WO2021005694A1

WO2021005694A1 - 光ファイバアレイ及びその接続方法

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Publication number: WO2021005694A1
Application number: PCT/JP2019/027045
Authority: WO
Inventors: 山田　貴; 雄一郎伊熊
Original assignee: 日本電信電話株式会社
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2021-01-14
Also published as: US12038614B2; JPWO2021005694A1; JP7364929B2; US20220357526A1

Abstract

接続相手側基板への複雑な作製工程、及び手間の掛かるコア（２Ａ）の拡散融着を要することなく、簡単に接続相手側基板の光導波路（２）のコア（２Ａ）に光接続することが可能な光ファイバアレイ（１０Ａ）を提供する。アレイ（１０Ｂ）は、下側基板（５）に設けられた光ファイバ（４）を位置決めするための溝（５Ａ）にファイバ（４）の被覆の除去した箇所の露呈部（４Ａ）が装着される。また、露呈部（４Ａ）がリッド（６）により抑え付けられる。ファイバ（４）の被覆の部分は、露呈部（４Ａ）の装着状態で溝（５Ａ）と段差を成すように基板（５）に設けられた凹部（５Ｂ）の平坦面上に載置される。ファイバ（４）の露呈部（４Ａ）の先端部分は、内部を通る光ビームを集光してＭＦＤを小さく変換する集光部を有する。この集光部は、光導波路（２）のコア（２Ａ）との間で光学的な調芯に供され、切削加工されたレンズ形状部（４´）である。

Description

光ファイバアレイ及びその接続方法

　本発明は、微小な光ビーム径を有する光素子に光信号送受信用光ファイバを接続する際の光接続損失を低減するために有効な光ファイバアレイ及びその接続方法に関する。

　近年、光通信方式の多様化、通信容量の大容量化に伴い、高速な光信号処理を可能とする高機能光モジュールの開発が必要となっている。例えば１００Ｇｂｉｔ／Ｓ超の伝送システムでは、超高速デジタル信号処理を取り入れたデジタルコヒーレント技術により、伝送距離の延伸化が可能となっている。ところが、係る伝送システムは、偏波多重及び多値変調技術を用いているため、変復調器が複雑な構成となるため、光集積技術の高精度化が求められている。

　デジタルコヒーレント技術を導入した小型トランシーバのキーとなる光モジュールは、光の強度と位相とを同時に変調可能なＩＱ（Ｉｎｐｈａｓｅ－Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）変調器、光信号を受信する集積コヒーレント受信器である。これら光モジュールにおける更なる小型化・低消費電力化に向けて、シリコンフォトニクス技術を用い、これらのキーとなる光部品をシリコン基板上にワンチップ集積した小型アセンブリが注目されている。その一例として、小型のコヒーレントサブアセンブリ（ＣＯＳＡ：Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｏｐｔｉｃａｌ　ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）が挙げられる。

　シリコンフォトニクス技術では、これまでのＬＳＩ（ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）技術によって培われてきた微細加工技術を用いている。そして、通信波長帯である波長１．５５μｍ帯において透明なシリコンを集積回路プラットフォームとして活用する。近年では、シリコン基板上に光変調器、ゲルマニウム等を用いた受光素子等の集積化が可能となっており、上記小型コヒーレントサブアセンブリの高性能化が急速に進展している。

　シリコンフォトニクス技術を導入した小型のコヒーレント光トランシーバは、送信側に光変調器、受信側に集積コヒーレント受信器が集積されている。また、それぞれ光インタフェースとなる出力及び入力用の光ファイバが光導波路端面に接続されている。更に、送信側の光源、及び受信側の集積コヒーレント受信器の局発光源として狭線幅のチューナブルレーザが接続される。このチューナブルレーザへの接続用として、偏波保持ファイバが光導波路端面に接続される。このため、３芯以上の光ファイバが必要となる。

