WO2021100150A1 - 光モジュール - Google Patents

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WO2021100150A1
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optical
plc
optical module
optical fiber
core
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藤原　裕士
笠原　亮一
平林　克彦
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日本電信電話株式会社
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    • G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals

Definitions

  • the present invention relates to an optical module configured by connecting an optical communication device such as an optical fiber to a planar lightwave circuit (hereinafter referred to as PLC).
  • PLC planar lightwave circuit
  • PLC has been used at the core of optical communication / optical signal processing systems.
  • PLC is widely used in the current communication network.
  • devices such as a splitter that branches light, an optical switch that switches the path of an optical signal, a laser that serves as a light source, and a modulator are also realized in a PLC in a broad sense.
  • PLC is composed of quartz-based material, silicon-based material, semiconductor-based material, etc., but is rarely used as a single product, and is mostly used as an optical module in which an optical fiber as an optical communication device is connected. Is often done.
  • a fiber block made of glass or the like is used in order to widen the cross-sectional area of the adhesion and increase the mechanical strength of the bonded portion.
  • a V-groove glass substrate is used as the fiber block
  • a ferrule or the like can also be used.
  • An optical fiber is fixed to such a fiber block or ferrule, and the fiber block or ferrule is bonded to the PLC.
  • Adhesion between the PLC and the fiber block or ferrule can be exemplified by using a UV (ultraviolet) curable resin adhesive, for example, as shown in Patent Document 1.
  • a UV curable resin adhesive is filled in the gaps between the optical connection portions, the alignment is performed using a fine adjustment centering device so that the photocoupling rate is maximized, and then UV light is irradiated. This is done by curing the UV curable resin adhesive.
  • the UV curable resin adhesive cures in about a few minutes by irradiating it with UV light, the curing time is much shorter than that of a room temperature curable adhesive and a two-component adhesive that cures after being left for several hours. .. Therefore, if a UV curable resin adhesive is used, the production throughput required for optical connection (indicating the amount that can be processed within a unit time) becomes good. Further, since the UV curable resin adhesive is a resin, the refractive index of the UV curable resin adhesive, which greatly affects the optical connection loss, can be adjusted to match the refractive index of the core layer at the exit end face of the PLC. .. Due to these advantages, a UV curable resin adhesive is often used for the optical connection between the optical fiber and the PLC.
  • PLC is expected to be used as a video / sensor device because of a small number of centering man-hours and resistance to vibration.
  • a UV curable adhesive is used between the optical connection portions as in Patent Document 1, but this UV curable resin adhesive has higher energy visible light (compared to the communication wavelength band). It is known that it absorbs (short wavelength and large energy) and deteriorates. This light absorption occurs by propagating high-power light of several mW class to the UV curable resin adhesive even in the communication wavelength band. In order to suppress such deterioration, in the bonding portion between the PLC and the optical fiber, only the portion through which light does not pass is fixed with a UV curable resin adhesive, and the portion through which light passes is left as a gap. Proposals to adopt are also being considered. However, when this connection method is adopted, there is a problem that a dust collecting phenomenon occurs in a portion of a gap through which light passes, and a connection loss of light increases.
  • Non-Patent Document 1 a method of filling the light-transmitting portion of the adhesive portion with quartz-based glass has been proposed.
  • one of the simple methods is a method using polysilazane.
  • Polysilazane is an inorganic polymer material whose basic unit is SiH 2 NH. It is cured by reacting with water and converted to SiO 2 glass.
  • the area to be filled is a small gap between the PLC and the optical fiber, providing sufficient water for the polysilazane to convert to SiO 2 glass. It's hard to do. That is, if water is not sufficiently supplied, there is a problem that unreacted polysilazane remains.
  • Non-Patent Document 1 polysilazane has a property of converting to silicon nitride when irradiated with high-energy light in an inert atmosphere. Therefore, there is a concern that the optical axis may be gradually converted to silicon nitride, causing an axial shift due to a change in stress. Further, the refractive index of silicon nitride is about 2.0 at a wavelength of 630 nm, which is significantly different from the refractive index of 1.458 of SiO 2 glass under similar conditions. Therefore, as the conversion to silicon nitride occurs, the Fresnel loss may increase over time.
  • the conventional optical connection technology cannot suppress the deterioration of the adhesive when propagating high-energy light such as visible light, and cannot realize a long-term reliable optical module. I have.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide an optical module capable of suppressing deterioration of an adhesive layer even when high-energy light is propagated and having resistance to high-power light.
  • one aspect of the present invention is to bond and fix at least one optical waveguide, at least one plane lightwave circuit optically connected to the optical waveguide, and the optical waveguide and the plane lightwave circuit.
  • An optical module including an adhesive layer, the optical waveguide has a part of clad removed in a region of a predetermined length in the light propagation direction from the input / output end, and the plane light wave circuit has input / output.
  • a feature is that the clad is partially removed in a region of a predetermined length in the light propagation direction from the end, and the core of the optical waveguide and the core of the planar light wave circuit form a directional coupler. And.
  • the energy density of high-power light is dispersed in a line by the directional coupler, so that the deterioration of the adhesive layer can be suppressed.
  • the optical module having resistance to high-power light, which can greatly contribute to the demand for expanding the application destination of PLC.
  • FIG. 1 is a plan view showing the optical module 100 according to the first embodiment of the present invention from directly above.
  • FIG. 2 is a view showing a cross section parallel to the end face of the optical module 100 in the II-II direction in FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a cross section parallel to the side surface of the optical module 100 in the direction III-III in FIG.
  • the optical module 100 includes an optical fiber 101, a fiber block 102 in which the optical fiber 101 is inserted and fixed, and a PLC 110 connected to the fiber block 102 in which the optical fiber 101 is fixed. ing.
  • the optical fiber 101 is configured by covering the periphery of the core 101B with a clad 101A.
  • the PLC 110 is configured by providing the core layer 110B on the upper surface of the support substrate 111 so as to be covered with the clad layer 110A. Further, the optical fiber 101 and the PLC 110 are bonded and fixed by the UV curable resin adhesive layer 103.
  • the core 101B is present in the optical fiber 101 and the core layer 110B is present in the PLC 110, but these may be simply referred to as cores.
  • the optical fiber 101 extends the clad 101A on the side surface from the input / output end connected to the PLC 110 to a predetermined length L in the light propagation direction. The part is removed to make it concave. As a result, the optical fiber 101 is provided with a flat etching surface 101C at the concave portion, and the core 101B is located at about 5 ⁇ m or less from the etching surface 101C. As shown in FIG. 3, the connection-side end surface of the clad 101A having the etching surface 101C is positioned on the same plane as the connection-side end surface of the fiber block 102.
  • the PLC 110 similarly to the optical fiber 101, the PLC 110 also has a concave shape by removing a part of the clad layer 110A from the input / output end connected to the optical fiber 101 to a predetermined length L in the light propagation direction. It is supposed to be. As a result, the PLC 110 is also provided with the flat etching surface 110C at the concave portion.
  • the clad 101A of the optical fiber 101 and the clad layer 110A of the PLC 110 may be simply referred to as clad.
