WO2020245865A1 - 光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造 - Google Patents

光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造 Download PDF

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WO2020245865A1
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optical fiber
optical
guide
guide member
longitudinal direction
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PCT/JP2019/021944
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光太 鹿間
荒武　淳
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日本電信電話株式会社
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    • G02B6/3608—Fibre wiring boards, i.e. where fibres are embedded or attached in a pattern on or to a substrate, e.g. flexible sheets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3632—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
    • G02B6/3644—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the coupling means being through-holes or wall apertures
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    • G02B6/3636—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the mechanical coupling means being grooves
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    • G02B6/3648—Supporting carriers of a microbench type, i.e. with micromachined additional mechanical structures

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber guide structure and an optical fiber connection structure, and more particularly to an optical fiber guide structure and an optical fiber connection structure for connecting an optical fiber to an optical waveguide device.
  • optical transmission such as an optical waveguide or an optical fiber is performed between an optical light emitting element such as a laser diode (LD) and an optical light receiving element such as a photodiode (PD) arranged on a printed substrate.
  • LD laser diode
  • PD photodiode
  • Signal processing is realized by transmitting using a medium.
  • a light modulation element or the like is integrated or discretely connected to the light emitting element, and a driver or the like that performs electrical-optical conversion is further connected.
  • a configuration including these light emitting elements, light modulation elements, drivers, and the like is mounted on a printed circuit board as an optical transmitter.
  • an optical processor or the like is appropriately integrated in the light receiving element, or is connected discretely, and further, an electric amplifier circuit or the like that performs light-electric conversion is connected.
  • a configuration including these light receiving elements, a light processing machine, an electric amplifier circuit, and the like is mounted on a printed circuit board as an optical receiver.
  • An optical transmitter / receiver that integrates these optical transmitters and optical receivers is mounted in a package or on a printed circuit board, and is optically connected to an optical transmission medium such as an optical fiber to realize optical interconnection. Has been done. Further, depending on the topology, it is realized via a repeater such as an optical switch.
  • Examples of the light emitting element, the light receiving element, and the light modulation element include semiconductors such as silicon and germanium, and Group III-V represented by indium phosphorus (InP), gallium arsenide (GaAs), and indium gallium arsenide (InGaAs). Devices that use materials such as semiconductors have been put into practical use. In recent years, an optical waveguide type optical transceiver in which a silicon optical circuit having a light propagation mechanism, an indium phosphorescent optical circuit, and the like are integrated together with these elements has been developed.
  • the light modulation element may use a ferroelectric system such as lithium niobate or a material such as a polymer.
  • an optical functional element composed of a plane lightwave circuit (Planar Lightwave Circuit) made of quartz glass or the like may be integrated.
  • Optical functional elements include splitters, wavelength duplexers, optical switches, polarization control elements, optical filters, and the like.
  • a device in which a light emitting element having a light propagation and waveguide mechanism, a light receiving element, a light modulation element, an optical function element, an optical amplification element, and the like are integrated will be referred to as an "optical waveguide device".
  • the optical waveguide device is connected to an optical fiber array integrated with glass or the like having a V-groove.
  • each core of the optical fiber and the core of each waveguide of the optical waveguide device are connected with low loss.
  • alignment optical alignment
  • the device is mounted in a package or on a board in an integrated state with an optical fiber array.
  • the Rukoto since the handling of the optical fiber is complicated, it is required to align and fix the optical waveguide device and the optical fiber more easily.
  • a typical simplification method is to change the optical alignment method described above to a method of aligning by mechanical positioning.
  • an optical fiber guide component having a plurality of guide holes for inserting an optical fiber is preliminarily aligned and fixed to an optical waveguide device by optical alignment or the like, and is mounted on a board.
  • a method has been proposed in which the optical fiber is inserted into the guide hole of the optical fiber guide component and fixed in the package (see Patent Document 1).
  • the optical fiber guide component 80 described in Patent Document 1 includes a V-groove substrate 801 in which a plurality of V-grooves 801a are formed, and two of the plurality of V-grooves 801a on both sides. It is composed of a dummy optical fiber 60a arranged in the V-groove and a flat lid 802 integrated with the V-groove substrate 801 by an adhesive layer 803.
  • the optical fiber guide component 80 is integrated with the optical waveguide device 7 by an adhesive 82 or the like, as shown in the plan view of FIG. 9A and the cross-sectional view of FIG. 9B.
  • the optical waveguide device 7 includes a waveguide substrate 71 and an optical waveguide layer 72 formed on the waveguide substrate 71, and the optical waveguide layer 72 includes a clad 722 formed on the waveguide substrate 71 and a clad 722. It is composed of a core 721 formed inside.
  • the optical fiber 60 is fixed to the plug 61. Further, a connector receptacle (not shown) is fixed to the optical fiber guide component 80.
  • the optical fiber 60 When the plug 61 is inserted into the connector receptacle and fitted, the optical fiber 60 is inserted into and positioned in the guide hole 81 formed by the V-groove 801a and the lid 802 of the V-groove substrate 801 of the optical fiber guide component 80. To. Then, the end face of the optical fiber 60 abuts on the end face of the core 721 of the optical waveguide device 7. In this way, the optical fiber 60 and the core 721 of the optical waveguide device 7 are optically connected. In order to reinforce the adhesion between the optical waveguide device 7 and the optical fiber guide component 80, a reinforcing plate 81 made of glass is attached to the optical waveguide device 7.
  • the guide holes 81 and 81a of the optical fiber guide component 80 are formed by the V-groove 801a and the lid 802, and the diameter of the guide holes is the dummy optical fiber 60a arranged in the two V-grooves 801a on both sides. Determined by the diameter of.
  • the guide hole is set to have a diameter slightly larger than that of the optical fiber 60. If the difference in diameter between the guide hole and the optical fiber 60 is defined as the clearance, a clearance of about submicron is required. That is, the diameter of the dummy optical fiber 60a is set to be larger than the diameter of the optical fiber 60.
  • the guide hole 81 must have an inner diameter larger than the outer diameter of the optical fiber 60, and the clearance accompanying this, that is, the difference between the inner diameter of the guide hole and the outer diameter of the optical fiber is the connection loss. Was a factor to increase.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and is an optical fiber guide capable of realizing a low-loss optical connection between an optical waveguide device and an optical fiber while simply forming an optical fiber guide structure. It is an object of the present invention to provide a structure and a fiber optic connection structure.
  • the optical fiber guide structure according to the present invention is erected on the connection end surface of the optical waveguide device and constitutes a space for accommodating the tip end portion of the optical fiber connected to the optical waveguide device.
  • a member (10) is provided, the guide member is formed of an elastically deformable material, and in a part of a region (102) along the longitudinal direction of the guide member, in a plane perpendicular to the longitudinal direction.
  • the diameter (C1) of the inscribed circle in contact with the inner wall of the guide member is smaller than the outer diameter of the optical fiber (60).
  • the guide member (10) is formed in a tubular shape, and a part of the wall surface of the guide member is inside the space in the part of the region. It has a protruding portion (102a) protruding from the surface, and when the optical fiber is inserted, a part of the wall surface is elastically deformed by the protruding portion, so that the compressive stress in the radial direction of the optical fiber with respect to the optical fiber May be given.
  • the guide member (20) is formed in a tubular shape, and a plurality of guide members (20) formed along the longitudinal direction on the side into which the optical fiber is inserted.