　ところで、係る技術により形成される光導波路は、伝搬する光のモードフィールド径（Ｍｏｄｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ：以下、ＭＦＤと呼ぶ）が小さい。光導波路端面にＭＦＤへの拡大構造を設けたとしても、水平方向４μｍ、垂直方向２μｍ程度の大きさである。この大きさは、一般的な光ファイバのコア径１０μｍと比べて１／４程度である。このため、周知の石英系ガラスを材料とした光導波路基板への光ファイバ接続を行う場合のように、端面同士をバットジョイント接続する方法では、３ｄＢ程度の光結合損失が発生するという問題がある。従って、この光結合損失を低減するために、シリコン基板側では光のＭＤＦを拡大する構造が必要となる反面、光ファイバ側では光のＭＦＤを小さくする構造が必要となる。

　また、光のＭＦＤの異なる光導波路基板と光ファイバとを接続する場合、光モジュールとしての光挿入損失を低減するため、光のＭＦＤを変換するための何らかの構造が必要となる。こうした技術は、幾つか提案されている。

　一例として、光導波路基板側に、光導波路の入出力部に断面構造を変化させてＭＦＤ変換部を設ける手法を開示したスポットサイズ変換器（特許文献１参照）が挙げられる。また、他の例として、異なるＭＦＤを有する光ファイバを用いてコア径をなだらかに変化させて融着し、ＭＦＤ変換部を設ける手法を開示したモードフィールド変換ファイバ部品（特許文献２参照）が挙げられる。

特開２００６－３２３２１０号公報特開平５－８８０３８号公報

　上述した特許文献１に係る手法では、一般的に、光導波路幅をテーパ状に徐々に拡げるか、或いは縮めて光の染み出しによりＭＦＤ変換部を作製し、主にＭＦＤの水平方向を拡大する。また、ＭＦＤの垂直方向に対しても、水平方向と同様に光導波路の高さをスロープ状に変化させてＭＦＤの垂直方向を拡大させる。例えば、石英ガラスを材料とする光導波路基板では、フォトレジストに濃淡のグラデーションを付けエッチング量に差を付けてスロープを形成する方法が知られている。

　このエッチングによる垂直方向のスロープ加工では、フォトマスクの金属パターンを島状にして密度の違いにより濃淡を付けフォトレジストに濃淡を転写する必要がある。このため、フォトマスク作製の高精度化及びフォトレジストの高性能化が求められ、エッチング工程の厳格化、複雑化等により製造コストが増大してしまうという問題がある。

　また、シリコンフォトニクス技術を用いた光導波路基板では、上部のクラッド層をエッチングにより削除し、露出された光導波路層の上面に光学ポリマーを用いた別のＭＦＤ拡大用の光導波路基板を張り合わせる。こうした状態で、ビームをポリマー導波路側に遷移させることにより、ＭＦＤ変換を行う方法が知られている。ところが、異種の導波路基板の貼り合わせる場合には、ウエハ全域での位置決め精度が必要となるため、歩留り低下が懸念されるという問題がある。

　特許文献２に係る手法では、コア径の異なる光ファイバを融着により接続する必要がある。係る手法では、コア径の小さい方の光ファイバのコアを放電加工、或いはバーナーで加熱して溶融させることにより、コア径の大きい方の光ファイバのコア径までテーパ状に拡大させてＭＦＤ変換部を作製することになる。このＭＦＤ変換部を配置する位置が光モジュールのサイズを決定する上で重要視される。一般的には、光モジュールの入出力ファイバの中間部分、即ち、光コネクタから光モジュールの入出力部までの光ファイバの引き回し部に配置される。

　ところが、このような形態では、融着部の補強用スリーブが必要となり、コヒーレント光トランシーバ等の複数の光ファイバが必要な場合、光ファイバの本数に応じて補強用スリーブが必要となるため、実装体積を占有する問題が生じる。また、複数の光ファイバを、長さを揃えて融着する場合、クリーブカットの失敗、融着時の損失エラー等により光モジュール作製の歩留りを低下させる懸念が生じてしまうという問題がある。

　その他の手法として、コア拡散融着部を光コネクタ内のセラミックフェルール内、或いは光ファイバアレイ内に配置させる手法が知られている。ところが、微小な領域へ光ファイバの融着部を配置する際、種々要因によりフェルール穴内、ファイバアレイのＶ溝内でコアの位置ズレ、偏心等の不具合が発生し易い。係る要因には、光ファイバのクラッド外径の製造ばらつき、コア偏心量の差、溶融によるクラッド外径の膨らみ等が挙げられる。

