JPWO2019039049A1 - 光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品 - Google Patents

Abstract

一実施形態に係る光通信用部品の製造方法は、空間結合型の光通信用部品の製造方法であって、深さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造を有すると共に、直径が５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ駒部分を備えた金型のキャビティにゲートから樹脂を注入する工程と、樹脂を硬化してレンズ部品を形成する工程と、を備え、キャビティの断面積に対するゲートの断面積の割合が５０％以上且つ１００％以下である。

Description

本開示の一側面は、光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品に関する。
本出願は、２０１７年８月２４日の日本出願第２０１７−１６１５１８号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものとする。

従来から、光通信用部品、及びその製造方法としては種々のものが知られている。非特許文献１には、複数の光ファイバを一括接続可能な多心レンズ光コネクタが記載されている。光コネクタの端面には、複数のレンズから成るレンズアレイが設けられている。レンズアレイの各レンズによって各光ファイバから出射した拡散光を平行光に変換することにより、光コネクタの端面を接触させずに光結合を行う。このような空間結合型の光コネクタでは、空間を介して光結合を行うことにより、接続時に大きな押圧力を要しないと共に、光コネクタの端面に異物が付着することを抑制することが可能となる。

電子情報通信学会 信学技報 IEICE Technical Report OFT2016-18 pp.10-12

本開示の一側面に係る光通信用部品の製造方法は、空間結合型の光通信用部品の製造方法であって、深さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造を有すると共に、直径が５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ駒部分を備えた金型のキャビティにゲートから樹脂を注入する工程と、樹脂を硬化してレンズ部品を形成する工程と、を備え、キャビティの断面積に対するゲートの断面積の割合が５０％以上且つ１００％以下である。

本開示の一側面に係る光通信用部品は、空間結合型の光通信用部品であって、レンズ部品を備え、レンズ部品は、直径が５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ部分を有し、レンズ部分は、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造を含んでおり、レンズ部品は、樹脂が流し込まれるゲートにおいて硬化したゲート痕、及びゲート痕が設けられた面を有し、当該面の面積に対するゲート痕の面積の割合が５０％以上且つ１００％以下である。

図１は、第１実施形態の光通信用部品のレンズ部品を示す斜視図である。 図２Ａは、図１のレンズ部品の正面図である。 図２Ｂは、図１のレンズ部品の平面図である。 図３は、図１のレンズ部品のレンズ部分を示す横断面図である。 図４は、図３のレンズ部分を拡大した横断面図である。 図５は、図１のレンズ部品の樹脂と金型を示す断面図である。 図６は、図５の金型のランナー及びゲートを模式的に示す図である。 図７は、第２実施形態の光通信用部品である光コネクタを示す側断面図である。 図８は、第３実施形態のレンズアレイを示す断面図である。 図９は、第４実施形態のレンズモジュールを示す断面図である。 図１０は、図９のレンズモジュールを拡大した断面図である。 図１１は、レンズ部材におけるレンズ径、周期的凹凸構造が形成されている範囲、及びビーム径の関係を示す図である。

［本開示が解決しようとする課題］
空間結合型の光コネクタでは、光ファイバ同士を接触させるＰＣ（Physical Contact）型の光コネクタと比較して、屈折率が異なる界面によってフレネル損失が大きくなる傾向がある。よって、空間結合型の光コネクタは、ＰＣ型の光コネクタよりもフレネル反射が生じやすいので、光損失が大きくなるという問題が発生しうる。

本開示の一側面は、光損失を抑制することができる光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品を提供することを目的とする。

［本開示の効果］
本開示の一側面によれば、光損失を抑制することができる。

［実施形態の説明］
最初に、本願開示の実施形態の内容を列記して説明する。実施形態に係る光通信用部品の製造方法は、空間結合型の光通信用部品の製造方法であって、深さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造を有すると共に、直径が５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ駒部分を備えた金型のキャビティにゲートから樹脂を注入する工程と、樹脂を硬化してレンズ部品を形成する工程と、を備え、キャビティの断面積に対するゲートの断面積の割合が５０％以上且つ１００％以下である。

実施形態に係る光通信用部品は、空間結合型の光通信用部品であって、レンズ部品を備え、レンズ部品は、直径が５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ部分を有し、レンズ部分は、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造を含んでおり、レンズ部品は、樹脂が流し込まれるゲートにおいて硬化したゲート痕、及びゲート痕が設けられた面を有し、当該面に対するゲート痕の面積の割合が５０％以上且つ１００％以下である。

この光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品では、直径が５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ部分が設けられる。レンズ部分は、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造を含む。レンズ部分の周期的凹凸構造がモスアイ構造として機能することによりレンズ部分の表面におけるフレネル反射を抑えることができる。よって、光損失を抑制することができる。また、樹脂が流し込まれるゲートの断面積は、キャビティの断面積の５０％以上且つ１００％以下である。よって、光通信用部品のゲート痕が設けられる面の面積に対するゲート痕の面積の割合が５０％以上且つ１００％以下となる。従って、樹脂が流れるゲートの断面積を大きくすることができるので、液状の樹脂をレンズ駒部分の周期的凹凸構造まで確実に流し込むことができる。すなわち、液状の樹脂の流動性を高めることができる。よって、液状の樹脂が硬化する前に確実に樹脂を周期的凹凸構造に流し込むことができるので、ナノオーダーの周期的凹凸構造の転写性を高めることができる。従って、レンズ部分に確実にモスアイ構造を作り込むことができる。

