JP7231028B2 - ガイド部材の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路デバイスに光ファイバを接続するためのガイド部材の形成方法に関する。

近年、動画サービスによる個人トラフィック消費の増加や、ＩｏＴ（Internet of Things）、クラウドサービスなどによる法人トラフィックの増加に伴い、データセンタ内やデータセンタ間の通信容量の大幅な拡大が求められている。通信容量の拡大を実現するために、従来の電気信号を用いた短距離通信方式に代わって、光通信で用いられる光伝送技術などを用いた光インタコネクション技術の導入が進んでいる。

光インタコネクションの代表的な方式においては、プリント基板上に配置されたレーザダイオード（ＬＤ）などの光発光素子とフォトダイオード（ＰＤ）などの光受光素子間を光導波路や光ファイバなどの光伝送媒体を用いて伝送することで信号処理が実現されている。

伝送方式によっては、光発光素子には、光変調素子などが集積されるか、あるいはディスクリートに接続され、さらに電気－光変換を行うドライバなどが接続される。これら光発光素子、光変調素子、ドライバなどを含む構成が光送信機としてプリント基板上に実装されている。同様に、光受光素子には、光処理機などが適宜集積されるか、あるいはディスクリートに接続され、さらに光－電気変換を行う電気増幅回路などが接続される。これら光受光素子、光処理機、電気増幅回路などを含む構成が光受信機としてプリント基板上に実装されている。

これら光送信機と光受信機とを一体化した光送受信機などがパッケージ内やプリント基板上に搭載され、光ファイバなどの光伝送媒体と光学的に接続されることで、光インタコネクションが実現されている。また、トポロジーによっては、光スイッチなどの中継器などを介して実現されている。

前記光発光素子や光受光素子、光変調素子としては、シリコンやゲルマニウムなどの半導体や、インジウムリン（ＩｎＰ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）等に代表されるＩＩＩ－Ｖ族半導体などの材料を用いる素子が実用化されている。近年では、これらの素子と共に、光の伝播機構を有するシリコン光回路やインジウムリン光回路などを集積した光導波路型の光送受信機が発展している。また光変調素子としては、半導体の他に、ニオブ酸リチウムなどの強誘電体系やポリマーなどの材料を用いる場合もある。

更に、上記の光発光素子や光受光素子、光変調素子と共に、石英ガラスなどからなる平面光波回路（Planar Lightwave Circuit）などからなる光機能素子が集積されることがある。光機能素子としてはスプリッタ、波長合分波器、光スイッチ、偏波制御素子、光フィルタなどがある。以降、上記の光の伝播、導波機構を有する光発光素子、光受光素子、光変調素子、光機能素子、光増幅素子などを集積したデバイスを「光導波路デバイス」と呼ぶこととする。

通常、光導波路デバイスは、Ｖ溝を形成したガラスなどと一体化された光ファイバアレイと接続されている。この構造においては、光ファイバの各コアと、光導波路デバイスの各導波路のコアとが低損失で接続することが求められる。この低損失の接続のためには、サブミクロン単位で光導波路デバイスと光ファイバとを位置決め（以下、「調芯」と呼ぶ。）・固定することが必要である。従来の光導波路デバイスでは、光を実際に入出力させてパワーをモニタしながらの調芯（光学調芯）が行われ、光ファイバアレイと一体化された状態でパッケージ内やボード上に搭載されることとなる。しかしながら、光ファイバの取り扱いが煩雑であることから、より簡易に光導波路デバイスと光ファイバとを調芯・固定することが求められている。

光導波路デバイスと光ファイバとを簡易に位置決め・固定する多くの方法が提案されている。代表的な簡易化の方法は、上記に述べた光学調芯方法を機械的な位置決めにより調芯する方法に変更することである。