　更に、光ファイバ融着機にセットする場合、光ファイバの被覆を除去するクリーブカットを行う。このとき、光コネクタのハウジング内、ファイバアレイ内に被覆部を収めるために被覆除去端から光ファイバのクリーブカット端面までのベアファイバ長を２ｍｍ程度に抑える必要がある。こうした場合、通常のクリーブカッターを用いる手法とは異なる特殊な短尺カットを実施する必要がある。こうした短いベアファイバ長のクリーブカットには、レーザカット、ダイシングソーを用いる等の工程が別途必要となるため、工程が複雑化してしまうという問題がある。

　本発明の各実施形態は、このような問題点を解決すべくなされたものである。その目的は、接続相手側基板への複雑な作製工程、及び手間の掛かるコア拡散融着を要することなく、簡単に接続相手側基板の光導波路のコアに光接続することが可能な光ファイバアレイ及びその接続方法を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明の一形態は、被覆の除去された箇所の露呈部が位置決め固定用とされる光ファイバと、露呈部を装着して光ファイバを位置決めするための溝と被覆の部分が載置される凹部とが段差を成して設けられた装着用基板と、を備えた光ファイバアレイであって、溝は、接続相手側基板の上面に形成された光導波路のコアと、装着された光ファイバの露呈部における先端部分と、を光接続可能な間隔で形成され、光ファイバの露呈部における先端部分は、内部を通る光ビームを集光してモードフィールド径を小さく変換する集光部を有することを特徴とする。

　上記目的を達成するため、本発明の他の形態は、接続相手側基板の上面に形成された光導波路のコアと、光ファイバの被覆の除去された箇所の露呈部における先端部分と、を光接続する光ファイバアレイの接続方法であって、露呈部における先端部分を切削加工し、内部を通る光ビームを集光してモードフィールド径を小さく変換する集光部とする第１の工程と、集光部を保護用部材で覆う第２工程と、光導波路のコアと、装着用基板に設けられた光ファイバを位置決めするための溝に装着された露呈部の保護用部材で覆われた集光部と、を光学的に調芯する第３工程と、第３工程の後に、接続相手側基板と装着用基板との間を接着固定する第４工程と、第４工程の後に、保護用部材を除去して集光部の周囲に空隙を形成する第５工程と、を有することを特徴とする。

　本発明の効果は、上記一形態に係る構成によるか、或いは上記他の形態に係るプロセスの実施により得られる。これらによって、接続相手側基板への複雑な作製工程、及び手間の掛かるコア拡散融着を要することなく、簡単に接続相手側基板の光導波路のコアに光接続することが可能になる。

周知の光ファイバアレイの基本構造を一部破断して接続相手側基板との結合状態にして示した斜視図である。本発明の実施形態１に係る光ファイバアレイの基本構造を一部破断して示した斜視図である。図２に示す光ファイバアレイの側面図を示したものである。図２に示す光ファイバアレイを接続相手側基板と結合する接続方法を工程別に示した側面図である。（Ａ）は保護用部材被覆工程、（Ｂ）は光学調芯工程、（Ｃ）は接着固定工程、（Ｄ）は保護用部材除去工程である。本発明の実施形態２に係る光ファイバアレイの基本構造を一部破断して示した斜視図である。図５に示す光ファイバアレイの側面図を示したものである。図５に示す光ファイバアレイの保護用部材除去後の接続相手側基板との結合状態を示した側面図である。

　以下、本発明の光ファイバアレイ及びその接続方法について、幾つかの実施形態を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

　最初に本発明の理解を深めるため、従来例に係るファイバアレイを説明する。図１は、周知の光ファイバアレイ１０Ａの基本構造を一部破断して接続相手側基板１との結合状態にして示した斜視図である。

　図１を参照すれば、この光ファイバアレイ１０Ａは、被覆が除去されて適度な長さにカットされた２芯型の光ファイバ４を水平方向及び垂直方向に高精度に配置可能な構造を有している。ここでの光ファイバ４の芯数は３以上であっても良い。このような配置を行うため、溝加工により光ファイバ４の被覆の除去された箇所の露呈部４Ａを装着して位置決めするための並設された溝５Ａを持つ装着用基板としての下側基板５を用いている。下側基板５には、光ファイバ４の被覆部分が載置される凹部５Ｂが設けられ、溝５Ａと凹部５Ｂとが段差を有して設けられている。