  • An inscribed circle (C2) provided with a slit (SL) and in contact with the inner wall of the guide member in a plane perpendicular to the longitudinal direction in at least a part of the region of the guide member in which the plurality of slits are formed. ) May be smaller than the outer diameter of the optical fiber.
  • the guide member (30) is composed of N support members (30) (N is an integer of 3 or more), and the N support members (30) are supported.
  • Each member has a beam portion (301) whose one end is connected to another member, and a leaf spring (302) extending from the other end side of the beam portion along the longitudinal direction, and the N members.
  • the diameter of the inscribed circle (C3) in contact with the leaf spring in the plane perpendicular to the longitudinal direction is the diameter of the optical fiber. It may be configured to be smaller than the outer diameter.
  • the guide member (40) is formed in a tubular shape and is either a through hole or a notch that is partially opened along the longitudinal direction.
  • the diameter of the inscribed circle (C4) in contact with the inner wall of the tubular member and the inner surface of the contact member may be smaller than the outer diameter of the optical fiber.
  • the guide member (50) has a first tubular member (501) and a slit (SL) formed on a side surface along the axial direction.
  • the second tubular member (503) and the connecting member (502) for connecting the first tubular member and the second tubular member to each other by aligning their axes are provided, and the inner diameter of the second tubular member is provided. May be configured to be smaller than the outer diameter of the optical fiber inserted into the second tubular member.
  • the guide member is inscribed in the guide member in a plane perpendicular to the longitudinal direction toward the end of the guide member on the side where the optical fiber is inserted. It may be configured so that the diameter of the inscribed circle becomes large.
  • the optical fiber connection structure includes a reinforcing member (11) provided near the connection end face on one surface of the plate-shaped optical waveguide device (7), the connection end surface of the optical waveguide device, and the reinforcement.
  • the optical fiber guide structure includes an optical fiber guide structure erected on a surface formed by a member, and the optical fiber guide structure is the above-mentioned optical fiber guide structure.
  • an optical fiber guide structure for connecting an optical waveguide device and an optical fiber can be easily formed directly on the end face of the optical waveguide. Further, by using this optical fiber guide structure as a guide, it is possible to realize a low-loss optical connection between the optical waveguide device and the optical fiber without any axial deviation due to the insertion of the optical fiber.
  • FIG. 1A is a perspective view schematically showing an optical fiber guide structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a top view schematically showing an optical fiber guide structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing a cross section taken along the IC-IC line of FIG. 1B.
  • FIG. 1D is a front view schematically showing an optical fiber guide structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1E is a schematic view showing an optical fiber guide structure and an optical fiber connection structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1F is a schematic view showing an optical fiber guide structure and an optical fiber connection structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a perspective view schematically showing an optical fiber guide structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a top view schematically showing an optical fiber guide structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C is a
  • FIG. 2A is a perspective view schematically showing an optical fiber guide structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a top view schematically showing an optical fiber guide structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line IIC-IIC of FIG. 2B.
  • FIG. 2D is a front view schematically showing an optical fiber guide structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2E is a schematic view showing an optical fiber guide structure and an optical fiber connection structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2F is a schematic view showing an optical fiber guide structure and an optical fiber connection structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a perspective view schematically showing an optical fiber guide structure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a top view schematically showing an optical fiber guide structure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line IIIC-IIIC of FIG. 3B.
  • FIG. 3D is a front view schematically showing an optical fiber guide structure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 3E is a schematic view showing an optical fiber guide structure and an optical fiber connection structure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 3F is a schematic view showing an optical fiber guide structure and an optical fiber connection structure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a top view schematically showing an optical fiber guide structure according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line IVB-IVB of FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line IVC-IVC of FIG. 4A.
  • FIG. 4D is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line IVD-IVD of FIG. 4A.
  • FIG. 4E is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line IVE-IVE of FIG. 4A.
  • FIG. 4F is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line IVE-IVE of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example of the optical fiber guide structure according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a top view showing another modified example of the optical fiber guide structure according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing another modified example of the optical fiber guide structure according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a top view schematically showing an optical fiber guide structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line VIIB-VIIB of FIG. 7A.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line VIIC-VIIC of FIG. 7A.
  • FIG. 7D is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line VIID-VIID of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another modified example of the optical fiber guide structure according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a top view schematically showing an example of a conventional optical fiber connection structure.
  • FIG. 9B is a side view schematically showing an example of a conventional optical fiber connection structure.
  • the optical fiber connection structure 1 according to the first embodiment of the present invention includes a guide member 10 that optically connects the optical waveguide device 7 and the optical fiber 60.
  • the optical fiber connection structure 1 includes, for example, a reinforcing plate 11 provided near the connection end surface on one surface of the plate-shaped optical waveguide device 7, and the connection end surface and reinforcement of the optical waveguide device 7. It includes a guide member 10 erected on the side surface of the plate 11.
  • the guide member 10 constitutes an optical fiber guide structure that guides the optical fiber.
  • the optical waveguide device 7 is, for example, a device including an optical waveguide 72 having a silicon thin wire as a core 721.
  • This can be produced by using a well-known SOI (Silicon on Insulator) substrate or the like.
  • SOI Silicon on Insulator
  • the surface silicon layer of the SOI substrate is patterned by a known photolithography technique, etching technique, or the like to form a core layer constituting an optical waveguide (optical circuit).
  • silicon oxide is deposited to form an upper clad layer by a well-known deposition method such as a plasma CVD method.
  • a plasma CVD method such as a plasma CVD method.
  • the optical waveguide device 7 may be, for example, a plane light wave circuit made of a quartz glass thin film deposited and formed on a silicon substrate.
  • the optical waveguide device having a waveguide mechanism is not limited to this.
  • a substrate or an optical waveguide in addition to quartz glass, an organic resin, a semiconductor such as Si, silicon nitride (SiN), gallium arsenide, or indium phosphide (InP), or a compound semiconductor waveguide, lithium niobate (LN) ), Periodic polarization inversion Lithium niobate (PPLN) or the like may be used.
  • optical waveguide device 7 may be equipped with various signal processing optical circuits for processing signals and various optical functional elements for light emission, light reception, modulation, control, and the like. Further, any optical functional device such as an isolator, polarization rotation, polarization separation element, and optical attenuator may be integrated.
  • the optical waveguide device 7 has a connection end face in which one end of the optical waveguide 72 optically connected to the optical fiber 60 appears, and the optical fiber connection structure is formed by other circuit configurations and circuit functions. It doesn't depend on it.
  • the guide member 10 is a member that guides the optical fiber 60 by forming a space for accommodating the tip end portion of the optical fiber 60.
  • the guide member 10 is, for example, a tubular member formed of an elastically deformable material.
  • the guide member 10 has a substantially cylindrical shape and has a through hole H formed along the axis.
  • the through hole H has a substantially triangular cross section perpendicular to the axis.
  • the guide member 10 has a tubular portion 101 connected to the optical waveguide device 7 and the reinforcing plate 11, and a leaf spring portion 102 formed in a part of the region along the longitudinal direction thereof.
  • the leaf spring portion 102 is formed by bending a part of the guide member 10 inward like a leaf spring in a part of the region along the longitudinal direction of the guide member 10. As shown in FIGS. 1C and 1D, the leaf spring portion 102 forms a space formed inside the guide member 10, that is, a protruding portion 102a protruding inside the through hole H. As a result, in the plane perpendicular to the longitudinal direction passing through the leaf spring portion 102, the diameter of the inner wall of the guide member 10, that is, the inscribed circle C1 in contact with the substantially triangle formed by the through hole H is the outer diameter of the optical fiber 60. It is set slightly smaller than the diameter. With respect to other parts, the inner diameter of the inscribed circle including the vicinity of the connection end surface of the waveguide device 7 is set to be substantially the same as or slightly larger than the outer diameter of the fiber.