  • a UV curable resin adhesive layer 103 is interposed between the etching surface 101C of the optical fiber 101 and the etching surface 110C of the PLC 110, and the optical module 100 is bonded and fixed by adhesion. Since these etching surfaces 101C and 110C are subjected to adhesion, they may be referred to as adhesive surfaces.
  • the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 110B of the PLC 110 form a directional coupler via the UV curable resin adhesive layer 103.
  • the predetermined length L described above may be long enough for the core layer 110B of the PLC 110 and the core 101B of the optical fiber 101 to form a directional coupler. That is, the predetermined length L may be set in consideration of the size of the core 101B and the core layer 110B, the difference in refractive index, the thickness of the UV curable resin adhesive layer 103 between the core 101B and the core layer 110B, and the like. ..
  • the optical module 100 is configured by connecting the optical fiber 101 to the PLC 110.
  • the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 110B of the PLC 110 are optical waveguides separately provided in the optical fiber 101 and the PLC 110.
  • the optical fiber 101 is inserted into the fiber block 102 and fixed.
  • the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 110B of the PLC 110 are rectangular in a region having at least a predetermined length L in the light propagation direction from the connection side tip.
  • the configuration in which the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 110B of the PLC 110 are rectangular is illustrated, but other shapes such as circular and elliptical are used. Is also good.
  • a UV curable resin adhesive layer 103 is interposed between the etching surface 101C of the optical fiber 101 and the etching surface 110C of the PLC 110 and bonded and fixed by adhesion has been described.
  • this UV-curable resin adhesive layer 103 is an example, and instead of the UV-curable resin, a thermosetting resin, quartz-based glass, or the like may be used as an adhesive material in the adhesive layer, and the adhesive may be bonded and fixed by adhesion. ..
  • the PLC110 may be manufactured by, for example, the following procedure. First, an underclad layer made of quartz glass having a thickness of 20 ⁇ m and a core layer made of quartz glass having a thickness of 2 ⁇ m whose refractive index was increased by germanium Ge doping on the upper surface of a silicon Si substrate to be a support substrate 111. , Are deposited in order.
  • the core layer is formed into a rectangular core layer 110B so as to form a pattern for an optical waveguide by general exposure development technology and etching technology.
  • an overclad layer made of a quartz glass material is deposited by 20 ⁇ m to form an optical waveguide made of a rectangular core layer 110B.
  • the wafer for PLC110 is cut and cut out as a chip having a size of 5 ⁇ 10 mm. As a result, the prototype of PLC110 was produced.
  • the overclad layer in a region having a predetermined length L in the light propagation direction from the input / output end of the chip is partially removed by polishing or dry etching to form a thin film, and the etching surface 110C is formed.
  • the shape of the clad layer 110A is as shown in FIGS. 2 and 3, but here, the core layer 110B of the PLC 110 is arranged at a position 5 ⁇ m or less from the etching surface 110C.
  • the simple substance of PLC110 is produced in this way.
  • the reason why the core layer 110B of the PLC 110 is arranged at a position of 5 ⁇ m or less from the etching surface 110C is to facilitate the formation of a directional coupler with the core 101B of the optical fiber 101.
  • the optical fiber 101 is mounted on the V-groove substrate on which the V-groove is formed, and the optical fiber 101 mounted on the V-groove substrate is sandwiched between two glass plates having a thickness of 1 mm and a size of 5 mm ⁇ 3 mm.
  • a UV curable resin adhesive is filled in the gap between the two glass plates and the optical fiber 101 sandwiched between them to bond them, and the end face is polished after being fixed by irradiating with UV light.
  • the side surface of the clad 101A of the optical fiber 101 is partially removed by polishing or dry etching in a region having a predetermined length L in the light propagation direction from the input / output end to form a thin film, and the etching surface is formed. Mold 101C.
  • the shape of the clad 101A is as shown in FIGS. 2 and 3, but here, the core 101B of the optical fiber 101 is arranged at a position of 5 ⁇ m or less from the etching surface 101C.
  • the single unit of the optical module 100 is completed by such a procedure.
  • the reason why the core 101B of the optical fiber 101 is arranged at a position of 5 ⁇ m or less from the etching surface 101C is to facilitate the formation of a directional coupler with the core layer 110B of the PLC 110.
  • the connection position is adjusted with the etching surface 110C of the PLC 110 and the etching surface 101C of the optical fiber 101 fixed to the fiber block 102 separated by about 1 ⁇ m.
  • a UV curable resin adhesive is applied between the etching surfaces 101C and 110C, and then the UV curable resin adhesive spread over the connection portion between the PLC 110 and the optical fiber 101 is irradiated with UV light to be cured. ..
  • the UV curable resin adhesive layer 103 is formed, and the PLC 110 and the optical fiber 101 inserted and fixed in the fiber block 102 are bonded and fixed.
  • the optical module 100 according to the first embodiment is manufactured.
  • the optical module 100 has a configuration in which an optical connection between the optical fiber 101 and the PLC 110 is performed by a directional coupler formed by the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 110B of the PLC 110. There is.
  • the optical power sensitive to the adhesive layer of the optical connection portion between the optical fiber 101 and the PLC 110 can be dispersed in a line shape to be significantly reduced, and the photochemical reaction occurring in the adhesive layer can be suppressed. ..
  • deterioration of the adhesive layer is suppressed, so that even if high-energy light such as visible light is propagated in the optical module 100, deterioration of the adhesive layer can be suppressed and long-term reliability can be guaranteed. .. That is, even if high-energy light is propagated, the optical module 100 having resistance to high-power light is realized, and it can greatly contribute to the demand for expanding the application destination of the PLC 110.
  • the configuration of the optical module 100 is not limited to this, and various changes can be made, and even in such a case, it can be regarded as within the technical scope of the first embodiment.
  • a plurality of V-grooves for inserting and fixing a plurality of optical fibers 101 to the fiber block 102 are formed, a plurality of optical waveguides are formed in the PLC 110, and a plurality of optical fibers 101 are connected to their input / output ends. It can also be configured as such.
  • FIG. 4 is a plan view showing the optical module 200 according to the second embodiment of the present invention from directly above.
  • FIG. 5 is a view showing a cross section parallel to the end face of the optical module 200 in the VV direction in FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a cross section parallel to the side surface of the optical module 200 in the VI-VI direction in FIG.
  • the optical module 200 is configured by connecting pairs of PLC110 and 210. Since the PLC 110 has the same configuration as that of the first embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.
  • the optical module 200 here has a configuration in which a PLC 210 is used instead of the optical fiber 101 in the case of the first embodiment.
  • the PLC 210 has a concave shape by removing a part of the clad layer 210A from the input / output end connected to the PLC 110 to a predetermined length L in the light propagation direction. As a result, the PLC 210 is also provided with a flat etching surface 210C at the concave portion.
  • the clad layer 110A of the PLC 110 and the clad layer 210A of the PLC 210 may be simply referred to as clad.
  • a UV curable resin adhesive layer 203 is interposed between the etching surface 110C of the PLC 110 and the etching surface 210C of the PLC 210, and is bonded and fixed by adhesion. Since these etching surfaces 110C and 210C are also subjected to adhesion, they may be called adhesive surfaces.
