JPH05224038A - 導波路モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、光波回路と光ファイバとの間の接続
において接続損失を最小限にできる導波路モジュールを
提供することを目的とする。 【構成】断面略Ｖ字形状の位置合わせ用溝を有する基板
と、基板上に形成され、光波回路を有する導波路層と、
被接続部材の光ファイバと光波回路とを接続するための
嵌合ピンと、嵌合ピン押え蓋部材とを具備し、嵌合ピン
押え蓋部材が基板の反りと同程度の曲率半径を有する
か、矯正基板を有するか、基板と嵌合ピン押え蓋部材と
の間の空間をガイドピンの外径より小さくし、基板と嵌
合ピン押さえ蓋部材を固定する固定部材を有することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導波路モジュールに関
し、特に光通信において、光の合波・分波等を行うため
の導波路モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の導波路モジュールは、図６に示す
ように、一方の主面に光波回路６６を有する導波路層６
１と、断面略Ｖ字形状の第１の位置合わせ用溝６２とを
有する基板６０、台形状の嵌合ピン押え用溝６３を有す
る押え蓋部材６４、および第１の位置合わせ用溝６２と
嵌合ピン押え用溝６３とにより形成される領域に載置さ
れる嵌合ピン６５とから構成されている。第１の位置合
わせ用溝６２と導波路層６１の光波回路６６は正確に位
置合わせされており、また、嵌合ピン押え用溝６３は、
第１の位置合わせ用溝６２に対応する位置に形成されて
いる。

【０００３】このような構成を有する導波路モジュール
は、位置合わせ用穴と光ファイバのコアが正確に位置合
わせされているＭＴコネクタ等の光ファイバ配列具と嵌
合ピン６５を用いて接続される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板材
料として石英等を用いた場合、導波路層の光波回路の製
造における成膜工程で熱履歴等を受けることにより、基
板が均一な曲率で凸状に反る。したがって、必然的に基
板上の導波路層も基板に追従して凸状に反る。曲率半径
は約５０００ｍｍと非常に大きく、反り量は僅かである
が、１μｍ以下の軸合わせ精度でシングルモードの光波
回路と光ファイバとを接続しようとする場合に問題とな
る。すなわち、嵌合ピンを位置合わせ溝に載置したとき
に、この僅かな反りにより位置合わせ溝と嵌合ピンとの
間に隙間ができる。このため、光波回路と光ファイバと
を接続する際に損失が増大する。

【０００５】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、光波回路と光ファイバとの間の接続において接続
損失を最小限にできる導波路モジュールを提供すること
を目的とする

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる第１の発
明は、断面略Ｖ字形状の位置合わせ用溝を有する基板
と、前記基板上に形成され、光波回路を有する導波路層
と、前記位置合わせ用溝に載置され、被接続部材の光フ
ァイバと前記光波回路とを接続するための嵌合ピンと、
前記基板の反りと同程度の曲率半径を有する押え蓋部材
とを具備することを特徴とする導波路モジュールを提供
する。

【０００７】本発明にかかる第２の発明は、断面略Ｖ字
形状の位置合わせ用溝を有する基板と、前記基板一方の
主面上に形成され、光波回路を有する導波路層と、前記
位置合わせ用溝に載置され、被接続部材の光ファイバと
前記光波回路とを接続するための嵌合ピンと、前記嵌合
ピン用押え蓋部材と、前記基板の他方の主面上に取り付
けられた矯正基板とを具備することを特徴とする導波路
モジュールを提供する。

【０００８】本発明にかかる第３の発明は、断面略Ｖ字
形状の位置合わせ用溝を有する基板と、前記基板一方の
主面上に形成され、光波回路を有する導波路層と、前記
嵌合ピン用押え蓋部材と、前記位置合わせ用溝に載置さ
れた基板固定用ピンと、前記位置合わせ用溝および前記
嵌合ピン用押え蓋が形成する領域に載置され、被接続部
材の光ファイバと前記光波回路とを接続するための嵌合
ピンと、前記基板と前記押え蓋部材を固定する固定部材
を具備し、前記基板と前記押え蓋部材との間の空間が前
記嵌合ピンの外径より小さく、前記固定部材の弾性によ
り前記嵌合ピンを固定することを特徴とする導波路モジ
ュールを提供する。