また、レンズ部品の体積は９ｍｍ^３以上且つ３５０ｍｍ^３以下であってもよい。このように小型のレンズ部品を備えた光通信用部品であってもレンズ部分に確実にモスアイ構造を転写することができる。よって、フレネル反射を抑えることにより光損失を抑制することが可能なレンズ部品を形成することができる。

また、前述の光通信用部品は、光ファイバと、光ファイバを保持する光ファイバ保持部材と、屈折率を整合する屈折率整合層と、を更に備え、光ファイバ保持部材は、光ファイバを保持する光ファイバ保持孔と、位置決めを行うガイドピンが挿入されるガイド孔と、を有し、光ファイバは、光ファイバ保持部材に固定されており、光ファイバの先端面は、屈折率整合層を介して、レンズ部分と光結合しており、ガイド孔、及びレンズ部品に形成された孔にガイドピンが挿入されることにより位置決めがなされてもよい。この場合、モスアイ構造の転写性が高められ且つ光損失が抑制された構成を光ファイバ、光ファイバ保持部材及び屈折率整合層を備えた光通信用部品に応用することができる。

また、レンズ部品は、レンズ部分よりも端部寄りの位置に当接面を有し、ガイド孔は、当接面に形成されていてもよい。この場合、当接面がレンズ部分よりも端部寄りに設けられることにより、レンズ部分を非接触とすることができるので、光の空間結合を実現させることができる。

また、レンズ部品の材料は、光ファイバ保持部材の材料と同一であってもよい。この場合、レンズ部品の熱膨張率が光ファイバ保持部材の熱膨張率と同一になる。従って、温度変化によってレンズ部品と光ファイバ保持部材との位置がずれることを抑制することができる。よって、温度変化による光の軸ずれを防止することができる。

また、屈折率整合層の厚さが５０μｍ以下であってもよい。この場合、屈折率整合層の厚さが薄いので、光ファイバの光の接続方向における位置ずれを抑制することができる。

また、レンズ部品は、複数のレンズ部分を備えてもよい。この場合、複数のレンズ部分を備え、多心の光通信用部品とすることにより、接続時に要する押圧力を低減することができる。従って、多心の光通信用部品を効率よく接続することができる。

また、レンズ部品は、外周部に周期的凹凸構造がない領域を有してもよい。この場合、外周部に周期的凹凸構造がない領域が設けられることにより、レンズ部品における位置合わせを高精度に行うことができる。

また、前述した光通信用部品は光コネクタであってもよい。この場合、フレネル損失が小さい空間結合型の光コネクタとすることができる。

また、前述したレンズ部品は、光導波路と、光導波路とは別の光導波路と、を光結合するレンズアレイであってもよい。この場合、フレネル損失が小さい空間結合型のレンズアレイとすることができる。

また、レンズ部品は、光導波路と受発光素子とを光結合するレンズモジュールであってもよい。この場合、フレネル損失が小さい空間結合型のレンズモジュールとすることができる。

［実施形態の詳細］
以下では、実施形態に係る光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品の具体例を図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の例示に限定されるものではなく、請求の範囲に示され、請求の範囲と均等の範囲における全ての変更が含まれることが意図される。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解を容易にするため一部を簡略化又は誇張して描いており、寸法等は図面に記載のものに限定されない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る光通信用部品のレンズ部品１を示す斜視図である。図２Ａは、レンズ部品１を示す正面図である。図２Ｂは、レンズ部品１を示す平面図である。光通信用部品は、例えば、レンズ部品１とＭＴフェルールを備えており、レンズ部品１は、ＭＴフェルール及び相手側コネクタと接続方向である方向Ｄ１に沿って接続する。レンズ部品１は、ＭＴフェルールと相手側コネクタの間に介在することにより、相手側コネクタと光接続する空間結合型の光コネクタを構成する。

レンズ部品１は、例えば、通信用レンズ部品である。レンズ部品１は、略直方体状の外観を呈する。レンズ部品１の体積は、例えば、９ｍｍ^３以上且つ３５０ｍｍ^３以下であり、レンズ部品１は小型とされている。レンズ部品１は、波長が７５０ｎｍ以上且つ１６５０ｎｍ以下である光に対して高い透過率を有する透明樹脂によって構成されている。レンズ部品１は、相手側コネクタに当接する当接面である端面２ａと、端面２ａの方向Ｄ１の反対側に位置する後端面２ｂと、端面２ａ及び後端面２ｂを互いに接続する一対の側面２ｃ、上面２ｄ及び底面２ｅを有する。