  • the core layer 110B of the PLC 110 and the core layer 210B of the PLC 210 form a directional coupler via the UV curable resin adhesive layer 203.
  • the core layer 110B is present in the PLC 110 and the core layer 210B is present in the PLC 210, but these may be simply referred to as cores.
  • the predetermined length L described above may be long enough for the core layer 110B of the PLC 110 and the core layer 210B of the PLC 210 to form a directional coupler. That is, the predetermined length L is set in consideration of the size of the core layer 110B and the core layer 210B, the difference in refractive index, the thickness of the UV curable resin adhesive layer 203 between the core layer 110B and the core layer 210B, and the like. Just do it.
  • the optical module 200 is configured by connecting pairs of PLC110 and 210.
  • the core layer 110B of the PLC 110 and the core layer 210B of the PLC 210 are optical waveguides separately provided in the PLC 110 and 210.
  • the fiber block 102 used in the case of the first embodiment is unnecessary.
  • the core layer 110B of the PLC 110 and the core layer 210B of the PLC 210 are rectangular in a region having at least a predetermined length L in the light propagation direction from the connection side tip.
  • the PLC 210 can be produced by applying the same procedure and technical matters as in the case of producing the PLC 110 described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the configuration in which the core layer 110B of the PLC 110 and the core layer 210B of the PLC 210 are both rectangular is exemplified, but other shapes such as a circular shape and an elliptical shape may be used. good.
  • a UV curable resin adhesive layer 203 is interposed between the etching surface 110C of the PLC 110 and the etching surface 210C of the PLC 210 and bonded and fixed by adhesion has been described.
  • this UV-curable resin adhesive layer 203 is also an example, and instead of the UV-curable resin, a thermosetting resin, quartz-based glass, or the like is used as an adhesive layer in the adhesive layer, and the same portion is bonded and fixed by adhesion. You can do it.
  • the optical module 200 according to the second embodiment described above has a configuration in which the optical connection between the pairs of the PLC 110 and 210 is performed by a directional coupler formed by the core layer 110B of the PLC 110 and the core layer 210B of the PLC 210. ..
  • the optical power sensitive to the adhesive layer of the optical connection portion between the PLCs 110 and 210 can be dispersed in a line shape to be significantly reduced, and the photochemical reaction occurring in the adhesive layer can be suppressed.
  • deterioration of the adhesive layer is suppressed, so that long-term reliability can be guaranteed even if high-energy light such as visible light is propagated in the optical module 200 as in the case of the first embodiment. .. That is, even if high-energy light is propagated, the optical module 200 having resistance to high-power light is realized, and it can greatly contribute to the demand for expanding the application destinations of the PLC 110 and 210.
  • FIG. 7 is a view showing a cross section parallel to the end face of the optical module 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the optical module 300 is configured by connecting an optical fiber 101 and a PLC 310 having a ribbed waveguide structure. Since the optical fiber 101 inserted and fixed in the fiber block 102 has the same configuration as that of the first embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.
  • the optical module 300 here has a configuration in which a rib-type waveguide structure PLC310 having recesses 310D having recesses on both side surfaces of the core layer 310B is used instead of the PLC110 in the case of the first embodiment.
  • the core 101B is present in the optical fiber 101 and the core layer 310B is present in the PLC 310, but these may be simply referred to as cores.
  • the dimension in the width direction perpendicular to the thickness direction in the core layer 310B is larger than the dimension in the width direction perpendicular to the thickness direction in the core 101B of the optical fiber 101.
  • the thickness direction and the width direction of the core layer 310B are defined on a plane perpendicular to the length direction in which the core layer 310B extends. Further, the thickness direction and the width direction of the core 101B of the optical fiber 101 are defined on a plane perpendicular to the length direction in which the core 101B extends.
  • the clad layer 310A on the upper surface of the support substrate 311 has recesses 310D having a concave shape on both side surfaces of the core layer 310B due to the application of the rib type waveguide structure.
  • the PLC 310 is also made concave by removing a part of the clad layer 310A from the input / output end connected to the optical fiber 101 to a predetermined length L in the light propagation direction. As a result, the PLC 310 is also provided with a flat etching surface 310C at the concave portion.
  • the clad 101A of the optical fiber 101 and the clad layer 310A of the PLC 310 may be simply referred to as clad.
  • the UV curable resin adhesive layer 303 bonds and fixes the etching surface 101C of the optical fiber 101 and the etching surface 310C of the PLC 310, including the filling portion for the recess 310D of the PLC 310. Since these etching surfaces 101C and 310C are also subjected to adhesion, they may be called adhesive surfaces.
  • the optical connection between the optical fiber 101 and the PLC 310 is performed by a directional coupler formed by the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 310B of the PLC 310.
  • the optical module 300 is configured by connecting the optical fiber 101 to the PLC 310.
  • the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 310B of the PLC 310 are optical waveguides separately provided in the optical fiber 101 and the PLC 310.
  • the optical fiber 101 is inserted into the fiber block 102 and fixed.
  • the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 310B of the PLC 310 are rectangular in a region of at least a predetermined length L in the light propagation direction from the connection side tip. It is the same as the case of the first form.
  • the PLC 310 may be partially modified by applying a general exposure development technique and an etching technique after the initial deposition described in the fabrication of the PLC 110 of the first embodiment. That is, after depositing the clad layer and the core layer on the upper surface of the support substrate 311, the core layer is formed so as to form a pattern for an optical waveguide, and the rectangular core layer 110B and the recesses 310D on both side surfaces thereof are formed. Form. However, the core layer 310B here is exposed on the etching surface 301C.
  • the UV curable resin adhesive spreads over the connection portion between the PLC 310 and the optical fiber 101 after the UV curable resin adhesive is applied between the etching surfaces 101C and 310C including the filling of the entire recess 310D. , UV light is irradiated to cure.
  • the same procedure and technical matters as those for manufacturing the optical module 100 described in the first embodiment can be applied, and thus the description thereof will be omitted.
  • the configuration in which the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 310B of the PLC 310 are respectively rectangular is illustrated, but other shapes such as circular and elliptical are used. Is also good.
  • a UV curable resin adhesive layer 303 is interposed between the etching surface 101C of the optical fiber 101 and the etching surface 310C of the PLC 310 and bonded and fixed by adhesion has been described.
  • this UV-curable resin adhesive layer 303 is also an example, and instead of the UV-curable resin, a thermosetting resin, quartz-based glass, or the like is used as an adhesive layer in the adhesive layer, and the same portion is bonded and fixed by adhesion. You can do it.
  • the optical module 300 has a configuration in which the optical fiber 101 and the PLC 310 are optically connected by a directional coupler formed by the core 101B of the optical fiber 101 and the core layer 310B of the PLC 310. ..
  • the optical power sensitive to the adhesive layer of the optical connection portion between the optical fiber 101 and the PLC 310 can be dispersed in a line shape to be significantly reduced, and the photochemical reaction occurring in the adhesive layer can be suppressed. ..