  • the guide member 10 is formed so that the center of the inscribed circle C1 in contact with the inner wall of the guide member 10 coincides with the core 721 appearing on the connecting end surface of the optical waveguide device 7 when viewed from the front.
  • the optical waveguide device 7 is usually formed of an optical waveguide substrate 71, an optical waveguide layer 72 composed of a core 721 and a clad 722, and the optical waveguide layer 72 is as thin as several um to several tens of um. Therefore, the reinforcing plate 11 is fixed to the vicinity of the end face of the optical waveguide device 7 by adhesion or the like as a base for erection of the guide member 10.
  • the reinforcing plate 11 is a reinforcing member for reinforcing the adhesion between the optical waveguide device 7 and the guide member 10.
  • a reinforcing plate 11 can be formed by using any material such as glass, ceramic, or metal.
  • metal bonding or the like may be used in addition to adhesion.
  • one side surface of the reinforcing plate 11 is fixed so as to be flush with the connecting end surface of the optical waveguide device 7.
  • the reinforcing plate 11 may be fixed with a mechanical jig or the like, and if necessary, the reinforcing plate 11 is fixed on the optical waveguide device 7, and then dicing or polishing is performed. You may go.
  • One end of the guide member 10 is joined to the flushed connecting end surface of the optical waveguide device 7 and the side surface of the reinforcing member 11.
  • the guide member 10 has an end portion on the side where the optical fiber is inserted from the region where the leaf spring portion 102 is formed, that is, an insertion port into which the optical fiber 60 is inserted. May be formed so that the diameter of the inscribed circle inscribed in the inner wall of the guide member 10 becomes larger in the plane perpendicular to the longitudinal direction. By widening the diameter of the insertion port in this way, the optical fiber 60 can be easily inserted.
  • FIGS. 1E and 1F The operation of the guide member 10 when the optical fiber 60 is inserted will be described with reference to FIGS. 1E and 1F.
  • the tip of the optical fiber 60 to be inserted is chamfered as shown in FIGS. 1E and 1F.
  • FIG. 1E shows a state in which the optical fiber 60 is being inserted
  • FIG. 1F shows a state in which the optical fiber 60 has been inserted.
  • the diameter of the inscribed circle in contact with the inner wall of the guide member 10 by the protruding portion 102a is larger than the outer diameter of the optical fiber 60. It is set slightly smaller. Therefore, when the optical fiber 60 is inserted into the through hole H of the guide member 10, the optical fiber 60 first comes into contact with the inner wall of the guide member 10, that is, the protruding portion 102a in the region where the leaf spring portion 102 is formed. ..
  • the radial force Fi of the optical fiber 60 acts on the leaf spring portion 102, and one of the wall surfaces of the guide member 10. The part is elastically deformed. Due to the elastic deformation of a part of the wall surface of the guide member 10, the inner diameter of the through hole H in the region where the leaf spring portion 102 is formed is temporarily expanded, and the optical fiber 60 can be inserted.
  • the tip of the optical fiber 60 reaches the waveguide end face of the optical waveguide device 7, as shown in FIG. 1F.
  • the leaf spring portion 102 remains elastically deformed when the optical fiber 60 is inserted, and after the optical fiber 60 is further inserted, the guide member 10 is subjected to the elastic restoring force Fb as shown in FIG. 1F.
  • the inner wall and the outer surface of the fiber 60 are in close contact with each other, and the leaf spring portion 102 of the guide member 10 applies a radial compressive stress of the optical fiber 60 to the optical fiber 60.
  • the tip surface of the optical fiber 60 and the connection end surface of the optical waveguide device 7 may be completely brought into close contact with each other to eliminate the air layer to prevent reflection, or refraction. It may be filled with a rate matching material or an adhesive. Further, the fiber may be appropriately fixed with an adhesive or the like after insertion.
  • the reinforcing plate 11 is fixed to the upper surface of the optical waveguide device 7 with an adhesive.
  • a photoresist film is formed by applying an ultraviolet (UV) curable resin, a photoresist represented by SU8, or the like to the connection end surface of the optical waveguide device 7 and the side surface of the reinforcing plate 11.
  • UV ultraviolet
  • a photoresist film may be formed by immersing the connection end surface of the optical waveguide device 7 and the side surface of the reinforcing plate 11 in a container filled with the photoresist.
  • the UV light from the laser is condensed and irradiated to the photoresist film via a predetermined optical system.
  • the position of irradiation with UV light is scanned to form a structure made of any desired photocurable resin. Since the photoresist irradiated with UV light is photocured, by scanning the position where UV light is irradiated, the resin is cured along the scanning trajectory to form the guide member 10.
  • the light source and the optical system may be scanned by using a motor, a piezostage, a galvanometer mirror, a deflection element, or the like.
  • a second method there is a method of performing stereolithography using a femtosecond laser having a wavelength longer than the wavelength at which the photocurable resin is cured as a laser.
  • two-photon absorption at a wavelength at which the resin is cured is generated by a non-linear effect at a portion where the light intensity is constant by condensing the light.
  • the guide member 10 is formed by scanning the condensing portion where the two-photon absorption occurs in the same manner as in the first method described above. According to this method, as is well known, it is possible to perform high-precision and nano-level stereolithography. As described above, a three-dimensional structure can be formed by removing the resin in the uncured region after molding by photocuring.
  • the center of the inscribed circle C1 and the center of the core 721 of the optical waveguide device 7 can be aligned with, for example, a modeled object.
  • a high-precision camera monitor may be used to detect the target core and form the core as a reference.
  • a high-precision fiber guide structure having an accuracy of about submicron can be formed by directly drawing on the connection end face of the optical waveguide. Further, since the region where the diameter of the inscribed circle is smaller than the outer diameter of the optical fiber 60 is elastically deformed and comes into contact with the inserted optical fiber 60, the optical axis position of the fiber can be uniquely determined. As a result, it is possible to connect with low loss without clearance.
  • the guide member 10 according to the present embodiment is made of a photocurable resin, the Young's modulus is one digit or more smaller than that of glass or the like, and the Poisson's ratio is also large, so that even if the stress is small. It can be easily deformed.
  • the guide member 10 includes a leaf spring portion 102 in a part of the region along the longitudinal direction thereof.
  • the leaf spring portion 102 is formed by bending a part of the guide member 10 inward like a leaf spring.
  • the leaf spring portion 102 in which a part of the guide member 10 is curved functions like a leaf spring and can be more easily deformed.
  • the degree of deformation of the leaf spring portion 102 if the thickness of the leaf spring is reduced or the length of the leaf spring is increased, the leaf spring portion 102 can be easily deformed even with a smaller force. Further, it is easy to change the direction of the force Fi shown in FIG. 1E depending on the angle of the chamfered portion of the optical fiber 60, and it is also easy to increase the stress component in the direction of expanding the hole diameter by changing the chamfered angle. Can be realized.
  • the photocurable resin is directly formed on the optical waveguide device, and it is necessary to sufficiently secure the bonding strength between the resin and the end face of the optical waveguide device. Therefore, as shown in FIGS. 1C, 1E, and 1F, the joint area can be widened and the strength can be increased by appropriately setting the outer peripheral portion of the root of the guide member 10 to be large.