【０００９】ここで、本発明にかかる第１の発明におい
て、基板の材料としては、石英、シリコン、セラミック
ス等を用いることができる。

【００１０】導波路層を構成する材料としては、石英、
その他のガラス等を用いることができる。また、導波路
層を基板上に形成する方法としては、石英を例にとれ
ば、火炎堆積法、ＰＣＶＤ法、スパッタ法、ゾルゲル法
等を用いることができる。

【００１１】位置合わせ用溝は、嵌合ピンを載置できる
断面形状を有していればよい。したがって、断面略Ｖ字
形状とは、断面Ｖ字だけでなく、断面台形状であっても
よい。また、嵌合ピン押え蓋は、平面であってもよい
が、図６に示すように嵌合ピン載置部を台形に加工して
もよい。

【００１２】被接続部材とは、ＭＴコネクタのような光
ファイバを内挿した部材等を意味する。

【００１３】押え蓋部材の材料としては、プラスチッ
ク、セラミックス、シリコン、ガラス等を用いることが
できる。基板の反りと同程度の曲率半径を有する押え蓋
部材を作製する方法としては、例えば、導波路基板製作
とすべて同様の方法により、基板上に膜を成膜する方法
等が挙げられる。

【００１４】本発明にかかる第２の発明において、矯正
基板の材料としては、セラミックス金属等を用いること
ができる。基板材料、導波路層を構成する材料、並びに
被接続部材は、第１の発明と同じである。

【００１５】本発明にかかる第３の発明において、固定
部材としては、クリップ等のバネ性の材料を用いること
ができる。

【００１６】なお、基板の反りと同程度の曲率半径を有
する押え蓋部材、矯正基板、および固定部材は、それぞ
れ単独に使用してもよいし、組み合わせて使用してもよ
い。

【００１７】

【作用】本発明の導波路モジュールによれば、押え蓋部
材が基板の反りと同程度の曲率半径を有するか、矯正基
板を有するか、基板と押え蓋部材との間の空間をガイド
ピンの外径より小さくし、基板と押え蓋部材を固定する
固定部材を有することを特徴とする。

【００１８】これにより、基板の反りによって生じる嵌
合ピンと位置合わせ用溝との間の隙間を最小限に抑える
ことができる。この結果、小さい接続損失で光波回路と
光ファイバとを接続することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。

【００２０】実施例１ 図１は本発明にかかる第１の発明の導波路モジュールを
示す説明図である。図中１０は厚さ１mmの３インチのシ
リコン基板を示す。シリコン基板１０上には、光波回路
を有する導波路層１１が形成されている。さらに、導波
路層１１上には、押え用蓋材１２が形成されて導波路基
板が構成されている。この導波路基板は、所定の曲率半
径Ｒで反っている。この導波路基板の両端部には、嵌合
ピン１３を介して光ファイバ１４を内挿したＭＴコネク
タ１５が接続されている。また、導波路基板には、内部
に基板固定用ピン１６が設置されている。このようにし
て導波路モジュール１が構成されている。

【００２１】この導波路モジュール１は、次のようにし
て製造した。まず、シリコン基板１０上に火炎堆積法に
より石英ガラス膜を形成し、この石英ガラス膜をフォト
リソグラフィー法およびドライエッチング法によりパタ
ーニングして光波回路を形成した。さらに、パターニン
グされた石英ガラス膜上に火炎堆積法により上部クラッ
ド層を形成して導波路層１１を作製した。このとき、導
波路層１１の厚さは５０μｍであった。

【００２２】導波路層の構造は、コア部の寸法が８μｍ
角であり、コア部とクラッド部の比屈折率差が０．３％
であり、シングルモードの光ファイバに対応できるよう
にしてある。また、光波回路は、１チップ当り、８本の
直線導波路が２５０μｍ間隔で並列した構造とし、接続
損失を容易に評価できるようになっている。この光波回
路が横２列、縦８列（計１６チップ）の配置となるよう
に基板１０上に形成した。