端面２ａは、例えば、方向Ｄ１に直交する平面に沿って延びる長方形状とされている。端面２ａは、例えば、方向Ｄ１に交差する方向Ｄ２に延びる長辺と、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に交差する方向Ｄ３に延びる短辺とを有する。例えば、方向Ｄ２は方向Ｄ１に直交しており、方向Ｄ３は方向Ｄ１及び方向Ｄ２に延びる平面に直交している。

端面２ａには、方向Ｄ１に矩形状に窪む凹部２ｆが設けられており、凹部２ｆの底面には、複数（例えば１２）のレンズ部分３が形成されている。凹部２ｆが設けられることにより、レンズ部分３よりもレンズ部品１の端部寄りの位置に端面２ａが設けられる。レンズ部分３は、レンズ部品１と一体とされた凸レンズである。複数のレンズ部分３は、方向Ｄ２に沿って配列されている。凹部２ｆの方向Ｄ２の両端側それぞれには、レンズ部品１と相手側コネクタとの位置決めを行うガイドピンが挿入されるガイド孔４（レンズ部品に形成された孔）が設けられている。

後端面２ｂには、例えば、前述したＭＴフェルールが対向する。後端面２ｂ、側面２ｃ、上面２ｄ及び底面２ｅは、例えば、共に矩形状とされている。上面２ｄには、ゲート痕２ｇが設けられる。ゲート痕２ｇは、レンズ部品１が製造されるときに、レンズ部品１を構成する樹脂が流し込まれるゲートにおいて硬化した部分である。ゲート痕２ｇは、例えば、後端面２ｂ側に設けられており、上面２ｄに対して矩形状に突出している。例えば、ゲート痕２ｇは、上面２ｄの方向Ｄ２の全体に延びている。

本実施形態では、平面視における（方向Ｄ３から見たときの）ゲート痕２ｇの形状は長方形状とされている。ゲート痕２ｇは、後端面２ｂから端面２ａに向かって延びる短辺と、後端面２ｂに沿って延びる長辺とを有する。ゲート痕２ｇの２つの長辺の一方は後端面２ｂに一致している。

ゲート痕２ｇの２つの長辺の他方は、上面２ｄの短辺の中点よりも端面２ａ側に位置する。また、ゲート痕２ｇの短辺のそれぞれは、例えば、各側面２ｃに一致している。よって、ゲート痕２ｇが設けられる上面２ｄの面積Ａに対するゲート痕２ｇの面積Ｂの割合は５０％以上且つ１００％以下である。なお、ゲート痕２ｇの形状及び大きさは適宜変更可能である。

図３は、レンズ部分３を示す横断面図である。図４は、１つのレンズ部分３を拡大した断面図である。レンズ部分３は、例えば、半球状に突出しており、レンズ部分３の直径Ｒは５０μｍ以上且つ６００μｍ以下である。各レンズ部分３は、その表面に複数の凸部３ａが並設された周期的凹凸構造３Ａを備える。周期的凹凸構造３Ａはレンズ部分３のモスアイ構造に相当する。

レンズ部分３が周期的凹凸構造３Ａを備えることにより、レンズ部分３を通る光の屈折率は、凸部３ａの頂部から凸部３ａの根元側に向かうに従って連続的に変化する。凸部３ａの高さＨ及び間隔Ｐは、１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下である。また、レンズ部分３を通る光の通信波長は、例えば、８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ又は１５５０ｎｍであり、凸部３ａの間隔Ｐ及び高さＨは、当該通信波長の１／４以上且つ１／２以下であってもよい。

次に、レンズ部品１を製造する金型５について説明する。図５は、レンズ部品１の金型５とレンズ部品１を構成する樹脂Ｃを示す横断面図である。図６は、金型５を模式的に示す図である。金型５は、高温且つ液状にされた樹脂Ｃが通るランナー６ａ，６ｂと、ゲート７と、キャビティ８とを備える。

また、図３〜図５に示されるように、金型５のキャビティ８は、直径Ｒが５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ駒部分８ａを有し、レンズ駒部分８ａは、深さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造８ｂを備える。レンズ駒部分８ａの形状及び大きさは、レンズ部分３の形状及び大きさに対応している。また、周期的凹凸構造８ｂの形状及び大きさは、レンズ部分３の周期的凹凸構造３Ａの形状及び大きさに対応しており、周期的凹凸構造８ｂの深さ及び間隔のそれぞれは、周期的凹凸構造３Ａの高さＨ及び間隔Ｐのそれぞれと同一である。

次に、レンズ部品１を備えた光通信用部品の製造方法の一例を説明する。まず、前述したキャビティ８に対し、ガイド孔４を形成するピン８ｃを配置した後、図５及び図６に示されるように、液状の樹脂Ｃをランナー６ａ，６ｂ及びゲート７を介して注入する（ゲートから樹脂を注入する工程）。このとき、樹脂Ｃを加熱すると共に金型５を加熱し、例えば樹脂Ｃの温度を金型５の温度よりも高くする。