  • deterioration of the adhesive layer is suppressed, so that long-term reliability can be guaranteed even if high-energy light such as visible light is propagated in the optical module 300 as in the case of the first embodiment. .. That is, even if high-energy light is propagated, the optical module 300 having resistance to high-power light is realized, which can greatly contribute to the demand for expanding the application destinations of the PLC 310.
  • the configuration of the optical module 300 is not limited to this, and various changes can be made, and even in such a case, it can be regarded as within the technical scope of the third embodiment.
  • a plurality of V-grooves for inserting and fixing a plurality of optical fibers 101 to the fiber block 102 are formed, a plurality of optical waveguides are formed in the PLC 310, and a plurality of optical fibers 101 are connected to the input / output ends thereof. It can also be configured as such.
  • the optical module 300 a configuration in which the optical fiber 101 and the PLC 310 having a rib-type waveguide structure are connected has been described.
  • a PLC having a rib-type waveguide structure is used for at least one of them, it is possible to configure an optical module having a different configuration.
  • the PLC 110 and 210 may both have a ribbed waveguide structure, and these pairs may be connected to each other.
  • the PLCs 110 and 210 are assumed to have recesses having a concave shape on both side surfaces of the core layers 110B and 210B.
  • the UV curable resin adhesive layer 203 may be used to bond and fix the pairs of PLCs 110 and 210 to each other, including the filling portion in the recess.
  • a PLC having a ribbed waveguide structure may be used on one side, and a PLC having an embedded waveguide structure may be used on the other side, and a pair of these PLCs may be connected to each other. Therefore, the optical module of the present invention is not limited to the form of the disclosed configuration.

Abstract

高エネルギー光を伝搬させても、接着剤層（１０３）の劣化を抑制できてハイパワー光に耐性を有する光モジュール（１００）は、ＰＬＣ（１１０）に光ファイバ（１０１）を接続して構成される。光ファイバ（１０１）は、ＰＬＣ（１１０）と接続する入出力端から光の伝搬方向に長さＬに及んで側面のクラッド（１０１Ａ）を一部取り除いた凹状箇所にエッチング面（１０１Ｃ）が設けられ、ＰＬＣ（１１０）にも、光ファイバ（１０１）と接続する入出力端から光の伝搬方向に長さＬに及んでクラッド層（１１０Ａ）を一部取り除いた凹状箇所にエッチング面（１１０Ｃ）が設けられる。エッチング面（１０１Ｃ）、（１１０Ｃ）の間にＵＶ硬化樹脂の接着剤層（１０３）を介在させて接着により結合固定し、光ファイバ（１０１）のコア（１０１Ｂ）とＰＬＣ（１１０）のコア層（１１０Ｂ）とがエネルギー密度をライン状に分散する方向性結合器を形成している。

Description

光モジュール
　本発明は、平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下、ＰＬＣとする）に光ファイバ等の光通信デバイスを接続して構成される光モジュールに関する。
　従来、光通信・光信号処理システムには、ＰＬＣが中核的に用いられている。現在の通信網において、ＰＬＣは、盛んに使用されている。例えば、光を分岐するスプリッタ、光信号の経路を切り替える光スイッチ、光源となるレーザ、及び変調器等のデバイスも、広義的にはＰＬＣで実現される。
　ＰＬＣは、石英系材料、シリコン系材料、及び半導体系材料等で構成されるが、通常単一製品として用いられることは少なく、殆ど光通信デバイスとしての光ファイバを接続した形態の光モジュールとして用いられる場合が多い。ＰＬＣを光ファイバと調芯して接着により固定する際、その接着の断面積を広くし、接着部分の機械的強度を高めるため、ガラス等で作製されたファイバブロックが用いられている。
　ファイバブロックとして、Ｖ溝ガラス基板を使用する場合を例示でき、その他にもフェルール等を使用することもできる。こうしたファイバブロック又はフェルールに光ファイバを固定し、ファイバブロック又はフェルールをＰＬＣに接着する。ＰＬＣとファイバブロック又はフェルールとの接着は、例えば特許文献１に示されているように、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂接着剤を用いる場合を例示できる。具体的に云えば、ＵＶ硬化樹脂接着剤を光接続部間の隙間に充填し、微動調芯装置を用いて光結合率が最大になるように調芯を行った後、ＵＶ光を照射してＵＶ硬化樹脂接着剤を硬化させることにより行われる。
　ＵＶ硬化樹脂接着剤は、ＵＶ光を照射して数分程度で硬化するため、数時間放置して硬化する室温硬化型接着剤、及び２液性接着剤等に比べて硬化時間が格段に短い。従って、ＵＶ硬化樹脂接着剤を用いれば、光接続に要する生産スループット（単位時間内に処理できる量を示す）が良好となる。また、ＵＶ硬化樹脂接着剤は、樹脂であるため、光接続損失に大きく影響するＵＶ硬化樹脂接着剤の屈折率をＰＬＣの出射端面におけるコア層の屈折率に整合するように調整することができる。このような利点から、多くの場合、光ファイバとＰＬＣとの光接続にはＵＶ硬化樹脂接着剤が用いられている。
　ところで、近年ＰＬＣは、調芯工数が少なく、振動にも強い等の理由により、映像・センサデバイスとして用いられることも期待されている。ＰＬＣの適応先の拡大に伴って、ＰＬＣを伝搬する光についても、通信波長帯の光だけでなく、可視光波長帯の光を用いる需要が増えている。こうした背景により、ＰＬＣと光通信デバイスとにより光モジュールを構成する部品だけでなく、それらを接続する光接続部についても、可視光を伝搬させるための対策が必要となっている。
　しかし、周知の光接続技術では、特許文献１のように光接続部間にＵＶ硬化型接着剤を用いているが、このＵＶ硬化樹脂接着剤は、高エネルギーな可視光（通信波長帯よりも波長が短くてエネルギーが大きい）を吸収して劣化してしまうことが知られている。この光吸収は、通信波長帯であっても、数ｍＷ級のハイパワー光をＵＶ硬化樹脂接着剤に伝搬させることにより生じてしまう。このような劣化を抑制するため、ＰＬＣと光ファイバとの接着部において、光が通過しない部分のみをＵＶ硬化樹脂接着剤で固定しておき、光が通過する部分を空隙にしておく接続方法を採用する提案も検討されている。ところが、この接続方法を採用した場合には、光が通過する空隙の部分に集塵現象が生じ、光の接続損失が増大してしまうという問題を発生する。
　そこで、非特許文献１に示されているように、接着部の光通過部分に石英系ガラスを充填する方法が提案されている。例えば、簡単な方法の一つとして、ポリシラザンを用いる方法等が挙げられる。ポリシラザンは、ＳｉＨ２ＮＨを基本ユニットとする無機ポリマー材料であり、水と反応させることで硬化し、ＳｉＯ２ガラスへ転化する。
　しかしながら、ポリシラザンを光接続部への充填材に用いる場合、充填する領域はＰＬＣと光ファイバとの間の僅かな空隙であり、ポリシラザンがＳｉＯ２ガラスへ転化するために必要な水を十分に供給し難い。即ち、水が十分に供給されなければ、未反応となるポリシラザンが残留してしまうという問題を生じる。
　また、非特許文献１に示されているように、ポリシラザンは、不活性な雰囲気中で高エネルギーな光を照射されると窒化ケイ素へ転化する性質を有している。このため、光軸部で徐々に窒化ケイ素への転化が起こることにより、応力の変化に起因した軸ずれを起こすことが懸念される。更に、窒化ケイ素の屈折率は、波長６３０ｎｍにおいて２．０程度であり、ＳｉＯ２ガラスの同様な条件下での屈折率の１．４５８と大きく異なっている。このため、窒化ケイ素への転化が起こるにつれ、フレネル損失が経時的に増大する虞がある。
　以上に説明したように、従来の光接続技術では、可視光等の高エネルギー光を伝搬させる場合には、接着剤の劣化を抑制できず、長期信頼性のある光モジュールを具現化できないという課題を抱えている。
特開２０１４－０４８６２８号公報
"Ｓｐｉｎ－ｏｎ　ｓｉｌｉｃｏｎ－ｎｉｔｒｉｄｅ　Ｆｉｌｍｓ　ｆｏｒ　Ｐｈｏｔｏ　ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　ｂｙ　ＲＴ　Ｃｕｒｅ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ"，Ｎ．　Ｓｈｉｎｄｅ，　Ｙ．　Ｔａｋａｎｏ，　Ｊ．　Ｓａｇａｎ，　Ｖ．　Ｍｏｎｒｅａｌ，　Ｔ．　Ｎａｇａｈａｒａ，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ, Ｖｏｌ．　２３，　Ｎｏ．２，　ｐｐ．２２５－２３０，　２０１０.