機械的な位置決めにより調芯する１つの方法として、光ファイバ挿入用のガイド孔を複数個有する光ファイバガイド部品をあらかじめ光学調芯などにより、光導波路デバイスに調芯・固定しておき、ボード上あるいはパッケージ内で光ファイバを光ファイバガイド部品のガイド孔に挿入して、固定する方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の光ファイバガイド部品８０は、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、複数のＶ溝８０１ａが形成されたＶ溝基板８０１と、複数のＶ溝８０１ａのうち両脇の２本のＶ溝に配置されたダミー光ファイバ６０ａと、接着層（図示せず）によりＶ溝基板８０１と一体化される平板状のリッド８０２とから構成される。

この光ファイバガイド部品８０は、図１４Ａの平面図および図１４Ｂの断面図に示すように、接着剤８２などにより光導波路デバイス７と一体化されている。光導波路デバイス７は、導波路基板７１と、導波路基板７１上に形成された光導波路層７２とを備え、光導波路層７２は、導波路基板７１上に形成されたクラッド７２２と、クラッド７２２中に形成されたコア７２１とから構成される。光ファイバ６０は、プラグ６１に固定されている。また、光ファイバガイド部品８０には、図示しないコネクタレセプタクルが固定されている。コネクタレセプタクルにプラグ６１を挿入して嵌合させると、光ファイバ６０は、光ファイバガイド部品８０のＶ溝基板８０１のＶ溝８０１ａとリッド８０２とによって形成されるガイド孔８１ａに挿入され、位置決めされる。そして、光ファイバ６０の端面は、光導波路デバイス７のコア７２１の端面に突き当たる。こうして、光ファイバ６０と光導波路デバイス７のコア７２１とが光学的に接続される。光導波路デバイス７と光ファイバガイド部品８０との接着を補強するため、光導波路デバイス７には、ガラスからなる補強板８１が貼り付けられている。

光ファイバガイド部品８０のガイド孔８１、８１ａは、Ｖ溝８０１ａとリッド８０２とによって形成されるが、このガイド孔の径は、両脇の２本のＶ溝８０１ａに配置されたダミー光ファイバ６０ａの径によって決定される。ガイド孔への光ファイバ６０の挿入を可能とするために、ガイド孔は光ファイバ６０よりも僅かに大きな径を有するように設定される。ガイド孔と光ファイバ６０の径の差をクリアランスと定義すると、サブミクロン程度のクリアランスが必要である。すなわち、ダミー光ファイバ６０ａの径は、光ファイバ６０の径よりも大きく設定されている。

しかしながら、上述した手法においては、予め光ファイバガイド部品８０を高精度に作製する工程と、前記光ファイバガイド部品８０を光導波路デバイス７上に光学調芯して高精度に接着、固定する工程を必要とするため、光ファイバガイド構造を形成する作業の十分な簡易化が図られているとは言えなかった。また、シリコンをコアとするシリコンフォトニクスなどに代表されるように、近年では光導波路デバイスが従来よりも大幅に小型化しており、それに対して、光ファイバガイド部品のサイズが大きく、ファイバ接続部も含めた全体サイズの小型化を律速する要因となっていた。

特開２００４－７８０２８号公報

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、光導波路デバイスに光ファイバを接続するためのガイド部材を光導波路デバイスに高精度に直接形成する形成方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るガイド部材の形成方法は、光導波路デバイスの側端面を含む接続端面に立設されて、前記光導波路デバイスの前記接続端面と接続する光ファイバの先端部を収容する空間を形成するガイド部材であり、前記空間を形成する前記ガイド部材の内壁に接する内接円の径が前記光ファイバの外径と略同一のガイド部材の形成方法であって、前記光導波路デバイスのコアが現れている又はダミーコアと溝とのいずれかが設けられている前記接続端面をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて前記コア、前記ダミーコア、又は、前記溝の位置を検出する検出ステップと、前記接続端面に光硬化性樹脂を前記ガイド部材の材料として付与する付与ステップと、前記付与ステップで付与された前記光硬化性樹脂に対し、前記検出ステップで検出された前記位置を基準として光を走査して前記光硬化性樹脂の一部を硬化させ、前記内接円の中心を前記接続端面に現れている前記コアの中心と一致させた前記ガイド部材を造形する造形ステップと、を有する。