前述したようにレンズ部品１はナノオーダーの周期的凹凸構造３Ａを有する。よって、キャビティ８の周期的凹凸構造８ｂに樹脂Ｃを注入して周期的凹凸構造３Ａを確実に形成するためには、樹脂Ｃの流動性が重要である。樹脂Ｃの流動性は、樹脂Ｃの粘度、金型５の温度、樹脂Ｃの温度、ランナー６ａ，６ｂの大きさ、及びゲート７の大きさと関連がある。

樹脂Ｃの温度及び金型５の温度は高い方が好ましい。しかしながら、これらの温度がガラス転移点（Ｔｇ）に近い場合、レンズ部品１の取り出し時の変形、及び金型５への樹脂残りが懸念される。よって、樹脂Ｃの温度及び金型５の温度は、ガラス転移点以下であることが好ましい。

本実施形態では、ランナー６ａ，６ｂ及びゲート７の大きさが拡大されることによって、樹脂Ｃの流動性が向上している。具体的には、樹脂Ｃが流れる方向から見たときのキャビティ８の断面積Ｅ１に対するゲート７の断面積Ｆ１の割合は、５０％以上且つ１００％以下とされている。

よって、樹脂Ｃの温度が低下する前に樹脂Ｃをキャビティ８に注入することができるので周期的凹凸構造３Ａの転写性が向上する。また、ゲート７に存在する樹脂Ｃが硬化することによってレンズ部品１の上面２ｄのゲート痕２ｇが形成される。前述したように、ゲート痕２ｇは、上面２ｄに形成されるが、側面２ｃ又は底面２ｅに形成されてもよい。すなわち、ゲート痕２ｇは、方向Ｄ１に直交する面以外の面に形成されてもよい。なお、レンズ部品１の端面２ａ及び後端面２ｂは、それぞれ、相手側コネクタ及びＭＴフェルールに接続する部分であるため、端面２ａ及び後端面２ｂにゲート痕２ｇを形成することはできない。

以上のように構成されたゲート７及びキャビティ８にランナー６ａ，６ｂから高温の樹脂Ｃを注入する。キャビティ８に注入された樹脂Ｃが硬化することにより、レンズ部品１が形成される（レンズ部品を形成する工程）。そして、硬化した樹脂Ｃ（レンズ部品１）からピン８ｃを引き抜き、金型５から硬化したレンズ部品１を取り出した後に、レンズ部品１を例えばＭＴフェルールに接続して光通信用部品が完成する。

次に、本実施形態に係る光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品から得られる作用効果について説明する。

本実施形態に係る光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品では、直径Ｒが５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ部分３が設けられる。レンズ部分３は、高さＨ及び間隔Ｐが１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造３Ａを含む。レンズ部分３の周期的凹凸構造３Ａがモスアイ構造として機能することによりレンズ部分３の表面におけるフレネル反射を抑えることができる。よって、光損失を抑えることができる。

また、樹脂Ｃが流し込まれるゲート７の断面積Ｆ１は、キャビティ８の断面積Ｅ１の５０％以上且つ１００％以下である。よって、ゲート痕２ｇが設けられる上面２ｄの面積Ａに対するゲート痕２ｇの面積Ｂの割合は５０％以上且つ１００％以下となる。従って、樹脂Ｃが流れるゲート７の断面積を大きくすることができるので、液状の樹脂Ｃをレンズ駒部分８ａの周期的凹凸構造８ｂまで確実に流し込むことができる。

すなわち、液状の樹脂Ｃの流動性を高めることができるので、液状の樹脂Ｃが硬化する前に確実に樹脂Ｃを周期的凹凸構造８ｂに流し込むことができる。よって、ナノオーダーの周期的凹凸構造３Ａの転写性を高めることができるので、レンズ部分３に確実にモスアイ構造を作り込むことができる。

また、レンズ部品１の体積は９ｍｍ^３以上且つ３５０ｍｍ^３以下である。このように小型のレンズ部品１を備えた光通信用部品であってもレンズ部分３に確実にモスアイ構造を転写することができる。よって、フレネル反射を抑えることにより光損失を抑制することが可能なレンズ部品１を形成することができる。

また、レンズ部品１は、レンズ部分３よりも端部寄りの位置に当接面である端面２ａを有し、ガイド孔４は、端面２ａに形成されている。よって、端面２ａがレンズ部分３よりも端部寄りに設けられることにより、レンズ部分３を非接触とすることができるので、光の空間結合を実現させることができる。

また、レンズ部品１は、複数のレンズ部分３を備える。よって、レンズ部品１は、複数のレンズ部分３を備え、多心の光通信用部品であることにより、接続時に要する押圧力を低減することができる。従って、多心の光通信用部品を効率よく接続することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る光通信用部品について図７を参照しながら説明する。図７は、第２実施形態に係る光通信用部品である光コネクタ１０を示す側断面図である。光コネクタ１０は、第１実施形態のレンズ部品１と、光ファイバ１１と、光ファイバ１１を保持する光ファイバ保持部材１２と、屈折率を整合する屈折率整合層１３とを備える。以降の説明では、第１実施形態と重複する説明を適宜省略する。