　下側基板５の光ファイバ４の位置決め部分となる溝５Ａは、接続相手側基板１の上面に形成された光導波路２のコア２Ａと、装着された光ファイバ４の露呈部４Ａにおける先端部分と、を光接続可能な間隔で形成される。溝５Ａの数は、光ファイバ４の芯数以上となるように並設されるもので、溝５Ａの延在方向と垂直な方向の断面形状がＶ字状又はＵ字状として形成されている。

　また、下側基板５の溝に装着された光ファイバ４の露呈部４Ａを抑え付けて安定化させる板状の蓋部材としてのリッド６を用いている。更に、これらの各部材を固定するために、透明な紫外線（ＵＶ）硬化接着剤を用いる。この紫外線硬化接着剤は、紫外線を照射することにより硬化され、そのときに各部材を一体的に接着固定する。これにより、補強用部材７として形成される。

　紫外線硬化接着剤が充填される接着箇所は、下記の通りである。即ち、下側基板５の凹部５Ｂ及びその凹部５Ｂの周囲の平坦面及び段差端面と、リッド６における光ファイバ４の被覆側の端面と、光ファイバ４における凹部５Ｂの平坦面上での被覆の装着箇所と、が該当する。これらの接着箇所に紫外線硬化接着剤を充填した後、紫外線を紫外線硬化接着剤に照射することにより、硬化させて各部材を一体的に接着固定する。

　この光ファイバアレイ１０Ａにおける光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分は、接続相手側基板１の上面に設けられた光導波路２のコア２Ａとの間で光接続に供される。光導波路２のコア２Ａは、Ｓｉ等による接続相手側基板１の上面にクラッド層に覆われるように設けられる。この光導波路２のコア２Ａの中心の軸芯が、光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分の中心の軸芯と位置合わせで合致するように光学的に調芯されることにより、光接続が実施可能になる。

　その他、相手側基板１の上面のリッド６側には、保護部材としての保護用ガラス板３が配置されている。保護用ガラス板３は、相手側基板１の光学研磨の際の欠けを防止する他、リッド６と合わせて接合面積を増やし、光接続箇所への塵等の異物の侵入を防止する役割を担う。但し、ここでの保護用ガラス板３及びリッド６は、必ずしも具備される必要はなく、使用環境に応じて配備の必要が選択されるものである。

　これらの光ファイバアレイ１０Ａ及び光導波路２のコア２Ａを有する接続相手側基板１では、光接続に供される各部材の端面が光学的に研磨される。そして、接続相手側基板１の上面に設けられた光導波路２のコア２Ａの軸芯と光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分の軸芯とが結合される。この結合状態では、低い光接続損失で高信頼な光接続が図られる構造になっている。即ち、光ファイバアレイ１０Ａは、図１に示されるように、最終的に接着等を経て光導波路２のコア２Ａを有する接続相手側基板１と結合され、組み付けられた状態となる。

　ところが、この光ファイバアレイ１０Ａの場合、光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分が接続相手側基板１の光導波路２のコア２Ａの軸芯と光接続される際の光結合損失を低減するための対策が十分に図られていない。この光結合損失を低減するためには、必要とされる光のＭＦＤを小さくすれば良いので、各実施形態では、光のＭＦＤを小さくする構造を具現化して提供する。
（実施形態１）

　図２は、本発明の実施形態１に係る光ファイバアレイ１０Ｂの基本構造を一部破断して示した斜視図である。また、図３は、この光ファイバアレイ１０Ｂの側面図を示したものである。

　各図を参照すれば、実施形態１の光ファイバアレイ１０Ｂは、図１に示した従来例の光ファイバアレイ１０Ａと比べ、光ファイバ４の露呈部４Ａにおける先端部分が相違している。即ち、光ファイバアレイ１０Ｂにおける光ファイバ４の露呈部４Ａにおける先端部分は、内部を通る光ビームを集光してＭＦＤを小さく変換する集光部を有している。具体的に云えば、光ファイバ４の集光部は、レンズ形状に切削加工されたレンズ形状部４´となっている。ここでの切削加工とは、光学的な研磨を示すものである。尚、光ファイバ４については、芯数を３本とした場合を例示するが、芯数は、２本以上であっても、４本以上であっても良い。

