化光１２２の照射を停止しない限りは徐々に形状が変化する。ここで、前述したように、樹脂コア１１３は、テーパー角などに依存してモードフィールド径の変換損失が変化し、低い変換損失を実現するためには、最適な形状が存在する。従って、上述した自己形成による樹脂コア１１３の作製では、硬化光１２１，硬化光１２２の適切な照射時間（露光時間）が存在する。

上述した硬化光１２１，硬化光１２２の適切な照射時間の設定のために、例えば、光接続構造が適用される波長帯の信号光を、硬化光１２１または硬化光１２２とともに入射させ、信号光をモニタしながら、硬化光１２１または硬化光１２２を照射することが好ましい。例えば、図５Ａに示すように、図示しない光源（例えば半導体レーザ）より出射し、光ファイバ２０１に導波する硬化光１２１と、図示しない光源（例えば半導体レーザ）より出射し、光ファイバ２０２に導波する信号光とを、カプラ２０３で合波し、合波した合波光を、光ファイバ２０４を介して第１光導波路１０１に導入する。信号光は、未硬化の光硬化性樹脂が吸収しない波長の光、言い換えると、光硬化性樹脂が硬化しない波長の光とする。一方、図示しない光源（例えば半導体レーザ）より出射し、光ファイバ２０７に導波する硬化光１２２を、カプラ２０６、光ファイバ２０５を介して第２光導波路１０２に導入する。

ここで、光ファイバ２０４と第１光導波路１０１、および光ファイバ２０５と第２光導波路１０２とは、ファイバコネクタ２１１と簡易型コネクタ２１２とで接続する。これらは、例えば、図５Ｂに示すように、所定のアダプタ２１３を用いて接続することができる。簡易型コネクタ２１２は、光ファイバが挿抜可能であり、例えば、ファイバクリーバによって切断した第１光導波路１０１の他端を、簡易型コネクタ２１２に挿入することで用いる。簡易型コネクタ２１２でファイバコネクタ２１１との接続を行った場合、接続損失が発生する可能性がある。しかしながら、可視光域で硬化する光硬化性樹脂を用いる場合、数μｍ程度の非常に小さな領域を硬化させるためには、数μｗという非常に小さな光が、光導波路端面から出射されれば十分であり、上述したことは問題とならない。

上述したように、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２に、硬化光１２１および硬化光１２２を導入し、保持部材１０６の中で、光硬化性樹脂１０８に照射する。この過程で、第１光導波路１０１に、硬化光１２１とともに導入された信号光は、上述した硬化光１２１および硬化光１２２の照射により硬化した部分が、両方向より延伸して接続すると、これら接続した硬化部分をコアとする接続光導波路を導波し、第２光導波路１０２を導波し、光ファイバ２０５を導波し、カプラ２０６を経由し、光ファイバ２０８を介して光パワーメータ２０９に入力される。

上述したように、光パワーメータ２０９に入力される信号光の強度を光パワーメータ２０９で測定（モニタ）し、測定される光強度（透過強度）が最大となるように、上述した硬化光１２１および硬化光１２２の照射時間を設定し、光硬化性樹脂１０８を光硬化する。これにより、形成される樹脂コア１１３は、変換損失が最小の（最適化された）テーパー構造とすることが可能となる。

また、接続損失はあくまで相対的な値であるため、信号光が各接続間で十分に光結合していなくても、光強度を測定することが可能であるため、図５Ａを用いて説明した光照射および信号光の測定の系により、接続損失を最適化した樹脂コア１１３を作製することは十分に可能である。また、上述した樹脂コア１１３の作製に必要なカプラや、硬化光とする可視光帯の半導体レーザは、融着器と比較して非常に安価に入手可能である。特に、近年、より多くの樹脂を硬化させることが可能な、青色半導体レーザの値段が大きく低下しており、非常に安価かつ簡易に、上述した光照射および信号光の測定の系を構築することが可能である。