光ファイバ保持部材１２は、例えば、光ファイバ１１を保持するフェルールである。光ファイバ保持部材１２の材料は、例えば、透明樹脂であってもよいし、ＰＰＳ等の樹脂にガラスが含まれたものであってもよい。また、光ファイバ保持部材１２の熱膨張率は、レンズ部品１の熱膨張率と同等（例えば同じオーダー）であってもよい。本実施形態では、光ファイバ保持部材１２の材料は、レンズ部品１の材料と同一である。

光ファイバ保持部材１２は、屈折率整合層１３に接触する光学端面１２ｃを備えており、屈折率整合層１３は、光学端面１２ｃとレンズ部品１の後端面２ｂの間に設けられる。屈折率整合層１３の方向Ｄ１の厚さＴは、例えば、１μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、また、２０μｍ以上且つ５０μｍ以下であってもよい。光ファイバ１１は、屈折率整合層１３に接触する先端面１１ａを有し、先端面１１ａは屈折率整合層１３を介してレンズ部分３と光結合する。

屈折率整合層１３は、光ファイバ１１とレンズ部品１の間において屈折率の整合を行う。すなわち、光ファイバ１１とレンズ部品１の間に屈折率の差が大きくなる空気層が含まれないようにする。従って、屈折率整合層１３の屈折率は、光ファイバ１１の屈折率とレンズ部品１の屈折率との間の値の屈折率であることが好ましい。屈折率整合層１３は、例えば、屈折率整合シート、接着剤又はマッチングジェルである。なお、光学端面１２ｃと後端面２ｂの間に屈折率整合層１３が挟み込まれ、挟み込まれた屈折率整合層１３が接着剤によって接着されてもよい。

光ファイバ保持部材１２は、方向Ｄ１に延びる光ファイバ保持孔１２ａを備えており、光ファイバ保持孔１２ａに光ファイバ１１が挿入されることによって光ファイバ１１が光ファイバ保持孔１２ａに保持される。方向Ｄ１は、光ファイバ保持孔１２ａの中心軸方向、及び光ファイバ１１の光軸方向に一致する。

光ファイバ１１及び光ファイバ保持孔１２ａは、レンズ部品１のレンズ部分３に対応して設けられる。光ファイバ１１は、発散光である光Ｌ１を出射し、レンズ部分３は光Ｌ１をコリメート光に変換する。また、レンズ部分３は、相手側コネクタから入射したコリメート光を収束光である光Ｌ１に変換し、光Ｌ１を光ファイバ１１の先端面１１ａに入射してもよい。

光ファイバ１１は、例えばシングルモードファイバであるが、マルチモードファイバであってもよい。光ファイバ１１がシングルモードファイバである場合、より効果的に接続損失（光ファイバ１１とレンズ部品１との光損失、及び光コネクタ１０と別の光コネクタとの接続損失）を抑制することが可能である。例えば、複数のレンズ部分３、及び複数の光ファイバ１１は、方向Ｄ２（図７の紙面に直交する方向）に沿って配列されている。

光ファイバ１１の方向Ｄ２の両端側それぞれには、光コネクタ１０と相手側コネクタとの位置決めを行うガイドピンが挿入されるガイド孔１２ｂが形成されている。ガイド孔１２ｂは、レンズ部品１のガイド孔４に連通している。よって、ガイド孔４及びガイド孔１２ｂにガイドピンが挿入されることにより、相手側コネクタに対するレンズ部品１及び光ファイバ保持部材１２の位置決めがなされる。

また、光ファイバ保持部材１２は、例えば、前述したレンズ部品１の製造方法と同様に製造される。光ファイバ保持部材１２は、例えば、金型５によって製造され、この場合、ゲート７における樹脂Ｃの硬化によって形成されるゲート痕は、光学端面１２ｃ以外の面（例えば、一対の側面１２ｄのいずれか、又は光学端面１２ｃの反対側を向く後端面）に形成される。

以上のように、第２実施形態に係る光通信用部品はレンズ部品１を備えた光コネクタ１０である。従って、フレネル損失が小さい空間結合型の光コネクタ１０とすることができる。また、光コネクタ１０では、光ファイバ１１が光ファイバ保持部材１２に固定されており、光ファイバ１１の先端面１１ａは、屈折率整合層１３を介してレンズ部分３と光結合しており、ガイド孔１２ｂ、及びレンズ部品１に設けられたガイド孔４にガイドピンが挿入されることにより位置決めがなされる。よって、モスアイ構造の転写性が高められ且つ光損失が抑制された構成を、光ファイバ１１、光ファイバ保持部材１２及び屈折率整合層１３を備えた光コネクタ１０に応用することができる。

また、レンズ部品１の材料は、光ファイバ保持部材１２の材料と同一である。よって、レンズ部品１の熱膨張率は光ファイバ保持部材１２の熱膨張率と同一になる。従って、温度変化によってレンズ部品１と光ファイバ保持部材１２との位置がずれることを抑制することができるので、温度変化による光Ｌ１の軸ずれを防止することができる。