　本発明は、上述したような問題点及び課題を解決するためになされたものである。本発明に係る実施形態の目的は、高エネルギー光を伝搬させても、接着剤層の劣化を抑制できてハイパワー光に耐性を有する光モジュールを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様は、少なくとも１つの光導波路と、光導波路と光接続される少なくとも１つの平面光波回路と、光導波路と平面光波回路とを接着して結合固定する接着剤層と、を備えた光モジュールであって、光導波路は、入出力端から光の伝搬方向に所定の長さの領域でクラッドが一部除去されており、平面光波回路は、入出力端から光の伝搬方向に所定の長さの領域でクラッドが一部除去されており、光導波路のコアと平面光波回路のコアとが方向性結合器を形成する配置となっていることを特徴とする。
　上記構成を採用すれば、方向性結合器でハイパワー光のエネルギー密度がライン状に分散されることにより、接着剤層の劣化を抑制できるようになる。この結果、高エネルギー光を伝搬させても、ハイパワー光に耐性を有する光モジュールを提供することが可能となり、ＰＬＣの適用先拡大の需要にも大きく貢献することができる。
本発明の実施形態１に係る光モジュールを真上方向から示した平面図である。 図１中のＩＩ－ＩＩ方向における光モジュールにおける端面に平行な断面を示した図である。 図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ方向における光モジュールにおける側面に平行な断面を示した図である。 本発明の実施形態２に係る光モジュールを真上方向から示した平面図である。 図４中のＶ－Ｖ方向における光モジュールにおける端面に平行な断面を示した図である。 図４中のＶＩ－ＶＩ方向における光モジュールにおける側面に平行な断面を示した図である。 本発明の実施形態３に係る光モジュールにおける端面に平行な断面を示した図である。
　以下、本発明の幾つかの実施の形態に係る光モジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。
（実施形態１）
　図１は、本発明の実施形態１に係る光モジュール１００を真上方向から示した平面図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ方向における光モジュール１００における端面に平行な断面を示した図である。図３は、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ方向における光モジュール１００における側面に平行な断面を示した図である。
　各図を参照すれば、光モジュール１００は、光ファイバ１０１と、光ファイバ１０１を挿入して固定したファイバブロック１０２と、光ファイバ１０１が固定されたファイバブロック１０２に接続されたＰＬＣ１１０と、を備えている。
　このうち、光ファイバ１０１は、コア１０１Ｂの周囲をクラッド１０１Ａで覆って構成されている。ＰＬＣ１１０は、支持基板１１１の上面にコア層１１０Ｂをクラッド層１１０Ａで覆うように設けて構成されている。また、光ファイバ１０１とＰＬＣ１１０とは、ＵＶ硬化樹脂接着剤層１０３によって接着され、結合固定されている。尚、実施形態１では、光ファイバ１０１にコア１０１Ｂが存在し、ＰＬＣ１１０にコア層１１０Ｂが存在するものとして識別しているが、これらは単にコアと呼ばれても良い。
　また、光モジュール１００において、光ファイバ１０１は、図２及び図３に示されるように、ＰＬＣ１１０と接続する入出力端から光の伝搬方向に所定の長さＬに及んで側面のクラッド１０１Ａを一部取り除いて凹状としている。これにより、光ファイバ１０１には、凹状箇所に平坦なエッチング面１０１Ｃが設けられ、コア１０１Ｂがエッチング面１０１Ｃから約５μｍ以下に位置されている。このエッチング面１０１Ｃを有するクラッド１０１Ａの接続側端面は、図３に示されるように、ファイバブロック１０２の接続側端面と同一な平面上に位置されるようになっている。
　更に、光モジュール１００において、ＰＬＣ１１０についても、光ファイバ１０１と同様に、光ファイバ１０１と接続する入出力端から光の伝搬方向に所定の長さＬに及んでクラッド層１１０Ａを一部取り除いて凹状としている。これにより、ＰＬＣ１１０においても、凹状箇所に平坦なエッチング面１１０Ｃが設けられている。尚、光ファイバ１０１のクラッド１０１Ａ及びＰＬＣ１１０のクラッド層１１０Ａは、単にクラッドと呼ばれても良い。
　この光モジュール１００では、光ファイバ１０１のエッチング面１０１Ｃと、ＰＬＣ１１０のエッチング面１１０Ｃとの間にＵＶ硬化樹脂接着剤層１０３を介在させ、接着により結合固定している。これらのエッチング面１０１Ｃ、１１０Ｃは、接着に供されるため、接着面と呼ばれても良い。これにより、光モジュール１００では、ＵＶ硬化樹脂接着剤層１０３を介して、光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂとが方向性結合器を形成する配置となっている。
　尚、上述した所定の長さＬは、ＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂと光ファイバ１０１のコア１０１Ｂとが方向性結合器を形成できるだけの長さがあれば良い。即ち、所定の長さＬは、コア１０１Ｂ及びコア層１１０Ｂのサイズ、屈折率差、コア１０１Ｂ及びコア層１１０Ｂの間のＵＶ硬化樹脂接着剤層１０３の厚さ等を考慮して設定すれば良い。
　要するに、実施形態１に係る光モジュール１００は、ＰＬＣ１１０に光ファイバ１０１を接続して構成される。光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂとは、光ファイバ１０１とＰＬＣ１１０とに別々に備えられた光導波路となっている。この光モジュール１００では、光ファイバ１０１がファイバブロック１０２に挿入されて固定される形態となっている。光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂとは、図２に示されるように、接続側先端から光の伝搬方向に少なくとも所定の長さＬの領域で矩形となっている。
　ところで、実施形態１に係る光モジュール１００では、光ファイバ１０１のコア１０１Ｂと、ＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂとの形状が矩形状である構成を例示したが、円形、楕円形等のその他の形状にしても良い。また、実施形態１に係る光モジュール１００では、光ファイバ１０１のエッチング面１０１ＣとＰＬＣ１１０のエッチング面１１０Ｃとの間にＵＶ硬化樹脂接着剤層１０３を介在させ、接着により結合固定した場合を説明した。しかし、このＵＶ硬化樹脂接着剤層１０３は一例であり、ＵＶ硬化樹脂に代えて熱硬化樹脂、石英系ガラス等を接着材料として接着剤層に使用し、接着により結合固定するようにしても良い。