　その他の構成部分は、共通している。即ち、この光ファイバアレイ１０Ｂにおいても、被覆が除去されて適度な長さにカットされた光ファイバ４を水平方向及び垂直方向に高精度に配置可能な構造を有している。このような配置を行うため、溝加工により光ファイバ４の被覆の除去された箇所の露呈部４Ａを装着して位置決めするための並設された溝５Ａを持つ装着用基板としての下側基板５を用いている。下側基板５には、光ファイバ４の被覆部分が載置される凹部５Ｂが溝５Ａとの間で段差を成すように設けられている。

　下側基板５の材料には、ガラス、セラミック等が挙げられる。下側基板５の光ファイバ４の位置決め部分となる溝５Ａは、接続相手側基板１の上面に形成された光導波路２のコア２Ａと、装着された光ファイバ４の露呈部４Ａにおける先端部分と、を光接続可能な間隔で形成される。光ファイバ４の位置を高精度に揃えるために溝５Ａの延在方向と垂直な方向の断面形状がＶ字状又はＵ字状として形成される。下側基板５の溝５Ａの本数についても、光ファイバ４の芯数以上で並設されるのが一般的である。

　また、溝５Ａに装着された光ファイバ４の露呈部４Ａを抑え付けて安定化させる板状の蓋部材としてのリッド６を用いる。例えば、溝５ＡがＶ字状であれば、リッド６は、光ファイバ４の露呈部４ＡをＶ溝内で法面接触するように上から押える役割を担う。更に、これらの各部材を固定するために、透明な紫外線（ＵＶ）硬化接着剤を用いる。この紫外線硬化接着剤についても、紫外線を照射することにより硬化され、そのときに各部材を一体的に接着固定する。これにより、補強用部材７として形成される。

　紫外線硬化接着剤が充填される接着箇所は、下記の通りである。即ち、下側基板５の凹部５Ａ及びその凹部５Ａの周囲の平坦面及び段差端面と、リッド６における光ファイバ４の被覆側の端面と、光ファイバ４における凹部５Ｂの平坦面上での被覆の装着箇所と、が該当する。これらの接着箇所に紫外線硬化接着剤を充填した後、紫外線の照射により硬化させて各部材を一体的に接着固定する。

　下側基板５の段差は、リッド６を上から貼り付ける際に用いる紫外線硬化接着剤が光ファイバ４の先端部分のレンズ形状部４´に回り込むのを防ぐために設けられたものである。尚、ここでは、光ファイバアレイ１０Ｂにおける光ファイバ４の先端部分の集光部とされるレンズ形状部４´が接続相手側基板１の光導波路２のコア２Ａとの間で光接続に供される。

　図４は、光ファイバアレイ１０Ｂを接続相手側基板１と結合する接続方法を工程別に示した側面図であり、（Ａ）は保護用部材被覆工程、（Ｂ）は光学調芯工程である。また、（Ｃ）は接着固定工程、（Ｄ）は保護用部材除去工程である。

　図４の（Ａ）を参照すれば、保護用部材被覆工程は、光ファイバアレイ１０Ｂの光ファイバ４の集光部と接続相手側基板１の光導波路２のコア２Ａとの結合に先立って行われる。まず、保護用部材被覆工程において、光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分の集光部であるレンズ形状部４´に対し、透明な樹脂等で覆って保護用部材８を被せて仮の端面を形成する。この透明な樹脂は、硬化収縮の小さいものを用いることが好ましい。

　図４の（Ｂ）を参照すれば、光学調芯工程において、光ファイバアレイ１０Ｂと接続相手側基板１の光導波路２のコア２Ａとの光学的な調芯を行う。この光導波路２のコア２Ａの中心の軸芯が、光ファイバ４の先端部分の集光部であるレンズ形状部４´の中心の軸芯と位置合わせで合致するように光学的に調芯されることにより、光接続が行われる。尚、ここでのレンズ形状部４´には、保護用部材８が被せられているが、その状態のままで光学的な調芯を行うことになる。