【００２３】火炎堆積法により堆積された石英スートを
約１２００℃で焼結する際に、シリコン基板と石英ガラ
スの熱膨張率の差によりシリコン基板に反りが生じた。
この反り量、すなわち基板の長手方向おいて中央部の位
置と周辺部の位置の差は約１００μｍであった。このよ
うな熱膨張率の差によって生じる反りは理論的にほぼ球
面になることが知られており、反り量から換算すると、
この場合のシリコン基板の曲率半径は約５０００ｍｍで
あることが分かった。

【００２４】次に、この基板を真空吸着により反りを矯
正し、基板上の光波回路の両側にスライサーを用いて機
械加工を施して２つの位置合わせ用Ｖ溝を形成した。こ
のとき、Ｖ溝と光波回路との位置合わせは、あらかじめ
導波路層に形成した位置合わせ用マーカーを基準として
行った。Ｖ溝の形状は、Ｖ部（溝底部）の角度が約６０
度であり、その深さが約７００μｍであり、このＶ溝に
直径０．７ｍｍの嵌合ピンを載置したときに光波回路の
コア中心が基板表面と同じ高さになるようにした。ま
た、両Ｖ溝間の距離は、４．６mmとした。

【００２５】次いで、上記のようにして作製された基板
をダイシングソウを用いて、幅６．４mm、長さ２０mmの
チップに切断した。このとき、チップ状の導波路基板の
反り量は約１０μｍであった。

【００２６】一方、上記と同様にシリコン基板上に火炎
堆積法により石英ガラス膜を形成し導波路基板の位置合
わせ用Ｖ溝に対応する位置に断面台形状の嵌合ピン押え
用蓋を形成し、幅６．４mm、長さ２０mmのチップに切断
して導波路基板と同等の反り量をもつ押え蓋材を作製し
た。

【００２７】最後に、導波路基板のそれぞれの位置合わ
せＶ溝の中央部に長さ８mm、直径０．７mmφの基板固定
用ピンを載置し、その上に押え蓋材を載置して接着剤に
より固定した。

【００２８】このようにして製造された導波路モジュー
ルに長さ１１mm、直径０．７mmφ嵌合ピンを用いてＭＴ
コネクタを接続した。このときの接続損失は、平均０．
５dB、最大１dBであることが確認された。これは、従来
の接続損失１．５dBに比べて非常に良い値であった。

【００２９】実施例２ 図２は本発明にかかる第２の発明の導波路モジュールを
示す説明図である。図中２０は実施例１で作製した導波
路基板を示す。導波路基板２０の底部には、矯正基板２
１が取り付けられている。このようにして導波路モジュ
ール２が構成されている。

【００３０】この導波路モジュール２は、次のようにし
て製造した。まず、矯正基板は、厚さ３mmのセラミック
ス基板２１を導波路基板２０と同じ寸法に切断し、図３
（Ａ）および（Ｂ）に示すように、その表面に接着剤の
漏れを防止するための接着剤溜り溝２２、真空吸着のた
めの真空吸着溝２３および真空吸着穴２４を形成するこ
とにより作製した。また、導波路基板は、実施例１と同
様にして作製した。

【００３１】次に、セラミックス基板を真空吸着用の治
具に取り付け、セラミックス基板の表面に接着剤を塗布
し、その上に導波路基板を載せて真空吸着した。この状
態で両基板を加熱して接着剤を硬化させた。このとき、
導波路基板の反りは、１０μｍから１μｍに矯正され
た。

【００３２】その後、導波路基板上に反りのない押え蓋
材を取り付けた。

【００３３】このようにして製造された導波路モジュー
ル２に実施例１と同様にしてＭＴコネクタを接続した。
このときの接続損失は、平均０．５dB、最大１dBである
ことが確認された。