  • FIGS. 1A to 1F a case where one optical fiber 60 is inserted into one through hole H formed in the guide member 10 has been described as an example, but the present invention describes the number of holes and the optical fiber. It is not limited to the number of.
  • a guide member having a hole structure may be formed according to the number of cores on the connection end face of the optical waveguide device. By inserting a plurality of optical fibers into such a guide member, it is possible to connect them all at once.
  • Such a structure may form an individual guide member for each corresponding core, or may have a structure having a plurality of holes in one structure.
  • the cross-sectional shape of the through hole H formed in the guide member 10 is substantially triangular is shown as an example, but if the structure is such that an optical fiber can be inserted and positioned, the shape is triangular.
  • the cross-sectional shape of the through hole may be a shape other than a triangle, for example, a quadrangle, a hexagon, a circle, an ellipse, or a modified shape thereof.
  • the cross section may be circular, elliptical, triangular or other polygonal, and the shape can be arbitrarily designed.
  • (Second Embodiment) 2A to 2F show an outline of the optical fiber connection structure according to the second embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are used for the components common to the optical fiber connection structure according to the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • the guide member 20 made of a photocurable resin is directly formed on the connection end surface of the optical waveguide device 7 as in the first embodiment.
  • the guide member 20 is formed in a tubular shape as a whole, and is connected to a first tubular portion 201 connected to the optical waveguide device 7 and the first tubular portion. It is composed of a second tubular portion 202 located on the side where the optical fiber 60 is inserted.
  • the cross section perpendicular to the axis of the through hole for inserting the optical fiber 60 provided in the first tubular portion 201 and the second tubular portion 202 is circular.
  • a plurality of slits SL are formed in the second tubular portion 202 along the longitudinal direction. Therefore, a plurality of leaf springs are arranged in the longitudinal direction in the second tubular portion 202 separated from each other in a comb-teeth shape by the slit SL.
  • the diameter of the inscribed circle in contact with the inner wall is smaller than the inner diameter of the first tubular portion 201 in at least a part of the region of the second tubular portion 202.
  • the diameter of the inscribed circle C2 in contact with the inner wall in at least a part of the region of the second tubular portion 202 is set to be slightly smaller than the outer diameter of the optical fiber 60.
  • the through hole formed in the guide member 20 has an inner diameter larger than the outer diameter of the optical fiber 60 on the connection end face side of the optical waveguide device 7, and is optical in a part of the region on the insertion port side. It has an inner diameter smaller than the outer diameter of the fiber 60.
  • the diameter of a part of the inscribed circle is set large on the end surface of the guide member 20 on the insertion port side of the optical fiber 60 to form a tapered structure, and the fiber is inserted. I'm guiding you.
  • the inscribed circle of the through hole is smaller than the outer diameter of the optical fiber 60, as in the optical fiber connection structure according to the first embodiment.
  • the leaf spring of the second tubular portion 202 having the slit SL receives a force Fi from the optical fiber 60 and elastically deforms, so that the optical fiber 60 can be inserted.
  • the second tubular portion 202 applies a radial compressive stress of the optical fiber 60 to the optical fiber 60, so that the optical fiber 60 and the guide member 20 The clearance with and can be eliminated.
  • a plurality of strip-shaped leaf springs are formed by providing the slit SL in the second tubular portion 202.
  • the guide member 20 has a structure in which substantially no stress is substantially transmitted to the first tubular portion 201 located on the connection end surface side of the optical waveguide device 7 due to the elastic deformation of these leaf springs. With such a structure, the clearance between the guide member 20 and the optical fiber 60 can be eliminated, and the optical fiber 60 can be connected to the optical waveguide device 7 with low loss. Further, the above structure can further exert the following effects.
  • the plurality of leaf springs formed in the second tubular portion 202 are deformed, and the optical fiber is formed at the joint portion of the first tubular portion 201 with the connection end surface of the optical waveguide device 7.
  • the length and thickness of the leaf spring portion are determined by a leaf spring made of a photocurable resin, depending on the joint strength between the optical waveguide device 7 and the guide member 20, the magnitude of the force received from the inserted optical fiber 60, and the like. It can be appropriately set so that the Young's modulus of the portion is appropriate.
  • the optical fiber guide structure is formed by four independent support members 30.
  • Each support member 30 includes a beam portion 301 whose one end is connected to the connection end surface of the optical waveguide device 7 or the side surface of the reinforcing plate 11, and a leaf spring 302 extending along the longitudinal direction from the other end side of the beam portion 301.
  • the beam portion 301 has a higher rigidity than the leaf spring 302.
  • the plurality of support members 30 are formed of a photocurable resin and are directly formed on the connection end surface of the optical waveguide device 7 or the side surface of the reinforcing plate 11.
  • the optical fiber guide structure does not necessarily have to have a tubular portion closed in the circumferential direction of the optical fiber 60, and a plurality of, more preferably three or more support members are erected independently of each other. It can also be configured by 30.
  • the plurality of support members 30 include one region along the longitudinal direction of the plurality of support members 30 in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the support member 30, and more specifically, a plurality of plates.
  • the diameter of the inscribed circle C3 in contact with the spring 302 is arranged so as to be slightly smaller than the outer diameter of the optical fiber 60.
  • the diameter of the inscribed circle C3 in contact with the leaf spring 302 of the support member 30 increases toward the tip end, which facilitates the insertion of the fiber.
  • the diameter of the inscribed circle C3 is the outer diameter of the optical fiber 60.
  • the leaf spring 302 receives a force Fi from the optical fiber 60 and elastically deforms, so that the optical fiber 60 can be inserted.
  • the leaf springs 302 of the plurality of support members 30 cooperate with each other to apply the radial compressive stress of the optical fiber 60 to the optical fiber 60. Since the optical fiber 60 is supported, the clearance between the optical fiber 60 and the support member 30 can be eliminated.
  • the plurality of support members 30 constituting the optical fiber guide structure each include a beam portion 301 and a leaf spring 302 provided at the tip of the beam portion 301.
  • the leaf spring 302 provided at the tip of the beam portion 301 is elastically deformed so as to open. Therefore, in the vicinity of the beam portion 301 of the support member 30, particularly the connection end face of the optical waveguide device 7. , Substantial stress is hardly transmitted.
  • the clearance between the support member 30 and the optical fiber 60 can be eliminated, and the optical fiber 60 can be connected to the optical waveguide device 7 with low loss. Further, the above structure can further exert the following effects.
  • each support member is composed of a leaf spring 302 and a beam portion 301 having a higher rigidity than the leaf spring 302, and when the optical fiber 60 is inserted, the leaf spring 302 is deformed to connect the optical waveguide device 7 of the beam portion 301.
  • the length and thickness of the leaf spring 302 depend on the joint strength between the optical waveguide device 7 and the guide member 30, the magnitude of the force received from the inserted optical fiber 60, and the like, and the leaf spring made of a photocurable resin. It can be appropriately set so that the Young's modulus of the portion is appropriate. Further, in order to facilitate deformation and secure the strength of the joint portion, the leaf spring 302 of the support member 30 is formed in a zigzag shape, for example, so that the length of the leaf spring 302 is substantially long. A leaf spring structure or the like may be formed.
  • the guide member 40 constituting the optical fiber guide structure in the optical fiber connection structure 4 is formed in a tubular shape and has a notch formed in a part along the longitudinal direction.