本発明によれば、光導波路デバイスに光ファイバを接続するためのガイド部材を光導波路デバイスに高精度に直接形成できる。

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す斜視図である。 図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す上面図である。 図１Ｃは、図１ＢのＩＣ－ＩＣ線における断面を示す断面図である。 図１Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す正面図である。 図１Ｅは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図１Ｆは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の変形例を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造における光導波路デバイスの接続端面の一例を示す正面図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造における光導波路デバイスの接続端面の他の一例を示す正面図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す断面図である。 図６Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す正面図である。 図６Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す正面図である。 図７は、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す正面図である。 図８は、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の他の変形例を模式的に示す正面図である。 図９Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図９Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図１０Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図１０Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図１１Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図１１Ｂは、本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバ接続構造を模式的に示す断面図である。 図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の変形例を模式的に示す断面図である。 図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバガイド構造を模式的に示す斜視図である。 図１４Ａは、従来の光ファイバ接続構造の一例を模式的に示す上面図である。 図１４Ｂは、従来の光ファイバ接続構造の一例を模式的に示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の実施の形態１に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造について、図１Ａ～図１Ｆを参照して説明する。

［光ファイバ接続構造の構成］
まず、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造１は、例えば、図１Ａに示すように、板状に形成された光導波路デバイス７と、光導波路デバイス７の一の面に設けられた補強板１１と、光導波路デバイス７の側端面と補強部材とによって形成される接続端面上に立設されたガイド部材１０とを含んでいる。

ここで、光導波路デバイス７は、例えば、シリコン細線からなるコア７２１と、クラッド７２２とからなる光導波路層７２を備えるデバイスである。光導波路デバイス７の側端面にはコア７２１の端面が現れている。このような光導波路デバイス７は、よく知られたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板などを用いて作製可能である。より具体的には、まず、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などにより、ＳＯＩ基板の表面シリコン層をパターニングし、光導波路（光回路）を構成するコア層を形成する。次に、例えば、プラズマＣＶＤ法などのよく知られた堆積法により、酸化シリコンを堆積して上部クラッド層を形成する。これらのことにより、埋め込み絶縁層を下部クラッド層とし、この上に形成されたシリコン細線によるコア層を上部クラッド層で覆った光導波路が形成できる。ここで、光導波路デバイス７は、例えばシリコン基板上に堆積して形成された石英ガラス薄膜からなる平面光波回路でもよい。また、導波機構を有する光導波路デバイスであれば、これに限らない。例えば、基板や光導波路として、石英ガラスの他、有機物からなる樹脂や、Ｓｉ、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）、ガリウムヒ素、インジウムリン（ＩｎＰ）などの半導体あるいは化合物半導体導波路、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）などの誘電体を用いてもよい。

また、光導波路デバイス７には、信号を処理するための各種信号処理光回路や、発光・受光・変調・制御などするための各種光機能素子が集積されていてもよい。また、アイソレータ、偏波回転、偏波分離素子、光減衰器、等任意の光機能デバイスが集積されていてもよい。

通常、光導波路デバイス７は、導波路基板７１とコア７２１、クラッド７２２からなる光導波路層７２とから形成され、その光導波路層７２は数um～数10um程度と薄い。このように光導波路デバイス７が薄い場合には、光導波路デバイス７とガイド部材１０との接着を補強するための補強部材が設けられる。本実施の形態においては、ガイド部材１０を立設するための土台の一部とするため、補強部材となる補強板１１が、光導波路デバイス７の一の面（図１Ａ等においては、板状に形成された光導波路デバイス７の上面））の、コア７２１の端面が現れた側端面に接する領域に設けられている。補強板１１は、接着剤１２などにより光導波路デバイス７に固定される。

