JP2020079862A - 光コネクタ部、光接続構造体、及び、光接続構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化の影響を受けにくい光コネクタ部を提供する。【解決手段】光信号を入出力する入出力部１４を有する基板１０に固定され、光ファイバ２０の端部２１を保持するガラス製の保持部材４０と、前記光信号を集光させつつ反射させるレンズ部５２を有する光路変換部材５０と、を備え、光ファイバ２０の端面及び保持部材４０の端面が斜め研磨されており、光路変換部材５０は、斜め研磨された光ファイバ２０の端面及び保持部材４０の端面に固定されており、レンズ部５２によって前記光信号の方向を変換することによって、光ファイバ２０と入出力部１４との間を光結合させる。【選択図】図３

Description

本発明は、光コネクタ部、光接続構造体、及び、光接続構造体の製造方法に関する。

特許文献１には、光ファイバの端面を光素子（面発光レーザー）と対向させて、光ファイバと光素子とを接続する光学接続構造が記載されている。

特許文献２、３及び非特許文献１には、光信号を入出力するグレーティングカプラが記載されている。これらの文献には、グレーティングカプラから出力される光信号が基板の垂直方向に対して傾斜していることが記載されている。

特開２００９−２７６６６８号公報 特開２０１６−１６６９３９号公報 国際公開ＷＯ２０１６／００６０３７号

Dirk T. et al. "Grating Couplers for Coupling between Optical Fibers and Nanophotonic Waveguides," Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.8A, pp.6071-6077, 2006年

光信号を入出力する入出力部を有する基板に光ファイバの端部を直接取り付けようとすると、光ファイバを曲げて使用する必要がある。この場合、ファイバ自体の物理的限界に基づいた、曲げ（ファイバ曲げ曲率）の許容値があり、高さ方向の寸法を抑制するのが困難である（特に、シングルモード光ファイバはマルチモード光ファイバに比べて曲げに弱い）。また、曲げたファイバを保持するための部材の費用や、ファイバを曲げる工程の工数も必要になる。

そこで、反射面を有する光路変換部材に光ファイバの端部を保持させつつ、光路変換部材を基板に固定することが考えられる。但し、反射面や光ファイバを保持させる部位を有する光路変換部材を透明樹脂で構成すると、基板（例えばシリコン基板）と光路変換部材との熱膨張の差が大きくなる。この結果、温度環境が変化したときに基板と光路変換部材とが剥離してしまい、基板と光路変換部材との間で光接続が難しくなるおそれがある（光信号の損失が増大するおそれがある）。

本発明は、温度変化の影響を受けにくい光コネクタ部を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、光信号を入出力する入出力部を有する基板に固定され、光ファイバの端部を保持するガラス製の保持部材と、前記光信号を集光させつつ反射させるレンズ部を有する光路変換部材と、を備え、前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面が斜め研磨されており、前記光路変換部材は、斜め研磨された前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面に固定されており、前記レンズ部によって前記光信号の方向を変換することによって、前記光ファイバと前記入出力部との間を光結合させることを特徴とする光コネクタ部である。

本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、温度変化の影響を受けにくい光コネクタ部を提供することができる。

第１実施形態の光接続構造体の斜視図である。 第１実施形態の光接続構造体の分解図である。 図３Ａは、第１実施形態の光接続構造体の断面図であり、図３Ｂは、基板１０の拡大断面図（グレーティングカプラ１４の説明図）である。 図４Ａ〜図４Ｄは、第１実施形態の光接続構造体の製造方法の説明図である。 図５Ａは、第２実施形態の光接続構造体の分解斜視図であり、図５Ｂは、第２実施形態の光接続構造体の断面図である。 図６Ａは、第３実施形態の光接続構造体の分解斜視図であり、図６Ｂは、第３実施形態の光接続構造体の断面図である。 図７Ａ〜図７Ｄは、第３実施形態の光接続構造体の製造方法の説明図である。 第４実施形態の光接続構造体の断面図である。 図９Ａは、第５実施形態の光接続構造体の斜視図（一部拡大図）であり、図９Ｂは、第５実施形態の光接続構造体の断面図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、第５実施形態の光路変換コネクタ３０の製造方法の説明図である。

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

光信号を入出力する入出力部を有する基板に固定され、光ファイバの端部を保持するガラス製の保持部材と、前記光信号を集光させつつ反射させるレンズ部を有する光路変換部材と、を備え、前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面が斜め研磨されており、前記光路変換部材は、斜め研磨された前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面に固定されており、前記レンズ部によって前記光信号の方向を変換することによって、前記光ファイバと前記入出力部との間を光結合させることを特徴とする光コネクタ部が明らかとなる。このような光コネクタ部によれば、保持部材がガラス製であるので基板（シリコン基板）との熱膨張率の差が小さい。よって、保持部材を基板（シリコン基板）に固定しても、温度環境が変化したときに保持部材と基板とが剥離しにくい。すなわち、温度変化の影響を受けにくい。