  • It has a spring member 402 erected between the two.
  • it has a structure in which a part (contact member 403) is suspended by a spring member 402 having a leaf spring structure when viewed from the upper surface.
  • the notch is provided in a part of the tubular member 401, but instead of the notch, a through hole may be provided in the wall surface of the tubular member 401.
  • the spring member 402 erected between the tubular member 401 and the contact member 403 is provided along the direction intersecting the longitudinal direction of the guide member 40, as shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the contact member 403 is not directly connected to the tubular member 401 in the longitudinal direction.
  • the diameter of the inscribed circle C4 in contact with the inner wall of the tubular member 401 and the inner surface of the contact member 403 in a plane perpendicular to the longitudinal direction is inserted. It is set smaller than the outer diameter of the optical fiber 60.
  • the inner diameter of the insertion port on the side opposite to the connection end surface of the optical waveguide device 7 is set from the outer diameter of the optical fiber 60.
  • One end side of the contact member is formed in a tapered shape in order to increase the size.
  • the guide member 40 In the state where the optical fiber 60 is inserted, as shown in FIG. 4F, the guide member 40 is in contact with the tip end portion of the optical fiber 60, but with the insertion of the optical fiber 60, the optical fiber 60 is radially connected to the contact member 403. As a result of the outward force acting, the leaf spring member 402 elastically deforms in the direction of expanding the inner diameter of the guide member 40, so that the fiber can be inserted.
  • a plurality of leaf spring members 402 cooperate to apply a radial compressive stress of the optical fiber 60 to the optical fiber 60 via the contact member 403. Since it is supported in a state, the clearance between the optical fiber 60 and the guide member 40 can be eliminated. As a result, the optical axis of the optical fiber can be uniquely determined.
  • the contact member 403 is longitudinal with the tubular member 401 erected on the connection end face of the optical waveguide device 7. In the direction, it is not directly connected. With such a structure, The clearance between the guide member 40 and the optical fiber 60 is eliminated, and the optical fiber 60 can be connected to the optical waveguide device 7 with low loss. Further, the above structure can further exert the following effects.
  • the contact member 403 is connected to the tubular member 401 by the leaf spring member 402 provided in the direction orthogonal to the longitudinal direction and is not directly connected to the tubular member 401 in the longitudinal direction, the optical fiber 60 is inserted. The stress associated with the above is not directly transmitted to the tubular member 401.
  • the optical waveguide device Since it is not directly connected to the tubular member 401 erected on the connection end face of the optical fiber 7 in the longitudinal direction, the joint between the tubular member 401 and the connection end face of the optical waveguide device 7 is caused by the stress caused by the insertion of the optical fiber. The risk of peeling can be reduced.
  • a suspension bridge structure composed of a spring member 402a and a contact member 403a is positioned symmetrically with respect to the axis of the tubular member 401a. It is conceivable to provide more than one in.
  • the protrusion 404a for supporting the optical fiber 60 may be provided on the inner wall of the tubular member 401a.
  • the diameter of the inscribed circle C4a in contact with the inner surface of the contact member 403a is set smaller than the outer diameter of the optical fiber 60 to be inserted in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the guide member 40a passing through the contact member 403a.
  • the guide member 40a shown in FIG. 5 is an example in which two contact members 403a are arranged at symmetrical positions with the axis of the tubular member 401a interposed therebetween, but three or more contact members 403a are to be rotated with respect to the axis. It may be arranged at the position where the spring member 402a is connected to the tubular member 401a by the spring member 402a.
  • FIGS. 6A and 6B other modified examples are shown in FIGS. 6A and 6B.
  • the basic structure of the guide member 40b according to the other modification is the fourth embodiment described above in that the contact member 403b is arranged in the through hole formed in a part of the side wall of the tubular member 401b.
  • a spring member 402b having a beam structure is provided on the outer wall of the tubular member 401b, and the contact member 403b is supported by the spring member 402b.
  • the contact member 403b is arranged so as to project into a through hole having a substantially triangular cross section, of which a part thereof is formed inside the tubular member 401b.
  • the spring member so that the diameter of the inscribed circle C4b in contact with the contact member 403b and the inner wall of the tubular member 401b is smaller than the outer diameter of the optical fiber 60 in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the guide member 40b. 402b and contact member 403b are provided.
  • the connection without clearance becomes possible.
  • the guide member 40 constituting the optical fiber guide structure according to the fourth embodiment described above and the guide members 40a and 40b according to a modification thereof can be easily formed by the above-mentioned three-dimensional forming technique.
  • the guide member 50 in the optical fiber connection structure 5 according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7D.
  • the guide member 50 constituting the optical fiber guide structure has a first tubular member 501 that is once connected to the connection end face of the optical waveguide device 7, and the first tubular member 501 and an axis. It includes a second tubular member 503 that is arranged together, and a connecting member 502 that connects the first tubular member 501 and the second tubular member 503 to each other.
  • the connecting member 502 is, for example, a beam having a leaf spring structure.
  • both the first tubular member 501 and the second tubular member 503 are formed in a cylindrical shape.
  • the inner diameter of the second tubular member 503 is smaller than the inner diameter of the first tubular member 501 and the outer diameter of the optical fiber 60 to be inserted.
  • a slit SL is formed on the side surface of the second tubular member 503 along the axial direction.
  • the inner diameter of the second tubular member 503 is set to be smaller than the outer diameter of the optical fiber 60, a slit SL is provided on the side surface thereof, and the second tubular member 503 is elastically deformable.
  • the fiber can be inserted by elastically deforming the second tubular member 503 itself in the direction of increasing the inner diameter.
  • the optical fiber 60 is supported in a state where the radial compressive stress of the optical fiber 60 is applied.
  • the clearance between the optical fiber 60 and the guide member 50, particularly the second tubular member 503, can be eliminated, and the optical axis of the optical fiber 60 can be uniquely determined.
  • the second tubular member 503 is connected to the first tubular member 501 via the connecting member 502, and is connected to the first tubular member 501. Is not in direct contact in the longitudinal direction. Therefore, if the connecting member 502 is composed of a beam having a leaf spring structure, the stress when the optical fiber 60 is inserted into the second tubular member 503 having an inner diameter smaller than the outer diameter of the optical fiber 60 becomes an optical waveguide device.
  • connection end surface of the optical waveguide device 7 and the side surface of the reinforcing plate 11 and the first tubular member 501 It is possible to prevent the concern that the joint portion will peel off.
  • a plurality of connecting members 502a made of beams having a leaf spring structure can be provided, and the number and arrangement positions thereof are arbitrary. Further, the guide member 50 can also be easily formed by the above-mentioned three-dimensional forming technique or the like.
  • the present invention can be applied to a technique for connecting an optical fiber to an optical waveguide device.
  • Optical fiber connection structure 10, 20, 40, 50 ... Guide member, 30 ... Support member, 11 ... Reinforcing plate, 60 ... Optical fiber, 7 ... Optical waveguide device, 72 ... Optical waveguide layer, 721 ... Core.