このような補強板１１は、ガラスやセラミック、金属など任意の材料を用いて形成することができる。また、補強板１１を光導波路デバイス７に固定するには、接着以外にも金属接合などを用いてもよい。また、補強板１１の一側面は、光導波路デバイス７の接続端面と同一面となって、ガイド部材１０を立設する接続端面の一部となる。光導波路デバイス７の側端面と補強板１１の側面とを同一面とするために、機械的な治具などで補強板１１を固定してもよく、また、必要に応じて、補強板１１を光導波路デバイス７上に固定した後にダイシング、或いは研磨などを行ってもよい。

一方、光導波路デバイス７の側端面と補強部材とによって形成される接続端面上に立設されたガイド部材１０は、図１Ｃ～図１Ｆに示すように、光ファイバ６０の先端部を収容する空間を形成している。このようなガイド部材１０は、光導波路デバイス７と接続する光ファイバ６０をガイドする光ファイバガイド構造を構成する。

本実施の形態においては、ガイド部材１０は、貫通孔Ｈを有する円筒形状の部材である。光ファイバ６０の先端部は、その貫通孔Ｈ内に収容される。図１Ｄに示すように、ガイド部材１０の内壁によって形成される貫通孔Ｈの軸線に垂直な断面は円形となる。ガイド部材１０は、正面から見て、貫通孔Ｈの中心が光導波路デバイス７の側端面に現れたコア７２１と一致するように、光導波路デバイス７の側端面と補強板１１の側面とからなる接続端面に接合される。

図１Ｅは、光ファイバ６０を挿入している途中の状態を表し、図１Ｆは、光ファイバ６０の挿入を終えた状態を表している。
図１Ｅおよび図１Ｆに示すように、ガイド部材１０の内径は、挿入される光ファイバ６０の外径と略同一か、わずかに大きく設定されている。なお、挿入する光ファイバ６０の先端に、図１Ｅに示すように、面取り加工を施すことなどによって、光ファイバ６０のガイド部材１０への挿入を容易に実現することができる。

また、図１Ｆに示すように、光導波路デバイス７と光ファイバ６０とガイド部材１０との間に形成された空隙には接着剤１３が充填されている。ガイド部材１０によって位置決めされた光ファイバ６０は、ガイド部材１０および接着剤１３を介して光導波路デバイス７に固定される。その結果、光導波路デバイス７のコア７２１と光ファイバ６０のコア６０１とを軸線上で一致させて接続することができる。

なお、光ファイバ６０を挿入したら、図１Ｆに示すように、光ファイバ６０の先端面と光導波路デバイス７の接続端面とを完全に密着させて空気層を無くして反射を防止してもよいし、光導波路デバイス７の側端面と光ファイバ６０の先端との間に屈折率整合材や接着剤を充填してもよい。

また、図２に示すように、ガイド部材１００の光導波路デバイス７の接続端面に接続する一端側とは反対側の他端側、すなわち、光ファイバ６０の挿入口が開口する側を、ガイド部材１００の内壁が形成する円の径がその他端に向かって大きくなるテーパー構造１００ａとすることで、さらに光ファイバ６０の挿入を容易に実現することが可能である。

次に、上述したガイド部材１０の作製方法について説明する。

第１の方法としては、まず、光導波路デバイス７の上面に補強板１１を接着剤により固定する。光導波路デバイス７の接続端面と補強板１１の側面とに、紫外線（ＵＶ）硬化型の樹脂やＳＵ８などに代表されるフォトレジストを塗布して、フォトレジストの膜を形成する。フォトレジストを塗布する代わりに、フォトレジストを充填した容器に光導波路デバイス７の接続端面と補強板１１の側面とを浸漬させてフォトレジストの膜を形成してもよい。

［光ファイバ接続構造の形成方法］
次に、所定の光学系を介して、導波路形成用のレーザからのＵＶ光を集光してフォトレジストの膜に照射する。このとき、ＵＶ光を照射する位置を走査して、所望とする任意の光硬化樹脂からなる構造体を形成する。ＵＶ光が照射されたフォトレジストは光硬化するので、ＵＶ光を照射する位置を走査することで、走査の軌跡に沿って樹脂が硬化してガイド部材１０を形成することができる。ＵＶ光は、例えば、光源および光学系を、モータあるいはピエゾステージなどあるいはガルバノミラーや偏向素子などを用いて走査させればよい。