【００３４】実施例３ 図４は本発明にかかる第３の発明の導波路モジュールを
示す説明図である。図中４０は実施例１で作製した導波
路基板を示す。また、図中４１は実施例２で使用した反
りのない押え蓋材を示す。導波路基板の位置合わせ用Ｖ
溝と押え蓋材の位置合わせ用溝とにより形成される領域
には、嵌合ピン４２が嵌め込まれている。このとき、導
波路基板と押え蓋材との間には所定の空間が形成されて
いる。さらに、導波路基板と押え蓋材を固定するために
クリップ４３が取り付けられている。このようにして導
波路モジュール４が構成されている。

【００３５】この導波路モジュール４は、次のようにし
て製造した。まず、実施例１で作製した導波路基板４０
の上に、外径６８０μｍの基板固定用ピンを載置し、そ
の上に実施例２で使用した反りのない押え蓋材４１を載
置し、クリップ４３を用いて両者を固定した。このと
き、クリップ４３は、導波路基板４０と押え蓋材４１と
の間の間隔が２０μｍ以上縮むような圧力をかけてい
る。

【００３６】次に、図５に示すように、前記位置合わせ
用Ｖ溝の底部と位置合わせ用溝とが形成する領域に外径
７００μｍの嵌合ピン４２を嵌入して嵌合ピン４２と両
溝とを接触させた。

【００３７】このようにして製造された導波路モジュー
ル２に実施例１と同様にしてＭＴコネクタを接続した。
このときの接続損失は、平均０．５dB、最大１dBである
ことが確認された。

【００３８】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の導波路モジュ
ールは、第１の位置合わせ溝と嵌合ピンとの間にできる
隙間を最小限にし、これにより、光波回路と光ファイバ
との間の接続において接続損失を最小限にできるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１の発明の導波路モジュール
を示す説明図。

【図２】本発明にかかる第２の発明の導波路モジュール
を示す説明図。

【図３】（Ａ）は本発明にかかる第２の発明の導波路モ
ジュールに使用される矯正基板を示す平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＩ−Ｉに沿う断面図。

【図４】本発明にかかる第３の発明の導波路モジュール
を示す説明図。

【図５】本発明にかかる第３の発明の導波路モジュール
を示す説明図。

【図６】従来の導波路モジュールを説明するための図。

【符号の説明】

１，２，４…導波路モジュール、１０…シリコン基板、
１１…導波路層、１２，４１…押え蓋材、１３，４２…
嵌合ピン、１４…光ファイバ、１５…ＭＴコネクタ、１
６…基板固定用ピン、２０，４０…導波路基板、２１…
セラミックス基板、２２…接着剤溜り溝、２３…真空吸
着溝、２４…真空吸着穴、４３…クリップ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面略Ｖ字形状の位置合わせ用溝を有す
   る基板と、前記基板上に形成され、光波回路を有する導
   波路層と、前記位置合わせ用溝に載置され、被接続部材
   の光ファイバと前記光波回路とを接続するための嵌合ピ
   ンと、前記基板の反りと同程度の曲率半径を有する嵌合
   ピン押え蓋部材とを具備することを特徴とする導波路モ
   ジュール。
2. 【請求項２】 断面略Ｖ字形状の位置合わせ用溝を有す
   る基板と、前記基板一方の主面上に形成され、光波回路
   を有する導波路層と、前記位置合わせ用溝に載置され、
   被接続部材の光ファイバと前記光波回路とを接続するた
   めの嵌合ピンと、嵌合ピン押え蓋部材と、前記基板の他
   方の主面上に取り付けられた矯正基板とを具備すること
   を特徴とする導波路モジュール。
3. 【請求項３】 断面略Ｖ字形状の位置合わせ用溝を有す
   る基板と、前記基板一方の主面上に形成され、光波回路
   を有する導波路層と、嵌合ピン押え蓋部材と、前記位置
   合わせ用溝に載置された基板固定用ピンと、前記位置合
   わせ用溝および前記嵌合ピン押え蓋部材が形成する領域
   に載置され、被接続部材の光ファイバと前記光波回路と
   を接続するための嵌合ピンと、前記基板と前記押え蓋部
   材を固定する固定部材を具備し、前記基板と前記押え蓋
   部材との間の空間が前記嵌合ピンの外径より小さく、前
   記固定部材の弾性により前記嵌合ピンを固定することを
   特徴とする導波路モジュール。