以上のように、光硬化性樹脂１０８の中に、光硬化した樹脂コア１１３を形成した後、未硬化の光硬化性樹脂１０８を除去する（第４工程）。例えば、エタノールなどの溶媒を、保持部材１０６の開口部１０６ａより導入し、未硬化の光硬化性樹脂１０８を流しだし、十分に洗浄する。次に、第１光導波路１０１の端面と第２光導波路１０２の端面との間に、樹脂コア１１３を埋め込むクラッド１１４を形成する（第５工程）。

例えば、第１光導波路１０１の端面と第２光導波路１０２の端面との間に、未硬化の光硬化性樹脂と同等の屈折率を持つクラッド用材料を滴下し、これを硬化することで、クラッド１１４とする。よく知られているように、光硬化性樹脂は、光硬化することで、屈折率が変化し、未硬化の光硬化性樹脂と、硬化した光硬化性樹脂との間には、屈折率差が形成される。上述したクラッド用材料を用いることで、前述した信号光のモニタによる樹脂コア１１３の形状の最適化状態と同様の、樹脂コア１１３とクラッド１１４との屈折差といった光学特性が、再現でき、低損失な接続が実現できる。

なお、クラッド用材料は樹脂材料であり、硬化により固体化できる材料が望ましい。固体化することで、開口部１０６ａより樹脂がこぼれ、樹脂コア１１３による光学的な特性が変化することが抑制できる。また、さらに重要なことは、クラッド用樹脂に接着固定が十分可能な特性を持たせることである。クラッド用材料を固化したクラッド１１４により、第１光導波路１０１の端面と、第２光導波路１０２の端面とを互いに接着固定する構成とすることができる。

以上のようにクラッド１１４を形成した後、図２を用いて説明した座屈させて保持する治具などを取り外せば、本実施の形態１に係る光接続構造が得られる。

ところで、上述した製造方法では、それぞれの光導波路端面から硬化光を出射するため、自己形成導波路による軸ずれ補償効果が得られる。例えば、図６に示すように、保持部材１０６の作製公差により、第１光導波路１０１の光軸１３１と、第２光導波路１０２の光軸１３２との間に、数μｍのずれが発生していても、これが補償できる。上述したように、第１光導波路１０１および第２光導波路１０２の各々から出射した硬化光で、光軸１３１と光軸１３２とがずれているコア１１１とコア１１２との間を接続する、樹脂コア１１３’が形成される。このように、本発明によれば、保持部材１０６の作製に、高い加工精度を必要としないという利点がある。

次に、実際に作製した光接続構造の特性について図７を参照して説明する。第１光導波路１０１は、ＴＥＣ融着可能なモードフィールド径およそ４μｍのＴＥＣファイバである。また、第２光導波路１０２は、汎用的なシングルモードファイバである。また樹脂コア１１３とするための光硬化性樹脂は、アクリル系樹脂であり、屈折率がおよそ１．５である。第１光導波路１０１の端面１０１ａと、第２光導波路１０２の端面１０２ａと間隔は、５０μｍである。

図７に、光硬化性樹脂に硬化光を照射した時の、信号光を用いてモニタした接続損失の推移を示す。図７に示すように、硬化光を照射してから１．０１秒で、光硬化して樹脂コア１１３が得られ、所定の接続損失が得られている。この時間は、ＴＥＣ融着と比較して極めて短く、この製造方法によれば、ＴＥＣ融着と比較して非常に早い時間で接続構造の作製が完了できることがわかる。また、この時の接続損失は１．５５μｍ帯でおよそ０．６５ｄＢと、一般的に求められる接続損失と同程度であり、短時間で十分な接続損失を得ることができることがわかる。

ところで、図８に示す系を用いることで、複数の光接続構造を同時に作製することができる。半導体レーザ２２１より出射した硬化光を、１×４スプリッタ２２２で４つに分岐し、ギャップ保持構造付Ｖ溝アレイ２２６に保持されている４つの光接続構造の各々の第１光導波路、および第２光導波路に入射する。各々第１光導波路および第２光導波路との接続には、前述同様に、ファイバコネクタ２１１および簡易型コネクタ２１２を用いることができる。このように、各々にスペーサを有する４つのＶ溝を備えるギャップ保持構造付Ｖ溝アレイ２２６で、４組の第１光導波路および第２光導波路を固定することで、複数の光接続構造を同時に作製できる。