第２の方法としては、レーザとして、光硬化する樹脂が硬化する波長よりも長い波長のフェムト秒レーザを用い、光造形を行う方法がある。この方法では、集光することで一定の光強度とされた箇所に、非線形効果により、樹脂が硬化する波長の２光子吸収を発生させる。この２光子吸収が発生する集光箇所を、上述した第１の方法と同様に走査することによって、ガイド部材１０を形成する。この方法によれば、よく知られているように、高精度、かつ、ナノレベルの光造形を行うことが可能である。上述したように、光硬化により造形したのちに、未硬化領域の樹脂を除去すれば、３次元の構造物が形成できる。

本実施の形態に係る光導波路接続構造において、正面から見て、ガイド部材１０の貫通孔Ｈの中心を光導波路デバイス７の側端面に現れたコア７２１の中心に一致させるには、例えば、造形物を形成する際に高精度なカメラモニタを用いて、対象の光導波路デバイス７の側端面に現れたコア７２１を検出し、そこを基準にして光硬化樹脂からガイド部材１０を形成すればよい。

また、図３に示すように、光導波路デバイス７の導波路層７２に、光導波路デバイス７接続端面まで貫通するダミーの溝７２３ａ、７２３ｂなどを形成し、この溝７２３ａ、７２３ｂを光硬化樹脂に対してＵＶ光が照射する際の描画基準としてもよい。また、図４に示すように、光導波路デバイス７に光ファイバ６０と接続するコア７２１とは別のダミーコア７２４ａ、７２４ｂを用意しておき、このダミーコア７２４ａ、７２４ｂを基準としてガイド部材１０を造形してもよい。

［本実施の形態の効果］
以上のように、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造によれば、サブミクロン程度の精度をもつ高精度のファイバガイド構造を光導波路の接続端面に直接描画して形成することができる。さらに、光ファイバの取り付け時における光学調芯（Optical alignment）の作業が不要となる。

［本実施の形態の変形例］
なお、本実施の形態においては、光硬化性樹脂からなるガイド部材１０を光導波路デバイス７の接続端面上に直接形成しており、樹脂と接続端面との接合強度を十分に確保する必要がある。そのために、ガイド部材１０の根本、すなわち、光導波路デバイス７と接合する側の外周部を適宜大きく形成することで、接合面積を広くとり、接合強度を高めることができる。

また、図５に示すように、ガイド部材１１０の貫通孔内および外周部の根元近傍において、それぞれ径方向に張り出すように設定し、土台部分１１０ｂを形成することで、さらに接合強度を高めることができる。この際には、貫通孔内の土台部分と、この貫通孔に挿入された光ファイバ６０の先端とが機械的に干渉しないように、根元の土台部分のサイズおよび光ファイバ６０先端のテーパー角を設定すればよい。

なお、図１Ａ～図１Ｆでは、１本の光ファイバ６０をガイド部材１０に形成された１つの貫通孔Ｈに挿入する場合を例に説明したが、本発明は、その孔の数や光ファイバの本数に制限されるものではない。例えば、図６Ａに示すように、光導波路デバイスの接続端面に現れた複数のコア７２１と複数の光ファイバとをそれぞれ接続する場合には、接続するコア７２１の数に応じて、貫通孔Ｈを有する複数のガイド部材１０からなるガイド部材１０００を形成してもよい。このようなガイド部材１０００の複数の貫通孔Ｈに複数本の光ファイバをそれぞれ挿入することで、一括して光導波路デバイス７と接続することが可能となる。

このような構造物は、図６Ａに示すように、対応するコア７２１毎に個別のガイド部材１０を形成してもよいし、図６Ｂに示すように、複数のガイド部材１０を連結する連結部分１１０１を有する１つの構造物１１００に、複数の貫通孔Ｈを有するような構造としてもよい。特に、図６Ｂに示す態様によれば、ガイド部材１０に加えて連結部分１１０１を備えることによって光導波路デバイス７との接合面積を増大させることができるので、構造物１１００と光導波路デバイス７との機械的な強度も高めることができる。