前記保持部材は、前記光ファイバの光軸方向と交差する幅方向に、前記光ファイバを複数並べて保持可能であり、前記光路変換部材の前記レンズ部は、複数の前記光ファイバと対応するように、前記幅方向に複数並んで設けられていることが望ましい。これにより、光ファイバ及びレンズ部が幅方向に複数並んでいても、温度環境が変化したときに保持部材と基板とが剥離しにくい（温度変化の影響を受けにくい）。よって、この場合、特に効果的である。

前記保持部材は、保持部材側位置合わせ部を有し、前記光路変換部材は、前記保持部材側位置合わせ部と対応する光路変換部材側位置合わせ部を有し、前記保持部材側位置合わせ部と前記光路変換部材側位置合わせ部とによって、前記保持部材と前記光路変換部材との位置合わせが行われることが望ましい。これにより、光路変換部材の保持部材への取り付けが容易になる。また、保持部材側位置合わせ部、及び、光路変換部材側位置合わせ部を基板面に垂直な面とすることで、光路変換部材の下面を広くでき、光路変換部材の内部に光路を形成させやすくできる。

前記光路変換部材は、前記光ファイバの端面との間で前記光信号を入射又は出射させる面と、前記基板の前記入出力部との間で前記光信号を入射又は出射させる面とを有し、前記光ファイバと前記入出力部との間の光路が前記光路変換部材の内部に形成されることが望ましい。これにより、光信号が光路変換部材と保持部材との境界を通らないので、光信号の損失の低減を図ることができる。

前記基板に垂直な方向を上下方向とし、前記基板から見て前記光ファイバの側を上とし、前記光ファイバの光軸方向を前後方向とし、光ファイバの端面の側を前とし、その逆側を後としたとき、前記保持部材の端面が上側ほど後側に傾斜しているとともに、前記基板の前記入出力部における前記光信号の光路が上側ほど後側に傾斜していることが望ましい。これにより、光路変換部材の厚さを薄くさせることができる。

複数の前記レンズ部は、樹脂製であるとともに、それぞれ、前記光ファイバの前記端面及び前記保持部材の前記端面に取り付けられており、前記幅方向に隣接する前記レンズ部は分離されていることが望ましい。これにより、樹脂（レンズ部）とガラス（保持部材）との熱膨張の差によるレンズ部の剥離を抑制することができる。

また、光信号を入出力する入出力部を有する基板と、前記基板に固定され、光ファイバの端部を保持するガラス製の保持部材と、前記光信号を集光させつつ反射させるレンズ部を有する光路変換部材と、を備え、前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面が斜め研磨されており、前記光路変換部材は、斜め研磨された前記光ファイバの前記端面及び前記保持部材の前記端面に固定されており、前記レンズ部によって前記光信号の方向を変換することによって、前記光ファイバと前記入出力部との間を光結合させることを特徴とする光接続構造体が明らかとなる。このような光接続構造体によれば、温度環境が変化したときに保持部材と基板とが剥離しにくい。すなわち、温度変化の影響を受けにくい。

また、光ファイバの端部を、ガラス製の保持部材に保持させる工程と、前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面を斜め研磨する工程と、斜め研磨された前記光ファイバの前記端面及び前記保持部材の前記端面に、光信号を集光させつつ反射させるレンズ部を有する光路変換部材を固定する工程と、前記レンズ部によって、前記光ファイバと、基板の前記光信号の入出力部との間が光結合されるように、前記保持部材を前記基板に固定する工程と、を有することを特徴とする光接続構造体の製造方法が明らかとなる。このような製造方法によれば、温度変化の影響を受けにくい光接続構造体を製造することができる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜構成＞
図１は第１実施形態の光接続構造体の斜視図であり、図２は第１実施形態の光接続構造体の分解図である。また、図３Ａは、第１実施形態の光接続構造体の断面図であり、図３Ｂは、基板１０の拡大断面図（グレーティングカプラ１４の説明図）である。なお、図１及び図２では基板１０の図示を省略している。

本実施形態では以下のように「前後方向」と「上下方向」と「左右方向」を定義する。前後方向は、光ファイバ２０の光軸方向であり、基板１０の表面（以下、基板面ともいう）に平行な方向である。前後方向において光ファイバ２０の端面の側を「前」とし、その逆側を「後」とする。上下方向は基板面に垂直な方向である。上下方向において基板１０から見て光ファイバ２０の側を「上」とし、その逆側を「下」とする。左右方向は、上下方向及び前後方向に直交する方向である。左右方向のうち、後側から前側を見た時の右側を「右」とし、左側を「左」とする。なお、左右方向のことを「幅方向」と呼ぶことがある。