また、光コネクタ１０は、屈折率整合層１３を備える。屈折率整合層１３を備えることにより、光ファイバ１１とレンズ部品１との屈折率の整合を図ることができる。従って、光ファイバ１１とレンズ部品１との接続損失を低減することができる。また、屈折率整合層１３の厚さＴは、５０μｍ以下である。よって、屈折率整合層１３の厚さＴが薄いので、光ファイバ１１の光Ｌ１の接続方向（方向Ｄ１）における位置ずれを抑制することができる。

（第３実施形態）
続いて、第３実施形態について図８を参照しながら説明する。第３実施形態において、レンズ部品は、前述した複数のレンズ部分３が並設されたレンズアレイ２１である。図８以降の図では、理解しやすくするために、レンズ部分３を備えたレンズ部品、及びその周辺の構成を簡略化して図示している。

レンズアレイ２１は、例えば、基板２２上に設けられた第１光導波路２３と、保持部材２４に保持された第２光導波路２５とを光結合する。第１光導波路２３は、第１光導波路２３を通る光Ｌ２の光軸をレンズアレイ２１に向かって曲げる傾斜面２３ａを有する。傾斜面２３ａは、方向Ｄ３に延びる光Ｌ２を方向Ｄ１に反射する。

レンズアレイ２１と第１光導波路２３との間には、例えば、屈折率整合層２６が介在する。レンズアレイ２１の材料は、例えば、前述したレンズ部品１の材料と同一である。屈折率整合層２６は、前述した屈折率整合層１３と同様の構成を備える。レンズアレイ２１の複数のレンズ部分３は、方向Ｄ２（図８の紙面に直交する方向）に沿って配列されている。

複数のレンズ部分３は、レンズアレイ２１の保持部材２４に対向する面２１ａに対して方向Ｄ１に窪んだ凹部２１ｂの底面２１ｃに設けられる。従って、第１光導波路２３と第２光導波路２５とは空間Ｋ１を介して光結合する。保持部材２４は、例えば、光ファイバ保持部材１２と同様の構成を備えており、第２光導波路２５は光ファイバ１１と同様であってもよい。

レンズアレイ２１は、レンズ部品１の製造方法と同様に製造される。レンズアレイ２１は、例えば、金型５によって製造される。具体的には、レンズアレイ２１は、断面積Ｆ２がキャビティ８の断面積Ｅ２の５０％以上且つ１００％以下とされたゲート７から樹脂Ｃを注入し、この樹脂Ｃの硬化によって形成される。ゲート７における樹脂Ｃの硬化によって形成されるゲート痕は、面２１ａ及び底面２１ｃ以外の面（例えば図８の紙面に直交する方向、又は図８の左右方向に向けられる面）に形成される。

以上、第３実施形態において、レンズ部品は、第１光導波路２３と、第１光導波路２３とは別の第２光導波路２５と、を光結合するレンズアレイ２１である。レンズアレイ２１がレンズ部分３を備えることにより、フレネル損失が小さい空間結合型のレンズアレイ２１とすることができる。また、レンズアレイ２１は、第１実施形態のレンズ部分３を備えるので、レンズ部分３の表面におけるフレネル反射を抑えることができる。

更に、樹脂Ｃが流し込まれるゲート７の断面積Ｆ２がキャビティ８の断面積Ｅ２の５０％以上且つ１００％以下であるため、樹脂Ｃの流動性を高めることができる。従って、ナノオーダーの周期的凹凸構造３Ａの転写性を高めることができるので第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図９及び図１０を参照しながら説明する。第４実施形態では、レンズ部品は、複数のレンズ部分が並設されたレンズモジュール３１である。レンズモジュール３１は、例えば、基板３２上に設けられた受発光素子３３と、保持部材３４に保持された光導波路３５とを光結合する。

受発光素子３３は、基板３２に実装されている。受発光素子３３は、光信号を電気信号に変換する受光素子、又は電気信号を光信号に変換する発光素子である。受発光素子３３としては、受光素子であるＰＤ（Photo Diode）、又は、発光素子であるＬＤ（Laser Diode）若しくはＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が挙げられる。受発光素子３３は、光Ｌ３を受光、又は光Ｌ３を発光する。

レンズモジュール３１の材料は、例えば、前述したレンズ部品１の材料と同一である。レンズモジュール３１は、受発光素子３３に対向する第１レンズ部分３１ａと、光導波路３５に対向する第２レンズ部分３１ｂと、光Ｌ３の光路における第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂの間に位置する傾斜面３１ｃと、を有する。

例えば、レンズモジュール３１は、方向Ｄ２（図９及び図１０の紙面に直交する方向）に並設された複数の第１レンズ部分３１ａ及び複数の第２レンズ部分３１ｂを備える。複数の受発光素子３３は方向Ｄ２に沿って設けられており、複数の受発光素子３３が第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂに対応している。