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Abstract

光ファイバガイド構造は、光導波路デバイスの接続端面に立設されて、前記光導波路デバイスと接続する光ファイバの先端部を収容する空間を構成するガイド部材（１０）を備え、前記ガイド部材は、弾性変形可能な材料から形成され、かつ、前記ガイド部材の長手方向に沿った一部の領域（１０２）において、前記長手方向に垂直な平面内における前記ガイド部材の内壁と接する内接円の径（Ｃ１）は、前記光ファイバ（６０）の外径より小さいことを特徴とする。この光ファイバガイド構造によれば、光導波路デバイスと光ファイバを接続するための光ファイバガイド構造を簡易に光導波路端面に直接形成することができる。また、本光ファイバガイド構造をガイドにして、光ファイバの挿入に伴う軸ずれがなく、光導波路デバイスと光ファイバとの低損失な光接続を実現することができる。

Description

光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造
　本発明は、光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造に関し、特に、光導波路デバイスに光ファイバを接続するための光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造に関する。
　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９Ａ、図９Ｂ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８０３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９Ａの平面図および図９Ｂ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８１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、上述した構成では、必ずガイド孔８１は光ファイバ６０の外径よりも大きな内径を有する必要があり、これに伴うクリアランス、すなわちガイド孔の内径と光ファイバの外径との違いが接続損失を増加させ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、光ファイバガイド構造を簡易に形成しつつ、光導波路デバイスと光ファイバとの低損失な光接続を実現することができる光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造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光ファイバガイド構造は、光導波路デバイスの接続端面に立設されて、前記光導波路デバイスと接続する光ファイバの先端部を収容する空間を構成するガイド部材（１０）を備え、前記ガイド部材は、弾性変形可能な材料から形成され、かつ、前記ガイド部材の長手方向に沿った一部の領域（１０２）において、前記長手方向に垂直な平面内における前記ガイド部材の内壁と接する内接円の径（Ｃ１）は、前記光ファイバ（６０）の外径より小さいことを特徴とする。
　本発明の一実施の形態に係る光ファイバガイド構造において、前記ガイド部材（１０）は、筒状に形成され、かつ、前記一部の領域において前記ガイド部材の壁面の一部が前記空間の内側に突出した突出部（１０２ａ）を有し、光ファイバを挿入したときに前記突出部によって前記壁面の一部が弾性変形することで、前記光ファイバに対して前記光ファイバの径方向の圧縮応力を付与するようにしてもよい。
　また、本発明の一実施の形態に係る光ファイバガイド構造において、前記ガイド部材（２０）は、筒状に形成されて、前記光ファイバを挿入する側に長手方向に沿って形成された複数のスリット（ＳＬ）を備え、前記ガイド部材のうち前記複数のスリットが形成された領域の少なくとも一部の領域において、前記長手方向に垂直な平面内において前記ガイド部材の内壁に接する内接円（Ｃ２）の径は、前記光ファイバの外径より小さくなるように構成してもよい。
　また、本発明の一実施の形態に係る光ファイバガイド構造において、前記ガイド部材（３０）は、Ｎ本（Ｎは３以上の整数）の支持部材（３０）から構成され、前記Ｎ本の支持部材は、それぞれ、一端が他の部材に接続される梁部（３０１）と、前記梁部の他端側から長手方向に沿って延在する板バネ（３０２）とを有し、前記Ｎ本の支持部材の前記板バネは、前記長手方向に沿った少なくとも一部の領域において、前記長手方向に垂直な平面内において前記板バネと接する内接円（Ｃ３）の径は、前記光ファイバの外径より小さくなるように構成してもよい。
　また、本発明の一実施の形態に係る光ファイバガイド構造において、前記ガイド部材（４０）は、筒状に形成され、かつ前記長手方向に沿った一部に開口する貫通孔および切り欠きのいずれか一方が形成された筒状部材（４０１）と、前記貫通孔および前記切り欠きのいずれか一方の中に配設されて、光ファイバが挿入されたときに前記光ファイバの側面と接触する接触部材（４０３）と、前記筒状部材と前記接触部材との間に架設されたバネ部材（４０２）とを有し、前記接触部材の少なくとも一部の領域において、前記長手方向に垂直な平面内において前記筒状部材の内壁と前記接触部材の内側面とに接する内接円（Ｃ４）の径は、前記光ファイバの外径より小さくなるように構成してもよい。
　また、本発明の一実施の形態に係る光ファイバガイド構造において、前記ガイド部材（５０）は、第１筒状部材（５０１）と、側面に軸線方向にそって形成されたスリット（ＳＬ）を有する第２筒状部材（５０３）と、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを軸線を合わせて互いに連結する連結部材（５０２）とを備え、前記第２筒状部材の内径は、前記第２筒状部材に挿入される光ファイバの外径より小さくなるように構成してもよい。
　また、本発明の一実施の形態に係る光ファイバガイド構造において、前記ガイド部材の光ファイバが挿入される側の端部に向けて、前記長手方向に垂直な面内において前記ガイド部材に内接する内接円の径が大きくなるように構成してもよい。
　本発明に係る光ファイバ接続構造は、板状の光導波路デバイス（７）の一の面上の接続端面近傍に設けられた補強部材（１１）と、前記光導波路デバイスの前記接続端面および前記補強部材とが形成する面上に立設された光ファイバガイド構造とを含み、前記光ファイバガイド構造は、上述した光ファイバガイド構造であることを特徴とする。
　本発明によれば、光導波路デバイスと光ファイバを接続するための光ファイバガイド構造を簡易に光導波路端面に直接形成することができる。また、本光ファイバガイド構造をガイドにして、光ファイバの挿入に伴う軸ずれがなく、光導波路デバイスと光ファイバとの低損失な光接続を実現することができる。
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバガイド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ガイド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ガイド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ガイド構造および光ファイバ接続構造を示す模式図である。 図１Ｆは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバガイド構造および光ファイバ接続構造を示す模式図である。 図２Ａは、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を模式的に示す斜視図である。 図２Ｂは、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を模式的に示す上面図である。 図２Ｃは、図２ＢのＩＩＣ－ＩＩＣ線における断面を示す断面図である。 図２Ｄは、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を模式的に示す正面図である。 図２Ｅは、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を示す模式図である。 図２Ｆは、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を示す模式図である。 図３Ａは、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を模式的に示す斜視図である。 図３Ｂは、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を模式的に示す上面図である。 図３Ｃは、図３ＢのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線における断面を示す断面図である。 図３Ｄは、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を模式的に示す正面図である。 