本実施形態の光接続構造体は、基板１０と、光ファイバ２０と、光路変換コネクタ３０（光コネクタ部に相当）とを備えている。

基板１０は、シリコン製の基板であり、光導波路１２（シリコン導波路）が形成されている。光導波路１２は、光信号の伝送路であり、基板１０の上部に形成されている。光導波路１２を基板１０（シリコン基板）に形成することにより、従来の石英系の導波路に比べて極めてサイズを小さくでき、高い熱光学定数を得ることができる。また、ＣＭＯＳ（Complementary metal oxide semiconductor）プロセスで製造可能であり、電子回路との親和性がよい。

また、基板１０の光導波路１２の表層には複数の溝が形成されており、これによりグレーティングカプラ１４（光信号の入出力部に相当）が設けられている。図示していないが、グレーティングカプラ１４は、複数の光ファイバ２０のそれぞれと対応するように、左右方向（幅方向）に複数設けられている。換言すると、基板１０は、グレーティングカプラ１４（入出力部）を複数有している。グレーティングカプラ１４は、光導波路１２を伝搬中の光信号を回折させて上方もしくは下方（ここでは上方）に出射し、光ファイバ（ここでは光ファイバ２０）と光結合させるものである。逆に、反対方向（光ファイバ２０から光導波路１２への方向）の光結合にも用いられる。なお、グレーティングカプラ１４は、基板面に垂直な方向（上下方向）に対して傾斜した方向に光信号を入出力させる。図３Ｂでは、グレーティングカプラ１４の発光性能又は受光性能が最大となる方向を１本の線（破線）で近似して示している。図中の角度θは、グレーティングカプラ１４から出力された光の強度が最大となる方向である。角度θは、グレーティングカプラ１４から出力される光の強度分布を測定することによって求めることが可能である。グレーティングカプラ１４は、フォトリソグラフィー技術で容易に形成可能である。

なお、光信号の入出力部は、グレーティングカプラ１４に限られるものではない。また、入出力部に入出力する光信号の角度は、基板面に対して垂直でも良い（つまり、角度θがゼロでも良い）。

光ファイバ２０は、光信号を伝送する部材である。光路変換コネクタ３０において、光ファイバ２０は左右方向（幅方向）に複数並んで配置（配列）されている。各光ファイバ２０は、それぞれ、裸光ファイバ２１と、被覆２３とを有している。

裸光ファイバ２１は、石英ガラスやプラスチックで形成される細い繊維状の部材であり、中心部のコアと、その周囲を覆うクラッドの二層構造に形成されている。コアは、クラッドと比較して屈折率が高く設計されており、光信号は、コア内に閉じこめられた状態で伝搬される。被覆２３は、裸光ファイバ２１の外側を覆っている。

なお、本実施形態の光ファイバ２０は、コア径を小さくすることで、光信号を単一のモードで伝送するようにしたシングルモード光ファイバである。シングルモード光ファイバは、マルチモード光ファイバと比べて信号が劣化しにくく、光信号の伝送距離を伸ばすこと（長距離伝送）が可能である。但し、コア径が小さいため、曲げに弱く、また、接続のときの不整合による減衰が大きいので、光信号の光路設計の高精度化が要求される。

本実施形態では、光ファイバ２０の端面は、斜めに傾斜している。ここでは、光ファイバ２０の前側の端面は、上下方向に対して角度α（本実施形態では約４５度）で傾斜している。光ファイバ２０の端面を傾斜させることによって、光ファイバ２０の端面での反射光の影響を軽減させることができる。後述するように、光ファイバ２０の端面は、保持部材４０の前側の端面とともに斜め研磨されている。

光路変換コネクタ３０は、光の伝送路（光路）の方向を変換する部材であり、基板１０の上面に固定されている。本実施形態の光路変換コネクタ３０は、保持部材４０と、レンズアレイ５０（光路変換部材に相当）とを備えている。

保持部材４０は、光ファイバ２０の端部を前後方向に沿って固定（保持）するための部位である。保持部材４０は、基板１０（シリコン基板）との熱膨張率の差が小さい材質で構成されている。具体的には、本実施形態の保持部材４０はガラス製（例えば石英ガラス、硼珪酸ガラスなど）である。また、保持部材４０は、Ｖ溝基板４１と蓋部４２を備えている。

Ｖ溝基板４１は、断面がＶ字状のＶ溝４１Ａを有している。Ｖ溝４１Ａは、前後方向に沿った溝であり、複数の光ファイバ２０に対応するように、左右方向に複数並んで設けられている。各Ｖ溝４１Ａには、それぞれ、光ファイバ２０の端部（ここでは裸光ファイバ２１）が配置される。Ｖ溝基板４１の下面は、基板１０に接着されている。これにより、保持部材４０が基板１０に固定されている。