　詳細に説明すれば、保護用部材８は、下側基板５及びリッド６の端面から僅かに凸状に膨らみ、下側基板５の水平方向にドーム状の突起が形成されている。そこで、光ファイバ４の先端部分に加工されたレンズ形状部４´のレンズの焦点距離に整合するように、保護用部材８の突起の高さと光ファイバ４との位置関係を調整する。また、一般的に光ファイバアレイ１０Ｂ等による光導波路２の端面を対象とする光学的な調芯では、アクティブアライメントが用いられる。

　このため、保護用部材８の形成に使用される樹脂は、光通信波長帯において透過率が大きい種類を選定することが望ましい。ここでの光学調芯工程は、従来例の光ファイバアレイ１０Ａの場合の調芯と同様に行うことができる。尚、接続相手側基板１の上面のリッド６側には、ここでも保護部材としての保護用ガラス板３が配置された構成としている。

　更に、図４の（Ｃ）を参照すれば、接着固定工程は、光学的な調芯を行った後に実施する。接着固定工程では、接続相手側基板１の端面と下側基板５の端面との間、及び接続相手側基板１の上の保護用ガラス板３の端面とリッド６の端面との間を接着箇所とする。そこで、これらの間に紫外線硬化接着剤を充填した後、紫外線硬化接着剤に紫外線を照射して硬化させることにより、各部材を一体的に固定させる。手順上では、紫外線硬化接着剤を必要な箇所に滴下してから紫外線を照射することにより、接着固定が行われることになる。

　紫外線硬化接着剤には、硬化後の屈折率がガラスの屈折率ｎ＝１．４６よりも小さくなるように調整した材料を用いると、優れた集光効果が得られる。例えば、硬化後の屈折率ｎがｎ＝１．３となる紫外線硬化接着剤（樹脂）を用いる場合を例示できる。

　最後に、図４の（Ｄ）を参照すれば、保護用部材除去工程において、光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分のレンズ形状部４´に被覆した保護用部材８をエタノール等の溶剤を側面方向から滴下するように用いて除去する。この結果、光ファイバ４の先端部分のレンズ形状部４´の周囲には、空隙Ｇが形成される。尚、ここでの保護用ガラス板３及びリッド６についても、必ずしも具備される必要はなく、使用環境に応じて配備の必要が選択されるものである。

　以上に説明したように、実施形態１に係る光ファイバアレイ１０Ｂは、光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分が内部を通る光ビームを集光してＭＦＤを小さく変換する集光部とされている。このため、接続相手側基板１への複雑な作製工程、及び手間の掛かるコア２Ａの拡散融着を要することなく、簡単に接続相手側基板１の光導波路２のコア２Ａに結合することができる。この結果、光ファイバアレイ１０Ｂの光ファイバ４の集光部と接続相手側基板１の光導波路２のコア２Ａとの間で光接続損失を低減できるように光接続することが可能なる。

　また、光ファイバ４の先端部分の集光部をレンズ形状部４´とすることにより、光導波路２のコア２Ａの端面まで適切な焦点距離で接続固定できるため、光接続損失を適確に低減することができる。即ち、光ファイバ４の先端部分のレンズ形状部４´によって、接続界面のＭＦＤを自在に調整することができるため、光接続損失を適確に低減することが可能となる。例えば、接続相手側基板１の光導波路２がシリコン、リン化インジウムのような微小な光ビーム径を有する光素子である場合を想定しても、光信号送受信用の光ファイバ４を接続する際に有効に光接続損失を低減できる。即ち、このような性能の光ファイバ４を持つ光ファイバアレイ１０Ｂを提供できることになる。
（実施形態２）

　図５は、本発明の実施形態２に係る光ファイバアレイ１０Ｃの基本構造を一部破断して示した斜視図である。また、図６は、光ファイバアレイ１０Ｃの側面図を示したものである。

　各図を参照すれば、実施形態２の光ファイバアレイ１０Ｃは、実施形態１の光ファイバアレイ１０Ｂと比べ、下側基板５´及びリッド６´における接続相手側基板１´及び保護用ガラス板３´との結合箇所を形状変更した点が相違している。但し、光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分がレンズ形状部４´となっている点は、共通している。尚、下側基板５´において、露呈部４Ａを装着して光ファイバ４を位置決めするための溝５Ａ´と光ファイバ４の被覆の部分が載置される凹部５Ｂ´とが段差を成して設けられる構造である点も同じである。