図３Ｅは、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を示す模式図である。 図３Ｆは、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を示す模式図である。 図４Ａ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上面図である。 図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線における断面を示す断面図である。 図４Ｃは、図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線における断面を示す断面図である。 図４Ｄは、図４ＡのＩＶＤ－ＩＶＤ線における断面を示す断面図である。 図４Ｅは、図４ＡのＩＶＥ－ＩＶＥ線における断面を示す断面図である。 図４Ｆ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に光ファイバを挿入したときの、図４ＡのＩＶＥ－ＩＶＥ線における断面を示す断面図である。 図５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の変形例を示す断面図である。 図６Ａ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の他の変形例を示す上面図である。 図６Ｂ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の他の変形例を示す断面図である。 図７Ａは、本発明の第５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上面図である。 図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ線における断面を示す断面図である。 図７Ｃは、図７ＡのＶＩＩＣ－ＶＩＩＣ線における断面を示す断面図である。 図７Ｄは、図７ＡのＶＩＩＤ－ＶＩＩＤ線における断面を示す断面図である。 図８は、本発明の第５の実施の形態に係る光ファイバガイド構造の他の変形例を示す断面図である。 図９Ａ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９Ｂ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に係る光ファイバ接続構造について、図１Ａ～図１Ｆを参照して説明する。本発明の実施の形態１に係る光ファイバ接続構造１は、光導波路デバイス７と光ファイバ６０とを光学的に接続するガイド部材１０を備えている。
　光ファイバ接続構造１は、例えば、図１Ａに示すように、板状の光導波路デバイス７の一の面上の接続端面近傍に設けられた補強板１１と、光導波路デバイス７の接続端面および補強板１１の側面に立設されるガイド部材１０とを含んでいる。このガイド部材１０は、光ファイバをガイドする光ファイバガイド構造を構成する。
　ここで、光導波路デバイス７は、例えば、シリコン細線をコア７２１とした光導波路７２を備えるデバイスである。これは、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。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。
　本実施の形態において、光導波路デバイス７は、光ファイバ６０と光学的に接続される光導波路７２の一端が現れる接続端面が意味をなし、その他の回路構成や回路の機能によって光ファイバ接続構造が左右されるものではない。
　一方、ガイド部材１０は、光ファイバ６０の先端部を収容する空間を形成して、光ファイバ６０をガイドする部材である。ガイド部材１０は、弾性変形可能な材料から形成された、例えば筒状の部材である。図１Ａ～図１Ｆに示すように、本実施の形態において、ガイド部材１０は、略円筒形状に形成され、軸線に沿って形成された貫通孔Ｈを有している。この貫通孔Ｈは、軸線に垂直な断面が略三角形をなす。
　さらに、ガイド部材１０は、光導波路デバイス７および補強板１１に接続される筒状部１０１と、その長手方向に沿った一部の領域に形成された板バネ部１０２とを有する。
　この板バネ部１０２は、ガイド部材１０の長手方向に沿った一部の領域において、ガイド部材１０の一部が板バネのように内側に湾曲することによって形成される。図１Ｃおよび図１Ｄに示すように、この板バネ部１０２は、ガイド部材１０の内部に形成された空間、すなわち貫通孔Ｈの内側に突出した突出部１０２ａを形成する。その結果、板バネ部１０２を通る長手方向に垂直な平面内において、ガイド部材１０の内壁、すなわち、貫通孔Ｈによって形成される略三角形に接する内接円Ｃ１の径は、光ファイバ６０の外径よりもわずかに小さく設定されている。それ以外の個所に関しては、導波路デバイス７の接続端面近傍も含めてその内接円の内径がファイバ外径とほぼ同じか、わずかに大きく設定されている。
　図１Ｄに示すように、ガイド部材１０は、ガイド部材１０の内壁に接する内接円Ｃ１の中心が光導波路デバイス７の接続端面に現れたコア７２１と正面から見て一致するように、形成されている。また、前述の通り、通常、光導波路デバイス７は、光導波路基板７１とコア７２１、クラッド７２２からなる光導波路層７２とで形成され、その光導波路層７２は数um～数10um程度と薄い。そのため、ガイド部材１０を立設するための土台として、補強板１１が、光導波路デバイス７の端面近傍に接着などにより固定されている。
　この補強板１１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である。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るように固定されている。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。
　ガイド部材１０の一端は、面一となった光導波路デバイス７の接続端面と補強部材１１の側面とに接合される。
　なお、図１Ｃ、図１Ｅ、図１Ｆに示すように、ガイド部材１０は、板バネ部１０２が形成された領域から光ファイバが挿入される側の端部、すなわち光ファイバ６０を挿入する挿入口に向けて、長手方向に垂直な面内においてガイド部材１０の内壁に内接する内接円の径が大きくなるように形成してもよい。このように挿入口の径を広げることで、光ファイバ６０を挿入しやすくなる。
　図１Ｅおよび図１Ｆを参照して、光ファイバ６０を挿入するときのガイド部材１０の作用について説明する。なお、挿入する光ファイバ６０の先端は、図１Ｅおよび図１Ｆに示すように、面取り加工が施されている。
　まず、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。
　上述したように、長手方向に沿って、板バネ部１０２の形成された領域においては、突出部１０２ａによって、ガイド部材１０の内壁に接する内接円の径は、光ファイバ６０の外径よりもわずかに小さく設定されている。そのため、光ファイバ６０をガイド部材１０の貫通孔Ｈに挿入すると、まず、光ファイバ６０は、板バネ部１０２が形成された領域でガイド部材１０の内壁、すなわち突出部１０２ａと接触することとなる。この状態から光ファイバ６０に長手方向の力を加えると、図１Ｅに示すように、板バネ部１０２には、光ファイバ６０の径方向の力Ｆｉが作用して、ガイド部材１０の壁面の一部が弾性変形する。このガイド部材１０の壁面の一部の弾性変形によって、板バネ部１０２が形成された領域の貫通孔Ｈの内径が一時的に拡大し、光ファイバ６０を挿入することができる。
　さらに光ファイバ６０を導波路端面側に押し込むことにより、図１Ｆに示すように、光ファイバ６０の先端が光導波路デバイス７の導波路端面まで到達することとなる。この状態では、板バネ部１０２は、光ファイバ６０が挿入されたときの弾性変形が残存しており、更に挿入した後には、図１Ｆに示すように、弾性復元力Ｆｂによって、ガイド部材１０の内壁とファイバ６０の外面とが密接して、ガイド部材１０の板バネ部１０２が、光ファイバ６０に対して光ファイバ６０の径方向の圧縮応力を付与する。
　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、屈折率整合材や接着剤を充填してもよい。また、挿入後に適宜ファイバを接着剤などにより固定してもよい。
　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。
　次に、所定の光学系を介して、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。
　ここで、本実施の形態に係る光導波路接続構造において、ガイド部材１０を形成するときに、内接円Ｃ１の中心と光導波路デバイス７のコア７２１の中心とを合わせるには、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、対象のコアを検出し、そこを基準に形成すればよい。