第１レンズ部分３１ａを通る光Ｌ３は、傾斜面３１ｃにおいて曲げられて第２レンズ部分３１ｂに入射する。例えば、受発光素子３３からの発散光である光Ｌ３は、第１レンズ部分３１ａによってコリメート光に変換され、傾斜面３１ｃにおいて反射し、第２レンズ部分３１ｂによって収束光とされて光導波路３５に入射する。一方、光導波路３５からの発散光は、第２レンズ部分３１ｂでコリメート光に変換され、傾斜面３１ｃにおいて反射し、第１レンズ部分３１ａにおいて収束光とされて受発光素子３３に入射する。複数の第１レンズ部分３１ａは、レンズモジュール３１の基板３２に対向する面３１ｄに対して方向Ｄ１に窪んだ凹部３１ｅの底面３１ｆに設けられる。従って、各第１レンズ部分３１ａと各受発光素子３３とは空間Ｋ２を介して光結合する。

第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂのそれぞれは、例えば、前述したレンズ部分３と同様の構成を備える。すなわち、第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂのそれぞれは、周期的凹凸構造３Ａと同様の周期的凹凸構造を備える。また、保持部材３４及び光導波路３５のそれぞれは、光ファイバ保持部材１２及び光ファイバ１１のそれぞれと同様の構成を備えていてもよい。

レンズモジュール３１は、レンズ部品１と同様に製造され、例えば金型５によって製造される。レンズモジュール３１は、断面積Ｆ３がキャビティ８の断面積Ｅ３の５０％以上且つ１００％以下とされたゲート７から樹脂Ｃを注入し、樹脂Ｃが硬化することによって形成される。樹脂Ｃの硬化によって形成されるゲート痕は、光Ｌ３が通る面以外の面（例えば、図１０の紙面直交方向の手前側又は奥側に向けられる面）に形成される。

以上、第４実施形態では、レンズ部品は、光導波路３５と受発光素子３３とを光結合するレンズモジュール３１である。レンズモジュール３１がレンズ部分３と同様の第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂを備えることにより、フレネル損失が小さい空間結合型のレンズモジュール３１とすることができる。

従って、第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂそれぞれの表面におけるフレネル反射を抑えることができる。また、樹脂Ｃが流し込まれるゲート７の断面積Ｆ３がキャビティ８の断面積Ｅ３の５０％以上且つ１００％以下であるため、樹脂Ｃの流動性を高めると共に、第１レンズ部分３１ａ及び第２レンズ部分３１ｂにおける周期的凹凸構造の転写性を高めることができる。従って、第１実施形態と同様の効果が得られる。

以上、実施形態に係る光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品について説明したが、本開示に係る光通信用部品の製造方法、及び光通信用部品は、前述の各実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、前述の実施形態では、ランナー６ａ，６ｂ、ゲート７及びキャビティ８を備えた金型５について説明したが、光通信用部品を製造する金型の構成は適宜変更可能である。

また、前述の実施形態では、周期的凹凸構造３Ａを備えるレンズ部分３がレンズ部品１に一体化された例について説明したが、周期的凹凸構造を備えるレンズ部分は、レンズ部品とは別部品とされたレンズ部材であってもよい。この場合、一体化されているレンズ部品と比較して、レンズ部材と光導波路との相対的な位置合わせを高精度に行うことができる。

例えば、図１１に示されるように、レンズ部品とは別部品とされたレンズ部材４１は、通信用レンズであり、周期的凹凸構造３Ａと同様の周期的凹凸構造を範囲Ｘに備える。一般的に、通信用レンズの位置の精度は光の接続損失に直接影響する。このため、例えば光学顕微鏡を用いてレンズのエッジ（外周）部分の位置を高精度に計測することが必要となる。しかしながら、周期的凹凸構造がレンズのエッジ部分に形成されている場合、エッジ部分が不鮮明となりうるため位置の計測が困難となる場合がある。

従って、図１１に示される例では、レンズ部材４１を通る光のビーム径をＶ１、レンズ部材４１の周期的凹凸構造が形成されている範囲Ｘの直径をＶ２、レンズ部材４１の直径をＶ３、とすると、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３の関係を満たす。Ｖ１＜Ｖ２の関係を満たすことにより、レンズ部材４１を通る光のフレネル反射を一層効果的に抑制することができる。

また、Ｖ２＜Ｖ３を満たすことにより、範囲Ｘよりもエッジ側に周期的凹凸構造が形成されない、すなわち、外周部に周期的凹凸構造がない領域を有するので、レンズ部材４１の形状評価、及びレンズ部材４１の位置計測を容易に且つ高精度に行うことができる。なお、範囲Ｘよりもエッジ側の周期的凹凸構造が形成されない箇所は、例えば、レンズ駒部分にマスクをかけることによって形成される。

また、前述の実施形態では、複数のレンズ部分３を備えたレンズ部品１について説明したが、レンズ部分の数は、１つであってもよく適宜変更可能である。更に、光コネクタ１０は、屈折率整合層１３を備えていたが、屈折率整合層は省略することも可能である。この場合、レンズ部品１、光ファイバ１１及び光ファイバ保持部材１２が一体化された光コネクタ１０を金型５によって前述した製造方法と同様に製造することができる。