また、図１Ａ～図１Ｆおよび図２、図５、図６Ａおよび図６Ｂに示した例では、貫通孔Ｈの軸線に垂直な断面が円形となる構造を示したが、ガイド部材の構造は、光ファイバ６０を挿入し位置決めできるのであれば、軸線に垂直な断面が円形となるものには限らない。例えば、貫通孔Ｈの軸線に垂直な断面が、三角形や四角形などの多角形、もしくは楕円形、またはこれらを変形した形状となるように、ガイド部材を構成してもよい。図７は、貫通孔の軸線に垂直な断面が四角形となる例、図８は、５角形となる例を示している。いずれの場合においても、ガイド部材１２０、１３０の内壁に内接する円Ｃの径が、挿入される光ファイバ６０の外径と略同一あるいはわずかに大きく設定することによって同様の効果を奏する。

ガイド部材の外周構造についても、上述した例では、円筒形状を有するものとして、その軸線に垂直な断面が円形となる構造を例に示したが、その形状は任意に設計できる。例えば、図７および図８に示すように、断面が四角形その他の多角形もしくは楕円形、またはこれらを変形した形状としてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造について、図９Ａおよび図９Ｂを参照して説明する。なお、第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造と共通する構成要素については、同一の符号を用い、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態に係る光ファイバ接続構造においては、上述した第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造と同じく、光導波路デバイス７の側端面と補強板１１の側面とによって形成された接続端面に、光硬化性樹脂からなるガイド部材１４０が設けられている。光ファイバガイド構造として形成されたガイド部材１４０は、筒状に形成されて、貫通孔Ｈを有する。

図９Ａに示すように、このガイド部材１４０は、光導波路デバイス７の接続端面に接続する一端側に、挿入された光ファイバ６０と当接するストッパ構造１４０ｃを備えてる。ストッパ構造１４０ｃは、貫通孔Ｈの内壁が光導波路デバイス７に接続する一端側においてその貫通孔Ｈ径方向に、すなわち、貫通孔Ｈ中心の軸線に向かって張り出した部分である。ストッパ構造１４０ｃによって、貫通孔Ｈの内壁に接する円の径が、挿入される光ファイバ６０の外径より小さくなる。したがって、ガイド部材１４０のストッパ構造１４０ｃが、ガイド部材１４０に挿入された光ファイバ６０の先端部、または、図９Ｂに示すように、光ファイバ６０の先端部の面取りが施されてテーパー状に形成されている場合は、そのテーパー状に形成された外面に接する。

本実施の形態に係る光ファイバ接続構造においては、ストッパ構造１４０ｃが貫通孔Ｈ内で光ファイバ６０の先端部分と接することによって、光導波路デバイス７と光ファイバ６０の先端との間に、所定のギャップＧを設けている。さらにこのギャップＧに接着剤１３を充填させた状態とすることで、所定のギャップＧを持った状態で、光導波路デバイス７と光ファイバ６０とを接着固定することができる。

本実施の形態に係る光ファイバ接続構造によれば、第１の実施形態に係る光ファイバ接続構造によって得られる効果と同じ効果に加え、光導波路デバイス７の導波路端面と光ファイバ６０の先端との間に所定の厚みを有する接着層を設けることができるので、接着層が薄すぎたことによる部分剥離などを予防し、より信頼性の高い接続を実現できるという追加の効果を奏することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造について、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して説明する。

本実施の形態に係る光ファイバ接続構造において、光ファイバガイド構造として形成されたガイド部材１５０は、第１の実施の形態に係るガイド部材１０と同じく、筒状に形成されているものの、ガイド部材１５０の内壁に接する内接円の径が、光ファイバ６０の挿入口から光導波路デバイス７の接続端面に向かって徐々に小さくなる、すなわち、光導波路デバイス７の接続端面に接続する一端側からその反対側の他端側に向かって内接円の径が大きくなる、テーパー構造を備えている。このような複雑な構造も、光造形によって容易に形成することができる。