　以下は、実施形態１に係る光モジュール１００の作製方法を説明する。ＰＬＣ１１０については、例えば、以下のような手順で作製すれば良い。まず、支持基板１１１とするシリコンＳｉ基板の上面に厚さ２０μｍの石英ガラスで構成されたアンダークラッド層と、ゲルマニウムＧｅドープにより屈折率を高めた厚さ２μｍの石英ガラスで構成されたコア層と、を順に堆積する。
　次に、一般的な露光現像技術及びエッチング技術により、光導波路用のパターンになるようにコア層を成形し、矩形状のコア層１１０Ｂとする。この後、石英ガラス材料によるオーバークラッド層を２０μｍ堆積して矩形状のコア層１１０Ｂによる光導波路を形成する。更に、ＰＬＣ１１０用のウエハを切断し、５×１０ｍｍのサイズのチップとして切り出す。これにより、ＰＬＣ１１０の原形を作製した。
　加えて、チップの入出力端から光の伝搬方向に所定の長さＬの領域のオーバークラッド層を、研磨又はドライエッチングにより一部除去して薄膜化し、エッチング面１１０Ｃを成形する。これにより、図２及び図３に示されるようなクラッド層１１０Ａの形状となるが、ここではＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂがエッチング面１１０Ｃから５μｍ以下の位置に配置されるようにする。ＰＬＣ１１０の単体は、このようにして作製される。ＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂがエッチング面１１０Ｃから５μｍ以下の位置に配置した理由は、光ファイバ１０１のコア１０１Ｂとの間で方向性結合器を形成し易くするためである。
　ファイバブロック１０２の作製は、例えば、まず厚さ１ｍｍ、５×５ｍｍのサイズのガラス板に口径φ＝１２５μｍのファイバ固定用のＶ溝を機械加工により形成する。このＶ溝が形成されたＶ溝基板に光ファイバ１０１を装着し、Ｖ溝基板に装着された光ファイバ１０１を厚さ１ｍｍ、５ｍｍ×３ｍｍのサイズの２枚のガラス板で挟み込む。この後、２枚のガラス板とこれらの間に挟み込まれた光ファイバ１０１との隙間にＵＶ硬化樹脂接着剤を充填して接着し、ＵＶ光を照射して固定してから端面を研磨する。これにより、光ファイバ１０１がファイバブロック１０２に挿入されて固定される形態が完成する。但し、このような手順は、周知技術においても同様に適用されている。
　この光モジュール１００の場合、更に、光ファイバ１０１のクラッド１０１Ａの側面を入出力端から光の伝搬方向に所定の長さＬの領域で研磨又はドライエッチングにより一部除去して薄膜化し、エッチング面１０１Ｃを成形する。これにより、図２及び図３に示されるようなクラッド１０１Ａの形状となるが、ここでは光ファイバ１０１のコア１０１Ｂがエッチング面１０１Ｃから５μｍ以下の位置に配置されるようにする。光モジュール１００の単体は、このような手順で完成される。光ファイバ１０１のコア１０１Ｂがエッチング面１０１Ｃから５μｍ以下の位置に配置した理由は、ＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂとの間で方向性結合器を形成し易くするためである。
　光モジュール１００を構成する各部が作製されると、引き続き、ＰＬＣ１１０と光ファイバ１０１が固定されたファイバブロック１０２とを微動調芯装置に装着して固定する。そこで、図２及び図３に示されるように、ＰＬＣ１１０のエッチング面１１０Ｃとファイバブロック１０２に固定された光ファイバ１０１のエッチング面１０１Ｃとを１μｍ程度離した状態で接続位置を調整する。この後、ＵＶ硬化樹脂接着剤をエッチング面１０１Ｃ、１１０Ｃの間に塗布してからＰＬＣ１１０と光ファイバ１０１との接続部分に広がったＵＶ硬化樹脂接着剤に対して、ＵＶ光を照射して硬化させる。これにより、ＵＶ硬化樹脂接着剤層１０３が形成され、ＰＬＣ１１０とファイバブロック１０２に挿入されて固定された光ファイバ１０１とが接着され、結合固定される。この結果、実施形態１に係る光モジュール１００が作製される。
　以上に説明した実施形態１に係る光モジュール１００は、光ファイバ１０１とＰＬＣ１１０との光接続を、光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂとで形成される方向性結合器によって行う構成としている。これにより、光ファイバ１０１とＰＬＣ１１０との光接続部の接着剤層が感応する光パワーをライン状に分散させて大幅に低減させることができ、接着剤層で生じる光化学反応を抑制することができる。この結果、接着剤層の変質が抑制されるため、光モジュール１００において、可視光等の高エネルギー光を伝搬させても、接着剤層の劣化を抑制できて長期信頼性を保証できるようになる。即ち、高エネルギー光を伝搬させても、ハイパワー光に耐性を有する光モジュール１００が具現され、ＰＬＣ１１０の適用先拡大の需要にも大きく貢献することができる。
　尚、実施形態１に係る光モジュール１００では、説明を簡略化するため、入出力端にそれぞれ１本の光ファイバ１０１を接続した構成を例示した。但し、光モジュール１００の構成は、これに限定されず、種々変更可能であり、そうした場合にも実施形態１の技術的範囲内とみなせる。例えば、ファイバブロック１０２に複数の光ファイバ１０１を挿入して固定するための複数のＶ溝を形成し、ＰＬＣ１１０に複数の光導波路を形成し、その入出力端にそれぞれ複数の光ファイバ１０１を接続した構成とすることもできる。
（実施形態２）
　図４は、本発明の実施形態２に係る光モジュール２００を真上方向から示した平面図である。図５は、図４中のＶ－Ｖ方向における光モジュール２００における端面に平行な断面を示した図である。図６は、図４中のＶＩ－ＶＩ方向における光モジュール２００における側面に平行な断面を示した図である。
　各図を参照すれば、光モジュール２００は、ＰＬＣ１１０、２１０の対同士を接続して構成される。ＰＬＣ１１０については、実施形態１の場合と同じ構成であるので、同じ参照符号を付して説明を省略する。ここでの光モジュール２００は、実施形態１の場合の光ファイバ１０１の代わりに、ＰＬＣ２１０を用いた構成となっている。
　ＰＬＣ２１０は、ＰＬＣ１１０と接続する入出力端から光の伝搬方向に所定の長さＬに及んでクラッド層２１０Ａを一部取り除いて凹状としている。これにより、ＰＬＣ２１０においても、凹状箇所に平坦なエッチング面２１０Ｃが設けられている。尚、ＰＬＣ１１０のクラッド層１１０Ａ及びＰＬＣ２１０のクラッド層２１０Ａは、単にクラッドと呼ばれても良い。
　この光モジュール２００では、ＰＬＣ１１０のエッチング面１１０ＣとＰＬＣ２１０のエッチング面２１０Ｃとの間にＵＶ硬化樹脂接着剤層２０３を介在させ、接着により結合固定している。これらのエッチング面１１０Ｃ、２１０Ｃについても、接着に供されるため、接着面と呼ばれても良い。これにより、光モジュール２００では、ＵＶ硬化樹脂接着剤層２０３を介して、ＰＬＣ１１０のコア層１１０ＢとＰＬＣ２１０のコア層２１０Ｂとが方向性結合器を形成する配置となっている。尚、実施形態２においても、ＰＬＣ１１０にコア層１１０Ｂが存在し、ＰＬＣ２１０にコア層２１０Ｂが存在するものとして識別しているが、これらは単にコアと呼ばれても良い。