蓋部４２は、Ｖ溝基板４１の上に固定される板状の部材である。Ｖ溝４１Ａに光ファイバ２０を配置した状態でその上に蓋部４２を取り付けることにより、光ファイバ２０はＶ溝４１Ａの両側の傾斜面と蓋部４２の底面（下面）に挟まれて固定（保持）される。

なお、図２に示すように、保持部材４０（Ｖ溝基板４１及び蓋部４２）の前側の端面（前面）は、上下方向に対して角度α（本実施形態では約４５度）傾斜している。

レンズアレイ５０は、光路を変換する部位であり、光信号を伝搬可能な材料で形成されている。本実施形態のレンズアレイ５０は、保持部材４０と同じくガラス製（すなわち、基板１０（シリコン基板）との熱膨張率の差が小さい材質；例えば石英ガラス、硼珪酸ガラスなど）である。また、本実施形態のレンズアレイ５０は、基部５１とレンズ部５２を備えている。

基部５１は、板形状の部材であり、保持部材４０の前面に取り付けられている。このため、基部５１の後面（及び前面）は、上下方向に対して角度α傾斜している。言い換えると、板形状の基部５１は、保持部材４０の前面に平行に配置されている。基部５１の後面は、光ファイバ２０の端面と対向する対向面になっており、光ファイバ２０との間で光信号が入射又は出射する面となっている。基部５１と保持部材４０は、屈折率整合剤を兼ねた接着剤で接着されている。また、本実施形態において、基部５１の下面は、基板１０のグレーティングカプラ１４上に配置されており、光信号が入射又は出射する面となっている（図３Ａ参照）。基部５１の下面は、基板１０の基板面に平行である。基部５１の下面は、屈折率整合剤を兼ねた接着剤で基板１０に接着されている。

レンズ部５２は、光信号を集光させつつ反射させる部位であり、基部５１の前面に設けられている。本実施形態のレンズ部５２は、前側から見て凸形状のレンズである。また、レンズ部５２は、複数の光ファイバ２０と対応するように、左右方向（幅方向）に複数並んで設けられている。

次に、図３Ａ、図３Ｂを参照しつつ、光路について説明する。光導波路１２を伝搬される光信号は、グレーティングカプラ１４で回折されて、基板面に垂直方向（上下方向）に対して角度θ傾斜した方向に出射される。

基板１０のグレーティングカプラ１４から出射された光信号は、レンズアレイ５０の基部５１に入射されて、基部５１の内部を伝搬する。そして、レンズ部５２で光信号が反射されて、光路変換が行われる。レンズ部５２で光反射された光信号は、基部５１の内部を通って光ファイバ２０に到達する。

なお、光ファイバ２０から基板１０（グレーティングカプラ１４）への光路は、上述した経路と逆になる。

このように、レンズ部５２で光信号の方向（光路）を変換することによって、光ファイバ２０と、基板１０のグレーティングカプラ１４との間を光接続（光結合）している。

本実施形態では、グレーティングカプラ１４における光信号の角度θは、保持部材４０の前面と同様に、上側ほど後側になるように傾斜している。これにより、本実施形態では、レンズアレイ５０の板形状の基部５１を薄くさせることができる。なお、仮に基板１０の入出力部における光信号の角度が基板１０に対して垂直な場合、レンズアレイ５０の下面から光信号を入射又は出射させるためには、レンズアレイ５０を本実施形態よりも厚くさせる必要が生じることになる。このため、基板１０の入出力部（ここではグレーティングカプラ１４）における光信号の角度θは、保持部材４０の前面と同様に、上側ほど後側になるように傾斜していることが望ましい。

ここで、仮に、光路変換コネクタ３０を用いずに、基板１０に光ファイバ２０の端部を直接取り付ける場合、光ファイバ２０を曲げて使用する必要がある。この場合、ファイバ自体の物理的限界に基づいた、曲げ（ファイバ曲げ曲率）の許容値があり、高さ方向の寸法を抑制するのが困難である。特に、本実施形態の光ファイバ２０は、シングルモード光ファイバであり、マルチモード光ファイバに比べて曲げに弱いため、高さ方向の寸法を抑制することがさらに困難である。また、曲げたファイバを保持するための部材の費用や、ファイバを曲げる工程の工数も必要になる。これに対し、本実施形態では、光路変換コネクタ３０を用いて光路を変換しているので、高さ方向の寸法を抑制することができる。