また、本実施の形態においては、このガイド部材１５０に挿入される光ファイバ６１０の先端部も、先端に向かって細くなるように形成されて、ガイド部材１５０の貫通孔に収容されたときに、テーパー状に形成されたガイド部材１５０の内壁にならう。

第１および第２の実施の形態に係る光ファイバ接続構造では、断面形状が円形となる貫通孔Ｈに光ファイバ６０を挿入するために、貫通孔Ｈの径を光ファイバ６０の外形よりもわずかに大きく設定してクリアランスを設けていたが、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造においては、貫通孔Ｈと光ファイバ６０とをテーパー状に形成し、両者のテーパー角を同一とすることによって、クリアランスを不要とすることができる。

したがって、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造によれば、上述した第１の実施形態に係る光ファイバ接続構造によって得られる効果と同じ効果が得られることに加え、クリアランス起因のファイバコアと導波路コアのわずかな位置ずれをなくすことができ、より高い精度、すなわち低損失な光接続を実現することができるという新たな効果を奏する。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造について、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照して説明する。
本実施の形態に係る光ファイバ接続構造は、上述した第３の実施の形態に係る光ファイバ接続構造と同様に、筒状に形成されたガイド部材１６０の内壁に接する内接円の径が、光ファイバ６０の挿入口から光導波路デバイス７の接続端面に向かって徐々に小さくなるテーパー構造を備えていることに加えて、光導波路デバイス７との接続端面近傍にストッパ層１６０ｃを備えている。このような複雑な構造も、光造形によって容易に形成することができる。

また、図１１Ｂに示すように、ガイド部材１６０に挿入される光ファイバ６２０の先端部分も、先端に向かって細くなるように形成され、さらに、光ファイバ６２０においては、コア６０１も含めてテーパー状に加工することで、コア６０１の先端面をレンズ形状としたレンズドファイバ（Lensed fiber）として機能させている。そのため、ガイド部材１６０の内径のテーパー角も、光ファイバ６２０の先端のテーパー角と同一とし、さらに、ガイド部材１６０の内径の最小値は、光ファイバ６２０の先端部分に合わせて、非常に小さく設定されている。

したがって、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造によれば、上述した第１、第２の実施形態に係る光ファイバ接続構造によって得られる効果と同じ効果が得られることに加え、ガイド部材１６０の貫通孔Ｈおよび光ファイバ６２０のテーパー角を同一とすることによって、ガイド部材１６０と光ファイバ６２０との間のクリアランスを不要とすることができる。これにより、クリアランス起因のファイバコアと導波路コアのわずかな位置ずれをなくすことができ、より高い精度、すなわち低損失な光接続を実現することができるという新たな効果を奏する。

さらに、光ファイバ６２０をレンズドファイバとして、コア６０１の先端面をレンズとして機能させたとき、光結合損失が最低となるようにするためには、光ファイバ６２０の先端と光導波路デバイス７の接続端面との間に一定の間隙を必要とする。本実施の形態においては、ストッパ層１６０ｃからなるストッパ構造を有することによって、レンズとして機能する光ファイバ６２０の先端は、空気層を介して光導波路デバイス７の接続端面と対向し、光導波路デバイス７の接続端面から最適な間隙を保って支持される。これにより、レンズドファイバである光ファイバ６２０と光導波路デバイス７のコア７２１との接続損失を最小化することができるという新たな効果を奏する。

さらに、図１２に示すように、ガイド部材１６０と光ファイバ６２０との間の空隙に接着剤１３を充填して、光ファイバ６２０を固定してもよい。その際に、レンズドファイバである光ファイバ６２０と光導波路デバイス７の接続端面との間に空隙を形成し、この空隙を空気や接着剤で充填してもよい。特に、レンズドファイバのレンズとして屈折力を高めるためには、空隙を空気層とするとよく、その場合は、図１３に示すように、ガイド部材１６０の一部に接着剤の抜け穴１６０ｅを形成しておくと、光ファイバ６２０の先端と光導波路デバイス７の接続端面との間に接着剤が回り込まずに、空気層とすることができる。