　尚、上述した所定の長さＬは、ＰＬＣ１１０のコア層１１０ＢとＰＬＣ２１０のコア層２１０Ｂとが方向性結合器を形成できるだけの長さがあれば良い。即ち、所定の長さＬは、コア層１１０Ｂ及びコア層２１０Ｂのサイズ、屈折率差、コア層１１０Ｂ及びコア層２１０Ｂの間のＵＶ硬化樹脂接着剤層２０３の厚さ等を考慮して設定すれば良い。
　要するに、実施形態２に係る光モジュール２００は、ＰＬＣ１１０、２１０の対同士を接続して構成される。ＰＬＣ１１０のコア層１１０ＢとＰＬＣ２１０のコア層２１０Ｂとは、ＰＬＣ１１０、２１０に別々に備えられた光導波路となっている。この光モジュール２００では、実施形態１の場合に使用したファイバブロック１０２が不要となっている。ＰＬＣ１１０のコア層１１０ＢとＰＬＣ２１０のコア層２１０Ｂとは、図５に示されるように、接続側先端から光の伝搬方向に少なくとも所定の長さＬの領域で矩形となっている。
　光モジュール２００の作製については、ＰＬＣ２１０を実施形態１で説明したＰＬＣ１１０を作製する場合と同様な手順及び技術的事項を適用して作製できるため、説明を省略する。
　ところで、実施形態２に係る光モジュール２００では、ＰＬＣ１１０のコア層１１０Ｂ及びＰＬＣ２１０のコア層２１０Ｂの形状が何れも矩形状である構成を例示したが、円形、楕円形等のその他の形状にしても良い。また、実施形態２に係る光モジュール２００では、ＰＬＣ１１０のエッチング面１１０ＣとＰＬＣ２１０のエッチング面２１０Ｃとの間にＵＶ硬化樹脂接着剤層２０３を介在させ、接着により結合固定した場合を説明した。しかし、このＵＶ硬化樹脂接着剤層２０３についても一例であり、ＵＶ硬化樹脂に代えて熱硬化樹脂、石英系ガラス等を接着材料として接着剤層に使用し、接着により同じ箇所を結合固定するようにしても良い。
　以上に説明した実施形態２に係る光モジュール２００は、ＰＬＣ１１０、２１０の対同士の光接続を、ＰＬＣ１１０のコア層１１０ＢとＰＬＣ２１０のコア層２１０Ｂとで形成される方向性結合器によって行う構成としている。これにより、ＰＬＣ１１０、２１０同士の光接続部の接着剤層が感応する光パワーをライン状に分散させて大幅に低減させることができ、接着剤層で生じる光化学反応を抑制することができる。この結果、接着剤層の変質が抑制されるため、実施形態１の場合と同様に、光モジュール２００において、可視光等の高エネルギー光を伝搬させても、長期信頼性を保証できるようになる。即ち、高エネルギー光を伝搬させても、ハイパワー光に耐性を有する光モジュール２００が具現され、ＰＬＣ１１０、２１０の適用先拡大の需要にも大きく貢献することができる。
（実施形態３）
　図７は、本発明の実施形態３に係る光モジュール３００における端面に平行な断面を示した図である。
　図７を参照すれば、光モジュール３００は、光ファイバ１０１とリブ型導波路構造のＰＬＣ３１０とを接続して構成される。ファイバブロック１０２に挿入されて固定される光ファイバ１０１は、実施形態１の場合と同じ構成であるので、同じ参照符号を付して説明を省略する。ここでの光モジュール３００は、実施形態１の場合のＰＬＣ１１０の代わりに、コア層３１０Ｂの両側面側が凹んだ形状の凹部３１０Ｄを有するリブ型導波路構造のＰＬＣ３１０を用いた構成となっている。尚、実施形態３においても、光ファイバ１０１にコア１０１Ｂが存在し、ＰＬＣ３１０にコア層３１０Ｂが存在するものとして識別しているが、これらは単にコアと呼ばれても良い。
　ＰＬＣ３１０は、コア層３１０Ｂにおける厚さ方向と垂直な幅方向の寸法が、光ファイバ１０１のコア１０１Ｂにおける厚さ方向と垂直な幅方向の寸法よりも大きくなっている。コア層３１０Ｂの厚さ方向と幅方向とは、コア層３１０Ｂが延在する長さ方向と垂直な平面上で規定されるものである。また、光ファイバ１０１のコア１０１Ｂの厚さ方向と幅方向とについては、コア１０１Ｂが延在する長さ方向と垂直な平面上で規定されるものである。ＰＬＣ３１０では、支持基板３１１の上面のクラッド層３１０Ａがリブ型導波路構造の適用により、コア層３１０Ｂの両側面側に凹んだ形状の凹部３１０Ｄを有する形態となっている。
　更に、ＰＬＣ３１０についても、光ファイバ１０１と接続する入出力端から光の伝搬方向に所定の長さＬに及んでクラッド層３１０Ａを一部取り除いて凹状としている。これにより、ＰＬＣ３１０においても、凹状箇所に平坦なエッチング面３１０Ｃが設けられている。尚、光ファイバ１０１のクラッド１０１Ａ及びＰＬＣ３１０のクラッド層３１０Ａは、単にクラッドと呼ばれても良い。
　光モジュール３００において、ＵＶ硬化樹脂接着剤層３０３は、ＰＬＣ３１０の凹部３１０Ｄに対する充填箇所を含めて光ファイバ１０１のエッチング面１０１ＣとＰＬＣ３１０のエッチング面３１０Ｃとを接着により結合固定する。これらのエッチング面１０１Ｃ、３１０Ｃについても、接着に供されるため、接着面と呼ばれても良い。これにより、光ファイバ１０１とＰＬＣ３１０との光接続を光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ３１０のコア層３１０Ｂとで形成される方向性結合器によって行う構成としている。
　要するに、実施形態３に係る光モジュール３００は、ＰＬＣ３１０に光ファイバ１０１を接続して構成される。光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ３１０のコア層３１０Ｂとは、光ファイバ１０１とＰＬＣ３１０とに別々に備えられた光導波路となっている。この光モジュール３００では、光ファイバ１０１がファイバブロック１０２に挿入されて固定される形態となっている。光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ３１０のコア層３１０Ｂとは、図７に示されるように、接続側先端から光の伝搬方向に少なくとも所定の長さＬの領域で矩形となっている点は、実施形態１の場合と同じである。
　光モジュール３００の作製については、実施形態１の光モジュール１００の作製と比べて、ＰＬＣ３１０の形状変化に伴い、一部が相違する。ＰＬＣ３１０は、実施形態１のＰＬＣ１１０の作製で説明した初期の堆積後に一般的な露光現像技術及びエッチング技術の適用により一部変更して作製すれば良い。即ち、支持基板３１１の上面にクラッド層とコア層とを堆積した後、光導波路用のパターンになるようにコア層を成形し、矩形状のコア層１１０Ｂとその両側面側の凹部３１０Ｄとを形成する。但し、ここでのコア層３１０Ｂは、エッチング面３０１Ｃに露呈される。