また、仮に、光路変換コネクタ３０（保持部材４０及びレンズアレイ５０）を、透明樹脂で構成すると、基板１０（シリコン基板）と光路変換コネクタ３０との熱膨張の差が大きくなる。この結果、温度環境が変化したときに基板１０と光路変換コネクタ３０とが剥離してしまい、基板と１０光路変換コネクタ３０との間で光接続が難しくなるおそれがある（光信号の損失が増大するおそれがある）。これに対し、本実施形態では光路変換コネクタ３０（保持部材４０及びレンズアレイ５０）はガラス製であり、基板１０（シリコン基板）との熱膨張の差が小さい。これにより、光路変換コネクタ３０を基板１０（シリコン基板）に固定しても、温度環境が変化したときに光路変換コネクタ３０と基板１０とが剥離しにくい（すなわち温度変化の影響を受けにくい）。

なお、保持部材４０がガラス製のため、保持部材４０の加工には制約がある。但し、光ファイバ２０の端面及び保持部材４０の端面を斜め研磨することは可能である。また、レンズアレイ５０は、保持部材４０と別部材であるので、レンズアレイ５０と保持部材４０とを同一部材に形成しなくてもよい。

以下、本実施形態の光接続構造体の製造方法について説明する。
＜製造方法＞
図４Ａ〜図４Ｄは、第１実施形態の光接続構造体の製造方法の説明図である。

まず、作業者は、光ファイバ２０の先端部分の被覆２３を所定長さ除去し、裸光ファイバ２１を所定長さでカットする。そして、図４Ａに示すように、Ｖ溝基板４１の各Ｖ溝４１Ａに、それぞれ、光ファイバ２０の端部（ここでは裸光ファイバ２１）を配置し、Ｖ溝基板４１の上に蓋部４２を固定する。例えば、紫外線硬化型接着剤（以下、ＵＶ接着剤）を用いてＶ溝基板４１と蓋部４２を接着させる。これにより、光ファイバ２０（裸光ファイバ２１）は、Ｖ溝基板４１のＶ溝４１Ａと蓋部４２との間に固定（保持）される。

次に、作業者は、図４Ｂに示すようにＶ溝基板４１及び蓋部４２（保持部材４０）の前側端面及び光ファイバ２０（裸光ファイバ２１）の前側端面を上下方向に対して角度α（本実施形態では約４５度）斜めに斜め研磨する。

斜め研磨後、作業者は、図４Ｃに示すように、保持部材４０の端面にレンズアレイ５０を取り付ける。ここでは、ガラスと同等の屈折率を有する光学系の接着剤（屈折率整合接着剤）を用いて、保持部材４０とレンズアレイ５０とを接着する。これにより、光路変換コネクタ３０が構成される。なお、この取り付けの際には、例えば、調心や凹凸（例えば、穴とピン）などにより、保持部材４０とレンズアレイ５０との位置合わせをすることが望ましい。

その後、図４Ｄに示すように、作業者は、光路変換コネクタ３０を基板１０の表面の所定位置に取り付ける。例えば、基板１０と光路変換コネクタ３０（保持部材４０及びレンズアレイ５０）との間にＵＶ接着剤を塗布して配置した後、紫外線（ＵＶ光）を照射することによりＵＶ接着剤を硬化させて、光路変換コネクタ３０を基板１０に固定する。光路変換コネクタ３０（本実施形態ではレンズアレイ５０）と基板１０との間で光信号が入出射するため、屈折率整合剤を兼ねたＵＶ接着剤（屈折率整合接着剤）が用いられる。なお、使用する接着剤は、ＵＶ接着剤には限られず、例えば、熱硬化性の接着剤を用いてもよい。但し、熱硬化性の接着剤は、熱を加えることによって部材同士を接着させるので、熱に弱い部材には使用できない。これに対し、ＵＶ接着剤は、ＵＶ光で硬化するので、熱に弱い部材であっても使用できる。なお、この取り付けの際にも位置合わせをすることが望ましい。

以上、説明したように、本実施形態の光路変換コネクタ３０は、光信号を入出力するグレーティングカプラ１４を有する基板１０に固定され、光ファイバ２０の端部を保持するガラス製の保持部材４０と、光信号を集光させつつ反射させるレンズ部５２を有するレンズアレイ５０とを備えている。光ファイバ２０の端面及び保持部材４０の端面は斜め研磨されており、レンズアレイ５０は、斜め研磨された光ファイバ２０の端面及び保持部材４０の端面に固定されている。そして、レンズ部５２によって光信号の方向を変換することによって、光ファイバ２０と基板１０のグレーティングカプラ１４（入出力部の一例）との間を光結合させている。