本発明は、光導波路デバイスに光ファイバを接続する技術に適用することができる。

１…光ファイバ接続構造、１０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０…ガイド部材、１１…補強板、６０、６１０、６２０…光ファイバ、６０１…コア、７…光導波路デバイス、７２…光導波路層、７２１…コア、Ｈ…貫通孔、Ｇ…ギャップ。

Claims (8)

1. 光導波路デバイスの側端面を含む接続端面に立設されて、前記光導波路デバイスの前記接続端面と接続する光ファイバの先端部を収容する空間を形成するガイド部材であり、前記空間を形成する前記ガイド部材の内壁に接する内接円の径が前記光ファイバの外径と略同一のガイド部材の形成方法であって、
   前記光導波路デバイスのコアが現れている又はダミーコアと溝とのいずれかが設けられている前記接続端面をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて前記コア、前記ダミーコア、又は、前記溝の位置を検出する検出ステップと、
   前記接続端面に光硬化性樹脂を前記ガイド部材の材料として付与する付与ステップと、
   前記付与ステップで付与された前記光硬化性樹脂に対し、前記検出ステップで検出された前記位置を基準として光を走査して前記光硬化性樹脂の一部を硬化させ、前記内接円の中心を前記接続端面に現れている前記コアの中心と一致させた前記ガイド部材を造形する造形ステップと、
   を有する、ガイド部材の形成方法。
2. 請求項１に記載のガイド部材の形成方法において、
   前記ガイド部材は、前記接続端面に接続する一端側とは反対側の他端側において、前記内接円の径が前記他端側に向かって大きくなる第１のテーバー構造を備えている
   ガイド部材の形成方法。
3. 請求項１または２に記載のガイド部材の形成方法において、
   前記ガイド部材は、前記接続端面に接続する一端側において、前記内接円の径が前記光ファイバの外径より小さくなるストッパ構造を備えている
   ガイド部材の形成方法。
4. 請求項１または２に記載のガイド部材の形成方法において、
   前記ガイド部材は、前記接続端面に接続する一端側から前記一端側とは反対側の他端側に向かって前記内接円の径が大きくなる第２のテーパー構造を備え、
   前記第２のテーパー構造は、先端に向かって細くなるように形成された前記光ファイバの前記先端部が前記空間に収容されたときにその内壁にならう形状に形成される、
   ガイド部材の形成方法。
5. 請求項４に記載のガイド部材の形成方法において、
   前記ガイド部材は、前記接続端面に接続する前記一端側において、先端に向かって細くなるように形成された前記光ファイバと接するストッパ構造をさらに備えている
   ガイド部材の形成方法。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載のガイド部材の形成方法において、
   前記光導波路デバイスおよび前記光ファイバの少なくとも１つと前記ガイド部材との間に形成された空隙に接着剤を充填する充填ステップをさらに有する、
   ガイド部材の形成方法。
7. 請求項１～５のいずれか一項に記載のガイド部材の形成方法において、
   前記ガイド部材と前記光ファイバの側面との間に形成された空隙に接着剤を充填する充填ステップをさらに有し、
   前記光ファイバは、先端面に設けられたレンズを備え、
   前記充填ステップでは、前記レンズが空気層を介して前記接続端面と対向するように前記接着剤を充填する、
   ガイド部材の形成方法。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載のガイド部材の形成方法において、
   前記光導波路デバイスは、前記コアとクラッドとからなる光導波路層を有し、板状に形成されており、
   前記光導波路デバイスの一の面の、前記側端面に接する領域に補強部材を設けるステップをさらに備え、
   前記接続端面は、前記側端面と前記補強部材とによって形成されている、
   ガイド部材の形成方法。

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