また、このように複数の光接続構造を同時に作製する場合において、例えば、照射時間や照射強度などに関して、事前に最適な条件を求めておき、この条件により、光接続構造の作製を実施すればよい。また、ギャップ保持構造付Ｖ溝アレイに固定する複数の組の第１光導波路および第２光導波路に対し、図５Ａを用いて説明した信号光をモニタする系を組み合わせ、各々の信号光の強度をモニタすることで、光接続構造の作製を実施することもできる。

［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、第１光導波路および第２光導波路（不図示）の各々を個別に保持するファイバコネクタ（保持部材）３０６を備える。ファイバコネクタ３０６を貫通するファイバエリア３０１に、光ファイバが保持される。２つのファイバコネクタ３０６を、各々の接続面３０６ａで向かい合わせ、この間に、スペーサとしてフィルム３０５を配置する。ファイバコネクタ３０６は、ファイバエリア３０１に、複数の光ファイバを保持することができるマルチファイバ・プッシュオン（ＭＰＯ）コネクタとすることもできる。

ファイバクリーバなどによって切断した第１光導波路および第２光導波路の各々の端面が、接続面３０６ａと同一の平面が形成されるように、第１光導波路および第２光導波路の各々を、２つのファイバコネクタ３０６に挿入して固定する。この後、スペーサとしてフィルム３０５を挾み、２つのファイバコネクタ３０６を各々の接続面３０６ａで向かい合わせ、この間に、光硬化性樹脂３０８を配置する。フィルム３０５の厚さを調節することにより、第１光導波路の端面と第２光導波路ファイバの端面との間隔を調節することができる（参考文献１参照）。

第１光導波路の光軸と第２光導波路の光軸との位置合わせ（調芯）は、各々のファイバコネクタ３０６の相対的な位置により行う。通常、ファイバコネクタ３０６を用いた光族では、機械的機構により、接続したいそれぞれの光ファイバに押圧力をかけることで、光ファイバの端面間の間隔をなくして光学的に接続する。

一方、接続する２つの光ファイバの各々の端面間に、所定の間隙を設ける場合、２つのファイバコネクタ３０６の各々の接続面３０６ａの間に、フィルム３０５を配置する。例えば、一方のファイバコネクタ３０６の接続面３０６ａに、フィルム３０５を貼り付けておき、２つのファイバコネクタ３０６を、各々の接続面３０６ａで向かい合わせる。このようにすることで、フィルム３０５による一定の間隙を保持し、第１光導波路と第２光導波路との間を固定する。

ここで、２つのファイバコネクタ３０６を、各々の接続面３０６ａで向かい合わせ、これらの間に、第１光導波路と第２光導波路との接続に必要な力（嵌合力）を加えると、樹脂から構成されているフィルム３０５が変形（弾性変形）する。このような、嵌合力によるフィルム３０５の変形を考慮した上で、フィルム３０５の厚さなどの形状を決定しておく。

ところで、未硬化の光硬化性樹脂３０８は、液状であるため、図９に示すように、フィルム３０５は、平面視でコの字状の形状、円弧状の形状などとし、２つのファイバコネクタ３０６の接続面３０６ａと、フィルム３０５とにより、容器が構成される状態とする。なお、ファイバエリア３０１には、光ファイバが保持されているものとする。この、フィルム３０５による容器により、２つのファイバコネクタ３０６を各々の接続面３０６ａの間に、光硬化性樹脂３０８を配置する状態が維持できる。

この状態で、第１光導波路および第２光導波路の各々から、硬化光を照射することで、樹脂コアが形成できる。また、樹脂コアを形成した後、未硬化の光硬化性樹脂３０８を、洗浄して除去する。この後、クラッド兼固定用の樹脂を供給し、この樹脂を硬化すれば、前述した実施の形態１と同様に、第１光導波路と第２光導波路とが、樹脂コアによる接続光導波路で光学的に接続された光接続構造が得られる。