このように、本実施形態の保持部材４０はガラス製であり、基板１０（シリコン基板）との熱膨張率の差が小さい。また、本実施形態ではレンズアレイ５０もガラス製である。よって、光路変換コネクタ３０（保持部材４０及びレンズアレイ５０）を基板１０（シリコン基板）に固定しても、温度環境が変化したときに光路変換コネクタ３０と基板１０とが剥離しにくい。すなわち温度変化の影響を受けにくい。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
上記の第１実施形態では、保持部材４０は、Ｖ溝基板４１と蓋部４２との２部材で構成されていた。但し、保持部材４０の構成は、これに限られるものではない。以下に説明するように、保持部材を１部材で構成しても良い。

図５Ａは、第２実施形態の光接続構造体の分解斜視図であり、図５Ｂは、第２実施形態の光接続構造体の断面図である。なお、図５Ａでは基板１０の図示を省略している。また、第１実施形態と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。

第２実施形態の光路変換コネクタ３０は、保持部材４０´とレンズアレイ５０とを備えている。

保持部材４０´は、ベース部４３とファイバ穴４４を有している。

ベース部４３は、ガラス製であり、第１実施形態のＶ溝基板４１と蓋部４２とを合わせた外形に構成されている。つまり、ベース部４３の前面（前側の端面）は、上下方向に対して角度α（本実施形態では約４５度）傾斜している。

ファイバ穴４４は、光ファイバ２０の裸光ファイバ２１が挿通される部位（光ファイバ２０を固定する部位）であり、ベース部４３において、前後方向に沿って設けられている。また、ファイバ穴４４は、複数の光ファイバ２０と対応するように、左右方向に複数並んで設けられている。

第２実施形態では、光ファイバ２０（裸光ファイバ２１）をベース部４３のファイバ穴４４に挿通して固定した状態で、ベース部４３の端面、及び、裸光ファイバ２１の端面を斜めに研磨（斜め研磨）して保持部材４０´を構成する（図７Ａ参照）。

その後、第１実施形態と同様に、保持部材４０´の端面にレンズアレイ５０を取り付ける。

この第２実施形態おいても、保持部材４０´がガラス製であるので、温度環境が変化したときに保持部材４０´と基板１０とが剥離しにくい。すなわち温度変化の影響を受けにくい。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
＜構成＞
図６Ａは、第３実施形態の光接続構造体の分解斜視図であり、図６Ｂは、第３実施形態の光接続構造体の断面図である。なお、図６Ａでは基板１０の図示を省略している。また、第２実施形態と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。

第３実施形態の光路変換コネクタ３０は、保持部材４０″とレンズアレイ５０´とを備えている。

保持部材４０″は、位置合わせ面４５（保持部材側位置合わせ部に相当）を有している。位置合わせ面４５は、保持部材４０″の先端（前端）に形成されており、上下方向に平行な面である。

レンズアレイ５０´は、位置合わせ面５５（光路変換部材側位置合わせ部に相当）を有している。位置合わせ面５５は、保持部材４０″の位置合わせ面４５と対応する形状（上下方向に平行な面）に設けられている。そして、保持部材４０″の位置合わせ面４５とレンズアレイ５０´の位置合わせ面５５とを突き合わせることにより、前後方向の位置合わせが自動的に行われることになる。これにより、レンズアレイ５０´の保持部材４０″への取り付けが容易になる。

第３実施形態では、第１実施形態（図３参照）と比べて、レンズアレイ５０´の下面が広くなる。これにより、第３実施形態では、レンズアレイ５０の板形状の基部５１を薄くさせても、レンズアレイ５０の内部に光路を形成させやすくなる。

＜製造方法＞
図７Ａ〜図７Ｄは、第３実施形態の光接続構造体の製造方法の説明図である。

作業者は、図７Ａに示すように、光ファイバ２０（裸光ファイバ２１）をベース部４３のファイバ穴４４に挿通して固定した状態で、ベース部４３の端面、及び、裸光ファイバ２１の端面を斜めに研磨（斜め研磨）する。これにより、第２実施形態の保持部材４０´が構成される。さらに、斜め研磨を行った後、図７Ｂに示すように、ベース部４３の先端部分を上下方向に平行に研磨し、位置合わせ面４５を形成する。これにより、保持部材４０″が構成される。すなわち、第３実施形態では、斜め研磨後に、位置合わせ面４５を形成するための研磨工程を有している。

そして、作業者は、図７Ｃに示すように、レンズアレイ５０´を保持部材４０″に光学系の接着剤等を用いて取り付ける。このとき、レンズアレイ５０´の位置合わせ面５５と、保持部材４０″の位置合わせ面４５とを突き合わせることによって、レンズアレイ５０´と保持部材４０″との前後方向の位置合わせが行われる。