　即ち、ここでの下側基板５´及びリッド６´は、接続相手側基板１´及び保護用ガラス板３´との接合箇所を切り欠くように、段差加工されている。この段差加工では、レンズ形状部４´のレンズの焦点距離に合致し、且つ接合強度の確保ための接着面積を有するようにする。下側基板５´については、接続結合される接続相手側基板１´の厚さに合わせて、高さが調整された２段差構造となっている。また、リッド６´についても、接続結合される保護用ガラス板３´の厚さに合わせて、高さが調整された段差構造となっている。

　図７は、光ファイバアレイ１０Ｃの保護用部材８除去後の接続相手側基板１´との結合状態を示した側面図である。

　図７を参照すれば、ここでも、幾分肉薄な接続相手側基板１´の上面に光導波路２´のコア２Ａ´が形成され、接続相手側基板１´の上面のリッド６´側に幾分肉薄な保護用ガラス板３´が配置された構成での結合相手を想定している。光ファイバアレイ１０Ｃ及び接続相手側基板１´の接続方法は、接着固定工程での接着対象箇所が異なる点を除けば、実施形態１の場合と同様である。ここでも、光学的な調芯を行った後に接着固定工程が実施される。

　実施形態２の接着固定工程では、接着対象箇所が異なる。ここでの接着対象の一つは、接続相手側基板１´の主面の局部及び装着用基板５´の光ファイバ４の芯方向における切り欠き部の間である。もう一つは、接続相手側基板１´の上面の保護用ガラス板３´の主面の局部及びリッド６´の光ファイバ４の芯方向における切り欠き部の間である。これらの間に対して、紫外線硬化接着剤を充填した後、紫外線硬化接着剤に紫外線を照射して硬化させることにより、各部材を一体的に接着固定する。これにより、補強用部材７として形成される。上記段差構造では、下側基板５´の二つ目の段差に接続相手側基板１´が結合され、リッド６´の段差に保護用ガラス板３´が結合される。但し、ここでは、光ファイバ４の先端部分のレンズ形状部４´に回り込まないように紫外線硬化接着剤を滴下する。

　この後は、保護用部材８を実施形態１の場合と同様に溶剤を用いて除去し、図７に示されるように、光ファイバ４の先端部分の集光部としたレンズ形状部４´の周囲に空隙Ｇを形成する。尚、ここでの保護用ガラス板３´及びリッド６´についても、必ずしも具備される必要はなく、使用環境に応じて配備の必要が選択されるものである。

　以上に説明したように、実施形態２に係る光ファイバアレイ１０Ｃにおいても、光ファイバ４の露呈部４Ａの先端部分について、内部を通る光ビームを集光してＭＦＤを小さく変換する集光部としている。また、集光部をレンズ形状部４´としている。このため、実施形態１の場合と同様な作用効果を奏する。実施形態２に係る光ファイバアレイ１０Ｃの場合には、特に低背の接続相手側基板１´の光導波路２´のコア２Ａ´との接合に適している。

　上述した各実施形態で説明した技術的概要は、光ファイバアレイ１０Ｂ、１０Ｃの接続方法として換言することができる。この接続方法は、接続相手側基板１、１´の上面に形成された光導波路２、２´のコア２Ａ、２Ａ´と、光ファイバ４の被覆の除去された箇所の露呈部４Ａにおける先端部分と、を光接続することを前提とし、下記の第１工程～第５工程を実施するものである。

　第１工程では、光ファイバ４の露呈部４Ａにおける先端部分を切削加工し、内部を通る光ビームを集光してＭＦＤを小さく変換する集光部とする。第２の工程では、集光部を保護用部材８で覆う。第３工程では、光導波路２、２´のコア２Ａ、２Ａ´と、下側基板５、５´に設けられた光ファイバ４を位置決めするための溝５Ａ、５Ａ´に装着された露呈部４Ａの保護用部材８で覆われた集光部と、を光学的に調芯する。尚、光ファイバ４の露呈部４Ａを下側基板５、５´の溝５Ａ、５Ａ´に装着するとき、光ファイバ４の被覆の部分は、溝５Ａ、５Ａ´と段差を成すように下側基板５、５´に形成された凹部５Ｂ、５Ｂ´の平坦面に載置されることが好ましい。