ところで、クラッドは、液状として用いることも可能である。例えば、未硬化の光硬化性樹脂３０８をクラッドとして用いることが可能である。例えば、図１１Ａに示すように、光ファイバが収容されるファイバエリア３０１の周囲を囲う状態に、円環状のフィルム３０５ａを、ファイバコネクタ３０６の接続面３０６ａに貼り付ける。この状態で、図１１Ｂに示すように、接続面３０６ａに貼り付けられた円環状のフィルム３０５ａの内側に、光硬化性樹脂３０８を収容し（満たし）、他方のファイバコネクタ３０６の接続面３０６ａを当接する。これにより、２つのファイバコネクタ３０６の接続面３０６ａと、フィルム３０５ａとにより、密閉容器が構成される。

この状態で、第１光導波路および第２光導波路の各々から、硬化光を照射することで、樹脂コアが形成でき、樹脂コアの周囲には、未硬化の光硬化性樹脂３０８によるクラッドが配置された状態となる。

以上に説明したように、本発明によれば、第１光導波路の端面と第２光導波路の端面との間に、硬化した光硬化性樹脂からなる樹脂コアによる接続光導波路を設け、第１光導波路と第２光導波路とを光学的に接続するので、各々のモードフィールド径が異なる光ファイバ間を、コストを増大させることなく、低損失に接続することができる。

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。例えば、第１光導波路のコア径、および第２光導波路のコア径に、制限はない。また、第１光導波路および第２光導波路は、平面光波回路の導波路、マルチコアファイバとすることもできる。

［参考文献１］荒生肇他、「低損失／低嵌合力を特徴とする耐ダスト光多心コネクタ FlexAirConnecT」、情報通信、ＳＥＩテクニカルレビュー、７月号、Ｎｏ．１９３、２６－３１頁、２０１８年。

１０１…第１光導波路、１０１ａ…端面、１０２…第２光導波路、１０２ａ…端面、１０３…接続光導波路、１０５…スペーサ、１０６…保持部材、１１１…コア、１１２…コア、１１３…樹脂コア、１１３ａ…端面、１１３ｂ…端面、１１４…クラッド。

Claims

第１光導波路と、
前記第１光導波路と各々の端面が向かい合って配置され、前記第１光導波路とは異なるコア径の第２光導波路と、
前記第１光導波路の端面と前記第２光導波路の端面との間に配置され、前記第１光導波路と前記第２光導波路とを光学的に接続する、硬化した光硬化性樹脂からなる樹脂コアによる接続光導波路と、
前記第１光導波路および前記第２光導波路の各々を固定する２つの保持部材と、
前記２つの保持部材の間にスペーサとして配置され、前記２つの保持部材の接続面からみてコの字状の形状または円弧状の形状とされたフィルムと、
を備え、
前記樹脂コアは、コア径が、前記第１光導波路の側から前記第２光導波路の側にかけて、前記第１光導波路のコア径に適応する状態から、前記第２光導波路のコア径に適応する状態へと徐々に変化しているテーパー構造とされて曲部を有し、
前記第１光導波路の光軸と、前記第２光導波路の光軸とはずれている
ことを特徴する光接続構造。
請求項１記載の光接続構造において、
前記樹脂コアの前記第１光導波路の側の端面と、前記第１光導波路のコアの端面とは、互いに当接し、
前記樹脂コアの前記第２光導波路の側の端面と、前記第２光導波路のコアの端面とは、互いに当接している
ことを特徴とする光接続構造。
請求項１または２記載の光接続構造において、
前記樹脂コアの前記第１光導波路の側のコア径は、前記第１光導波路のコア径と略同一とされ、
前記樹脂コアの前記第２光導波路の側のコア径は、前記第２光導波路のコア径と略同一とされている
ことを特徴とする光接続構造。