その後、前述の実施形態と同様に、光路変換コネクタ３０を基板１０に取り付ける。

この第３実施形態では、位置合わせ面４５と位置合わせ面５５とを突き合わせることにより、レンズ部５０´と保持部材４０″との位置合わせを容易に行うことが出来る。

＝＝＝第４実施形態＝＝＝
前述の実施形態では、基板１０のグレーティングカプラ１４と光ファイバ２０との間において、光信号が光路変換部材（レンズアレイ５０、レンズアレイ５０´）の内部のみを通過していたが、第４実施形態では、保持部材の内部も通過する。

図８は、第４実施形態の光接続構造体の断面図である。第４実施形態の光接続構造体はレンズアレイ５０″を備えている。また、ここでは、保持部材として第２実施形態の保持部材４０´を用いている。

レンズアレイ５０″は、基部５１の下面が基板１０と離間している。すなわち、レンズアレイ５０″は、保持部材４０´の端面（斜め研磨された端面）のみに固定されている。

また、第４実施形態では、保持部材４０´が基板１０のグレーティングカプラ１４の上に配置されている。このため、図８に示すように、グレーティングカプラ１４と光ファイバ２０との間において、光信号は、保持部材４０´の内部も通る（保持部材４０´の内部に光路が形成される）ことになる。

このように、光信号が保持部材（ここでは保持部材４０´）を通過してもよい。但し、この場合、保持部材４０´とレンズアレイ５０″との境界で光信号が損失するおそれがある。よって、光信号がレンズアレイの内部のみを通過する形態（第１〜第３実施形態）の方が望ましい。

＝＝＝第５実施形態＝＝＝
＜構成＞
図９Ａは、第５実施形態の光接続構造体の斜視図（一部拡大図）であり、図９Ｂは、第５実施形態の光接続構造体の断面図である。なお、図９Ａでは基板１０の図示を省略している。

第５実施形態の光路変換コネクタ３０は、保持部材４０´と樹脂レンズ部５３（光路変換部材に相当）とを備えている。保持部材４０´は、第２実施形態と同じであるので説明を省略する。

樹脂レンズ部５３は、凸形のレンズであり、光ファイバ２０の端面及び保持部材４０´の端面に直接設けられている。また、樹脂レンズ部５３は、複数の光ファイバ２０と対応するように、幅方向に複数並んで設けられている。

本実施形態の樹脂レンズ部５３は、樹脂（具体的にはＵＶ硬化性樹脂）で形成されている。また、図９Ａ（拡大図）に示すように、樹脂レンズ部５３同士の間には隙間が設けられている（隣接する樹脂レンズ部５３は分離されている）。仮に、樹脂レンズ部５３同士が連結していると、樹脂とガラスとの熱膨張の差が大きいことにより、温度環境が変化したときに、樹脂レンズ部５３が保持部材４０´（ガラス）から剥離してしまうおそれがある。これに対し、本実施形態では、隣接する樹脂レンズ部５３が分離しているので、樹脂とガラスとの熱膨張の差による樹脂レンズ部５３の剥離を抑制することができる。

次に、図９Ｂを参照しつつ、第５実施形態の光接続構造体における光路について説明する。

基板１０のグレーティングカプラ１４から出射された光信号は、保持部材４０´に入射されて、ベース部４３の内部を伝搬する。そして、樹脂レンズ部５３で光信号が反射されて、樹脂レンズ部５３内で光路変換が行われて光ファイバ２０に到達する。

なお、光ファイバ２０から基板１０（グレーティングカプラ１４）への光路は、上述した経路と逆になる。

＜製造方法＞
図１０Ａ及び図１０Ｂは、第５実施形態の光路変換コネクタ３０の製造方法の説明図である。

まず、図１０Ａに示すように、光ファイバ２０（裸光ファイバ２１）をベース部４３のファイバ穴４４に挿通した状態で、ベース部４３の端面、及び、裸光ファイバ２１の端面を斜めに研磨（斜め研磨）する。

その後、図１０Ｂに示すように、斜め研磨後の光ファイバ２０の端面（及び、保持部材４０´の端面）に樹脂レンズ部５３を形成する。

ここで、樹脂レンズ部５３の形成方法としては、
・予め透明樹脂で形成した樹脂レンズ部５３を、斜め研磨後の光ファイバ２０の端面（及び保持部材４０´の端面）に取り付ける方法（方法１）
・斜め研磨後の光ファイバ２０の端面（及び保持部材４０´の端面）に、例えば、樹脂プリント技術により、樹脂を塗布して樹脂レンズ部５３を形作り、その後、樹脂にＵＶ光を照射して硬化させる方法（方法２）
などがある。

なお、樹脂レンズ部５３と光ファイバ２０の端面との間にはＡＲコートを施すことが望ましい。これにより、樹脂レンズ部５３と光ファイバ２０の端面との界面で起こる反射を防止でき、光信号の損失を抑制できる。