　また、ＵＶ硬化樹脂接着剤を凹部３１０Ｄの全体への充填を含めてエッチング面１０１Ｃ、３１０Ｃの間に塗布してからＰＬＣ３１０と光ファイバ１０１との接続部分に広がったＵＶ硬化樹脂接着剤に対して、ＵＶ光を照射して硬化させる。その他は、実施形態１で説明した光モジュール１００の作製と同様な手順及び技術的事項を適用できるため、説明を省略する。
　ところで、実施形態３に係る光モジュール３００では、光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ３１０のコア層３１０Ｂとの形状がそれぞれ矩形状である構成を例示したが、円形、楕円形等のその他の形状にしても良い。また、実施形態３に係る光モジュール３００では、光ファイバ１０１のエッチング面１０１ＣとＰＬＣ３１０のエッチング面３１０Ｃとの間にＵＶ硬化樹脂接着剤層３０３を介在させ、接着により結合固定した場合を説明した。しかし、このＵＶ硬化樹脂接着剤層３０３についても一例であり、ＵＶ硬化樹脂に代えて熱硬化樹脂、石英系ガラス等を接着材料として接着剤層に使用し、接着により同じ箇所を結合固定するようにしても良い。
　以上に説明した実施形態３に係る光モジュール３００は、光ファイバ１０１とＰＬＣ３１０の光接続を、光ファイバ１０１のコア１０１ＢとＰＬＣ３１０のコア層３１０Ｂとで形成される方向性結合器によって行う構成としている。これにより、光ファイバ１０１とＰＬＣ３１０との光接続部の接着剤層が感応する光パワーをライン状に分散させて大幅に低減させることができ、接着剤層で生じる光化学反応を抑制することができる。この結果、接着剤層の変質が抑制されるため、実施形態１の場合と同様に、光モジュール３００において、可視光等の高エネルギー光を伝搬させても、長期信頼性を保証できるようになる。即ち、高エネルギー光を伝搬させても、ハイパワー光に耐性を有する光モジュール３００が具現され、ＰＬＣ３１０の適用先拡大の需要にも大きく貢献することができる。
　尚、実施形態３に係る光モジュール３００では、説明を簡略化するため、入出力端にそれぞれ１本の光ファイバ１０１を接続した構成を例示した。但し、光モジュール３００の構成は、これに限定されず、種々変更可能であり、そうした場合にも実施形態３の技術的範囲内とみなせる。例えば、ファイバブロック１０２に複数の光ファイバ１０１を挿入して固定するための複数のＶ溝を形成し、ＰＬＣ３１０に複数の光導波路を形成し、その入出力端にそれぞれ複数の光ファイバ１０１を接続した構成とすることもできる。
　その他、実施形態３に係る光モジュール３００では、光ファイバ１０１とリブ型導波路構造のＰＬＣ３１０とを接続した構成について説明した。しかし、これに代えて、少なくとも一方をリブ型導波路構造のＰＬＣを用いるようにすれば、別構成の光モジュールを構成することが可能になる。例えば、実施形態２で説明した光モジュール２００において、ＰＬＣ１１０、２１０を何れもリブ型導波路構造とし、これらの対同士を接続する構成としても良い。但し、この場合のＰＬＣ１１０、２１０は、コア層１１０Ｂ、２１０Ｂの両側面側が凹んだ形状の凹部を有するものとする。そして、ＵＶ硬化樹脂接着剤層２０３により、凹部への充填箇所を含めてＰＬＣ１１０、２１０の対同士を接着により結合固定する構成とすれば良い。また、その他にリブ型導波路構造のＰＬＣを一方に使用し、埋め込み型導波路構造のＰＬＣを他方に使用するものとし、これらのＰＬＣの対同士を接続する構成にすることもできる。従って、本発明の光モジュールは、開示した構成の形態に限定されない。

Claims (8)

  1. 　少なくとも１つの光導波路と、
    　前記光導波路と光接続される少なくとも１つの平面光波回路と、
    　前記光導波路と前記平面光波回路とを接着して結合固定する接着剤層と、を備えた光モジュールであって、
    　前記光導波路は、入出力端から光の伝搬方向に所定の長さの領域でクラッドが一部除去されており、
    　前記平面光波回路は、入出力端から光の伝搬方向に所定の長さの領域でクラッドが一部除去されており、
    　前記光導波路のコアと前記平面光波回路のコアとが方向性結合器を形成する配置となっている
    　ことを特徴とする光モジュール。
  2. 　前記平面光波回路に光ファイバを接続して構成される光モジュールであって、
    　前記光導波路は、前記光ファイバと前記平面光波回路とに別々に備えられ、
    　前記光ファイバ及び前記平面光波回路における前記光導波路は、前記コアである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  3. 　前記光ファイバは、ファイバブロックに挿入されて固定され、
    　前記接着剤層は、前記ファイバブロックに挿入されて固定された前記光ファイバと前記平面光波回路とを接着により結合固定した
    　ことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
  4. 　前記光ファイバは、先端から光の伝搬方向に少なくとも所定の長さの領域で前記コアが矩形である
    　ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光モジュール。
  5. 　前記平面光波回路は、前記コアの両側面側が凹んだ形状の凹部を有するリブ型導波路構造であり、
    　前記平面光波回路における前記コアが延在する長さ方向と垂直な平面上で規定される当該コアの厚さ方向と垂直な幅方向の寸法は、前記光ファイバにおける前記コアが延在する長さ方向と垂直な平面上で規定される当該コアの厚さ方向と垂直な幅方向の寸法よりも大きく、
    　前記接着剤層は、前記凹部への充填箇所を含めて前記光ファイバと前記平面光波回路とを接着により結合固定した
    　ことを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
  6. 　前記平面光波回路の対同士を接続して構成される光モジュールであって、
    　前記光導波路は、前記平面光波回路の対に別々に備えられた前記コアである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  7. 　前記平面光波回路は、少なくとも一方が前記コアの両側面側が凹んだ形状の凹部を有するリブ型導波路構造であり、
    　前記接着剤層は、前記凹部への充填箇所を含めて前記平面光波回路の対同士を接着により結合固定した
    　ことを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
  8. 　前記接着剤層は、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、及び石英系ガラスから選択された一つを接着材料とする
    　ことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の光モジュール。
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