　第４工程では、第３工程の後に、接続相手側基板１、１´と下側基板５、５´との間を接着固定する。第５工程では、第４工程の後に、保護用部材８を除去して集光部の周囲に空隙Ｇを形成する。尚、汎用的に光ファイバ４の芯数は２以上である。そこで、下側基板５、５´における溝５Ａ、５Ａ´は、光ファイバ４の芯数以上で並設された形態となる。

　１、１´　接続相手側基板
　２、２´　光導波路
　２Ａ、２Ａ´　コア
　３、３´　保護用ガラス板（保護部材）
　４　光ファイバ
　４´　レンズ形状部（集光部）
　４Ａ　露呈部
　５、５´　下側基板（装着用基板）
　５Ａ、５Ａ´　溝部
　５Ｂ、５Ｂ´　凹部
　６、６´　リッド（蓋部材）
　７　補強用部材
　８　保護用部材
　１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ　光ファイバアレイ
　Ｇ　空隙

Claims

　被覆の除去された箇所の露呈部が位置決め固定用とされる光ファイバと、
　前記露呈部を装着して前記光ファイバを位置決めするための溝と前記被覆の部分が載置される凹部とが段差を成して設けられた装着用基板と、を備えた
　光ファイバアレイであって、
　前記溝は、接続相手側基板の上面に形成された光導波路のコアと、装着された前記光ファイバの前記露呈部における先端部分と、を光接続可能な間隔で形成され、
　前記光ファイバの前記露呈部における先端部分は、内部を通る光ビームを集光してモードフィールド径を小さく変換する集光部を有する
　ことを特徴とする光ファイバアレイ。
　前記集光部は、レンズ形状である
　ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバアレイ。
　前記光ファイバの芯数は２以上であり、
　前記装着用基板における前記溝は、前記光ファイバの芯数以上で並設された
　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバアレイ。
　前記凹部の平坦面上で前記溝に装着された前記光ファイバの前記露呈部を抑え付けて安定化させる板状の蓋部材を更に備え、
　前記装着用基板における前記凹部及び当該凹部の周囲の平坦面及び段差端面と、前記蓋部材における前記光ファイバの前記被覆の側の端面と、前記光ファイバにおける前記凹部の平坦面上での前記被覆の装着箇所と、を接着固定して形成された補強用部材を有する
　ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の光ファイバアレイ。
　前記集光部は、保護用部材で覆われた上で前記光導波路のコアとの間での光学的な調芯に供され、
　前記接続相手側基板と前記装着用基板との間、及び前記接続相手側基板の上に配置される保護部材と前記蓋部材との間は、接着固定され、
　前記集光部の周囲は、前記保護用部材の除去により形成される空隙を有する
　ことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバアレイ。
　前記装着用基板及び前記蓋部材は、前記接続相手側基板及び前記保護部材との接合箇所を切り欠くことにより、前記集光部の焦点距離に合致し、且つ接合強度を確保するための接着面積を有するように段差加工された
　ことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバアレイ。
　接続相手側基板の上面に形成された光導波路のコアと、光ファイバの被覆の除去された箇所の露呈部における先端部分と、を光接続する光ファイバアレイの接続方法であって、
　前記露呈部における先端部分を切削加工し、内部を通る光ビームを集光してモードフィールド径を小さく変換する集光部とする第１の工程と、
　前記集光部を保護用部材で覆う第２工程と、
　前記光導波路のコアと、装着用基板に設けられた前記光ファイバを位置決めするための溝に装着された前記露呈部の前記保護用部材で覆われた前記集光部と、を光学的に調芯する第３工程と、
　前記第３工程の後に、前記接続相手側基板と前記装着用基板との間を接着固定する第４工程と、
　前記第４工程の後に、前記保護用部材を除去して前記集光部の周囲に空隙を形成する第５工程と、を有する
　ことを特徴とする光ファイバアレイの接続方法。
　前記光ファイバの芯数は２以上であり、
　前記装着用基板における前記溝は、前記光ファイバの芯数以上で並設された
　ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバアレイの接続方法。