このように第５実施形態では、樹脂レンズ部５３が樹脂（ＵＶ硬化性樹脂）で形成されており、隣接する樹脂レンズ部５３同士の間に隙間が設けられている（隣接する樹脂レンズ部５３が分離している）。これにより、樹脂とガラスとの熱膨張の差による樹脂レンズ部５３の剥離を抑制することができる。このように、第５実施形態においても、温度変化の影響を受けにくい。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更・改良され得ると共に、本発明には、その等価物が含まれることは言うまでもない。

１０ 基板、１２ 光導波路、
１４ グレーティングカプラ、
２０ 光ファイバ、
２１ 裸光ファイバ、２３ 被覆、
３０ 光路変換コネクタ、
４０ 保持部材、
４１ Ｖ溝基板、４１Ａ Ｖ溝、４２ 蓋部、
４３ ベース部、４４ ファイバ穴、
４５ 位置合わせ面、
５０ レンズアレイ、５１ 基部、
５２ レンズ部、５３ 樹脂レンズ部、５５ 位置合わせ面、

Claims (8)

1. 光信号を入出力する入出力部を有する基板に固定され、光ファイバの端部を保持するガラス製の保持部材と、
   前記光信号を集光させつつ反射させるレンズ部を有する光路変換部材と、
   を備え、
   前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面が斜め研磨されており、
   前記光路変換部材は、斜め研磨された前記光ファイバの前記端面及び前記保持部材の前記端面に固定されており、
   前記レンズ部によって前記光信号の方向を変換することによって、前記光ファイバと前記入出力部との間を光結合させる
   ことを特徴とする光コネクタ部。
2. 請求項１に記載の光コネクタ部であって、
   前記保持部材は、前記光ファイバの光軸方向と交差する幅方向に、前記光ファイバを複数並べて保持可能であり、
   前記光路変換部材の前記レンズ部は、複数の前記光ファイバと対応するように、前記幅方向に複数並んで設けられている、
   ことを特徴とする光コネクタ部。
3. 請求項１又は２に記載の光コネクタ部であって、
   前記保持部材は、保持部材側位置合わせ部を有し、
   前記光路変換部材は、前記保持部材側位置合わせ部と対応する光路変換部材側位置合わせ部を有し、
   前記保持部材側位置合わせ部と前記光路変換部材側位置合わせ部とによって、前記保持部材と前記光路変換部材との位置合わせが行われる、
   ことを特徴とする光コネクタ部。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の光コネクタ部であって、
   前記光路変換部材は、前記光ファイバの端面との間で前記光信号を入射又は出射させる面と、前記基板の前記入出力部との間で前記光信号を入射又は出射させる面とを有し、
   前記光ファイバと前記入出力部との間の光路が前記光路変換部材の内部に形成される、
   ことを特徴とする光コネクタ部。
5. 請求項４に記載の光コネクタ部であって、
   前記基板に垂直な方向を上下方向とし、前記基板から見て前記光ファイバの側を上とし、前記光ファイバの光軸方向を前後方向とし、光ファイバの端面の側を前とし、その逆側を後としたとき、
   前記保持部材の端面が上側ほど後側に傾斜しているとともに、前記基板の前記入出力部における前記光信号の光路が上側ほど後側に傾斜している
   ことを特徴とする光コネクタ部。
6. 請求項２に記載の光コネクタ部であって、
   複数の前記レンズ部は、樹脂製であるとともに、それぞれ、前記光ファイバの前記端面及び前記保持部材の前記端面に取り付けられており、
   前記幅方向に隣接する前記レンズ部は分離されている、
   ことを特徴とする光コネクタ部。
7. 光信号を入出力する入出力部を有する基板と、
   前記基板に固定され、光ファイバの端部を保持するガラス製の保持部材と、
   前記光信号を集光させつつ反射させるレンズ部を有する光路変換部材と
   を備え、
   前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面が斜め研磨されており、
   前記光路変換部材は、斜め研磨された前記光ファイバの前記端面及び前記保持部材の前記端面に固定されており、
   前記レンズ部によって前記光信号の方向を変換することによって、前記光ファイバと前記入出力部との間を光結合させる
   ことを特徴とする光接続構造体。
8. 光ファイバの端部を、ガラス製の保持部材に保持させる工程と、
   前記光ファイバの端面及び前記保持部材の端面を斜め研磨する工程と、
   斜め研磨された前記光ファイバの前記端面及び前記保持部材の前記端面に、光信号を集光させつつ反射させるレンズ部を有する光路変換部材を固定する工程と、
   前記レンズ部によって、前記光ファイバと、基板の前記光信号の入出力部との間が光結合されるように、前記保持部材を前記基板に固定する工程と、
   を有することを特徴とする光接続構造体の製造方法。

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