更に、レンズ部品とは別部品とされたレンズ部材４１について、外周部に周期的凹凸構造がない例を説明したが、レンズ部分３が一体化されているレンズ部品１について、レンズ部分３が外周部に周期的凹凸構造がない領域を有していてもよい。この場合にも、光ファイバ１１とレンズ部品１との位置合わせを高精度に行うことができるという効果が得られる。以上、光通信用部品を構成する各部品の材料、形状、大きさ、数及び配置態様は適宜変更可能であり、光通信用部品の製造方法における各工程の内容及び順序については適宜変更可能である。

１…レンズ部品、２ａ…端面、２ｂ…後端面、２ｃ…側面、２ｄ…上面、２ｅ…底面、２ｆ…凹部、２ｇ…ゲート痕、３…レンズ部分、３Ａ…周期的凹凸構造、３ａ…凸部、４…ガイド孔（孔）、５…金型、６ａ，６ｂ…ランナー、７…ゲート、８…キャビティ、８ａ…レンズ駒部分、８ｂ…周期的凹凸構造、８ｃ…ピン、１０…光コネクタ（光通信用部品）、１１…光ファイバ、１１ａ…先端面、１２…光ファイバ保持部材、１２ａ…光ファイバ保持孔、１２ｂ…ガイド孔、１２ｃ…光学端面、１２ｄ…側面、１３，２６…屈折率整合層、２１…レンズアレイ、２１ａ…面、２１ｂ…凹部、２１ｃ…底面、２２，３２…基板、２３…第１光導波路、２３ａ…傾斜面、２４，３４…保持部材、２５…第２光導波路、３１…レンズモジュール、３１ａ…第１レンズ部分、３１ｂ…第２レンズ部分、３１ｃ…傾斜面、３１ｄ…面、３１ｅ…凹部、３１ｆ…底面、３３…受発光素子、３５…光導波路、４１…レンズ部材、Ａ，Ｂ…面積、Ｃ…樹脂、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…方向、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３…断面積、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…断面積、Ｋ１，Ｋ２…空間、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…光、Ｐ…間隔、Ｒ…直径、Ｘ…範囲。

Claims (13)

1. 空間結合型の光通信用部品の製造方法であって、
   深さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造を有すると共に、直径が５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ駒部分を備えた金型のキャビティにゲートから樹脂を注入する工程と、
   前記樹脂を硬化してレンズ部品を形成する工程と、
   を備え、
   前記キャビティの断面積に対する前記ゲートの断面積の割合が５０％以上且つ１００％以下である、
   光通信用部品の製造方法。
2. 前記レンズ部品の体積は９ｍｍ^３以上且つ３５０ｍｍ^３以下である、
   請求項１に記載の光通信用部品の製造方法。
3. 空間結合型の光通信用部品であって、
   レンズ部品を備え、
   前記レンズ部品は、直径が５０μｍ以上且つ６００μｍ以下とされたレンズ部分を有し、
   前記レンズ部分は、高さ及び間隔が１００ｎｍ以上且つ１０００ｎｍ以下とされた周期的凹凸構造を含んでおり、
   前記レンズ部品は、樹脂が流し込まれるゲートにおいて硬化したゲート痕、及び前記ゲート痕が設けられた面を有し、
   前記面の面積に対する前記ゲート痕の面積の割合が５０％以上且つ１００％以下である、
   光通信用部品。
4. 光ファイバと、前記光ファイバを保持する光ファイバ保持部材と、屈折率を整合する屈折率整合層と、を更に備え、
   前記光ファイバ保持部材は、前記光ファイバを保持する光ファイバ保持孔と、位置決めを行うガイドピンが挿入されるガイド孔と、を有し、
   前記光ファイバは、前記光ファイバ保持部材に固定されており、
   前記光ファイバの先端面は、前記屈折率整合層を介して、前記レンズ部分と光結合しており、
   前記ガイド孔、及び前記レンズ部品に形成された孔に前記ガイドピンが挿入されることにより位置決めがなされる、
   請求項３に記載の光通信用部品。
5. 前記レンズ部品の体積は９ｍｍ^３以上且つ３５０ｍｍ^３以下である、
   請求項３又は４に記載の光通信用部品。
6. 前記レンズ部品は、前記レンズ部分よりも端部寄りの位置に当接面を有し、前記ガイド孔は、前記当接面に形成されている、
   請求項４に記載の光通信用部品。
7. 前記レンズ部品の材料は、前記光ファイバ保持部材の材料と同一である、
   請求項４に記載の光通信用部品。
8. 前記屈折率整合層の厚さが５０μｍ以下である、
   請求項４に記載の光通信用部品。
9. 前記レンズ部品は、複数の前記レンズ部分を備える、
   請求項３〜８のいずれか一項に記載の光通信用部品。
10. 前記レンズ部品は、外周部に前記周期的凹凸構造がない領域を有する、
    請求項３〜９のいずれか一項に記載の光通信用部品。
11. 前記光通信用部品は光コネクタである、
    請求項３〜１０のいずれか一項に記載の光通信用部品。
12. 前記レンズ部品は、光導波路と、前記光導波路とは別の光導波路と、を光結合するレンズアレイである、
    請求項３に記載の光通信用部品。
13. 前記レンズ部品は、光導波路と受発光素子とを光結合するレンズモジュールである、
    請求項３に記載の光通信用部品。

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