　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、内接円の径が光ファイバ６０の外径よりも小さい領域が、弾性変形して、挿入された光ファイバ６０と接することとなるため、ファイバの光軸位置を一意に決めることができ、その結果、クリアランスなく低損失に接続することが可能となる。
　また、本実施の形態に係るガイド部材１０は、光硬化性の樹脂で形成されているため、ガラスなどと比べてヤング率が１桁以上小さく、ポアソン比も大きいため、小さい応力であっても容易に変形することが出来る。
　さらに、本実施の形態に係るガイド部材１０では、その長手方向に沿った一部の領域において板バネ部１０２を備えている。この板バネ部１０２は、ガイド部材１０の一部を板バネのように内側に湾曲することによって形成される。ガイド部材１０の一部を湾曲させた板バネ部１０２は、板バネのように機能して、より容易に変形することができる。この板バネ部１０２の変形具合は、板バネの厚みを薄く、或いは、板バネの長さを長くするとより小さい力でも変形が容易になる。また、光ファイバ６０の面取り部の角度によって、図１Ｅに示す力Ｆｉの向きを変えることは容易であり、面取り角度を変更することで、穴径を拡大する方向の応力成分を増やすことも容易に実現できる。
　また、本実施の形態においては、光硬化性樹脂を光導波路デバイス上に直接形成させており、樹脂と光導波路デバイス端面の接合強度を十分に確保する必要がある。そのために、図１Ｃ、図１Ｅ、図１Ｆのように、ガイド部材１０の根本の外周部を適宜大きく設定することで、接合面積を広くとることができ、強度を高めることができる。
　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、光導波路デバイスの接続端面にあるコア数に応じて、孔構造を適宜設けたガイド部材を形成してもよい。このようなガイド部材に複数本の光ファイバを挿入することで、一括に接続することが可能となる。このような構造物は、対応するコア毎に個別のガイド部材を形成してもよいし、１つの構造物に、複数の孔を有するような構造としてもよい。
　さらに、本実施の形態において、ガイド部材１０に形成された貫通孔Ｈの断面形状が略三角形となる場合を例に示したが、光ファイバを挿入し位置決めできる構造であれば、その形状は三角形には限らない。例えば、貫通孔の断面形状は、三角形以外の形状、例えば、四角形、六角形、円形、楕円形、またはこれらを変形した形状としてもよい。
　また、ガイド部材１０の外周構造についても、断面は、円形、楕円形、または三角形その他の多角形としてもよく、その形状は任意に設計できる。
　（第２の実施の形態）
　図２Ａ～図２Ｆに、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ接続構造の概要を示す。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２では、第１の実施の形態と同様、光導波路デバイス７の接続端面に、光硬化性樹脂からなるガイド部材２０が直接形成されている。
　ガイド部材２０は、図２Ａ～図２Ｃに示すように、全体として筒状に形成され、光導波路デバイス７に接続される第１の筒状部２０１と、この第１の筒状部に連結されて光ファイバ６０を挿入する側に位置する第２の筒状部２０２からなる。本実施の形態においては、第１の筒状部２０１および第２の筒状部２０２に設けられた、光ファイバ６０を挿入する貫通孔の軸線に垂直な断面は円形であるものとする。
　また、この第２の筒状部２０２には、長手方向に沿って複数のスリットＳＬが形成されている。したがって、スリットＳＬによって櫛歯状に互いに分離された第２の筒状部２０２には、複数の板バネが長手方向に配置された形となっている。
　図２Ｃに示すように、第１の筒状部２０１の内径よりも、第２の筒状部２０２の少なくとも一部の領域において内壁に接する内接円の径の方が小さい。また、図２Ｄに示すように、この第２の筒状部２０２の少なくとも一部の領域において内壁に接する内接円Ｃ２の径は、光ファイバ６０の外径よりわずかに小さくなるよう設定されている。その結果、ガイド部材２０に形成された貫通孔は、光導波路デバイス７の接続端面側においては、光ファイバ６０の外径より大きい内径を有し、挿入口側の一部の領域においては、光ファイバ６０の外径より小さい内径を有する。
　なお、本実施の形態においては、図２Ｃに示すように、ガイド部材２０の光ファイバ６０の挿入口側の端面において、一部内接円の径を大きく設定してテーパ構造として、ファイバの挿入をガイドしている。
　次に、図２Ｅおよび図２Ｆを参照して、光ファイバ６０を挿入するときのガイド部材２０の作用について説明する。
　第２の筒状部２０２の長手方向の少なくとも一部の領域において、第１の実施の形態に係る光ファイバ接続構造と同様に、貫通孔の内接円は光ファイバ６０の外径よりも小さいが、図２Ｅに示すように、スリットＳＬを有する第２の筒状部２０２の板バネが光ファイバ６０から力Ｆｉを受けて弾性変形することで光ファイバ６０の挿入を可能とする。光ファイバ６０の挿入後は、図２Ｆに示すように、第２の筒状部２０２が光ファイバ６０に対して光ファイバ６０の径方向の圧縮応力を付与するので、光ファイバ６０とガイド部材２０とのクリアランスを無くすことができる。
　また、本実施の形態においては、第２の筒状部２０２にスリットＳＬを設けることによって複数の短冊状の板バネが形成されている。ガイド部材２０においては、これらの板バネが弾性変形することによって、光導波路デバイス７の接続端面側に位置する第１の筒状部２０１に実質的な応力がほとんど伝わらない構造となっている。このような構造とすることで、ガイド部材２０と光ファイバ６０との間のクリアランスを排して、光ファイバ６０を光導波路デバイス７に低損失に接続できるという効果を奏する。また、上記の構造によって、さらに次のような効果を奏することもできる。
　すなわち、光ファイバ６０の挿入時には、第２の筒状部２０２に形成された複数の板バネが変形し、第１の筒状部２０１の光導波路デバイス７の接続端面との接合部に光ファイバ６０の挿入に伴う応力が伝わりにくい構造とすることによって、光ファイバ６０を挿入した際にガイド部材２０と光導波路デバイス７の接続端面との接合部が剥離するといった恐れを低減することができる。
　なお、板バネ部の長さや厚みは、光導波路デバイス７とガイド部材２０との接合強度や、挿入される光ファイバ６０から受ける力の大きさ等に応じて、光硬化性樹脂からなる板バネ部のヤング率が適切となるように、適宜設定することができる。
（第３の実施の形態）
　次に、図３Ａ～図３Ｆを参照して、本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバ接続構造について説明する。
　本実施の形態に係る光ファイバ接続構造３において、光ファイバガイド構造は、独立した４つの支持部材３０によって形成されている。各支持部材３０は、一端が光導波路デバイス７の接続端面または補強板１１の側面に接続される梁部３０１と、梁部３０１の他端側から長手方向に沿って延在する板バネ３０２とを有する。梁部３０１は板バネ３０２より高い剛性を有する。
　複数の支持部材３０は、第１の実施の形態と同様、光硬化性樹脂から形成されて光導波路デバイス７の接続端面または補強板１１の側面に直接形成されている。このように光ファイバガイド構造は、必ずしも光ファイバ６０の周方向に閉じた筒状部を備えていなくてもよく、互いに独立して立設された複数本、より望ましくは３本以上の支持部材３０によっても構成することができる。
　また、複数の支持部材３０は、図３Ｃに示すように、支持部材３０の長手方向に垂直な平面内において複数の支持部材３０の長手方向に沿った一領域、より具体的には複数の板バネ３０２、に接する内接円Ｃ３の径が光ファイバ６０の外径よりもわずかに小さくなるように、配設されている。
　また、図３Ｃに示すように、支持部材３０は、先端に向かうにしたがって板バネ３０２に接する内接円Ｃ３の径が大きくなるので、ファイバの挿入を容易にしている。
　次に、図３Ｅおよび図３Ｆを参照して、光ファイバ６０を挿入するときの複数の支持部材３０の作用について説明する。
　第１の実施の形態および第２の実施の形態と同じく、複数の支持部材３０の長手方向の一部の領域、特に板バネ３０２、において、内接円Ｃ３の径は光ファイバ６０の外径よりも小さいが、図３Ｅに示すように、板バネ３０２が光ファイバ６０から力Ｆｉを受けて弾性変形することで、光ファイバ６０の挿入を可能とする。光ファイバ６０の挿入後は、図３Ｆに示すように、複数の支持部材３０の板バネ３０２が協働して、光ファイバ６０に対して光ファイバ６０の径方向の圧縮応力を付与した状態で、光ファイバ６０を支持するので、光ファイバ６０と支持部材３０とのクリアランスを無くすことができる。
　また、本実施の形態では、光ファイバガイド構造を構成する複数の支持部材３０は、それぞれ梁部３０１とこの梁部３０１の先端に設けられた板バネ３０２とを備えている。光ファイバ６０を挿入するときには、梁部３０１の先端に設けられた板バネ３０２が開くように弾性変形するので、支持部材３０の梁部３０１、特に光導波路デバイス７の接続端面との近傍には、実質的な応力がほとんど伝わらない。このような構造とすることで、支持部材３０と光ファイバ６０との間のクリアランスを排して、光ファイバ６０を光導波路デバイス７に低損失に接続できるという効果を奏する。また、上記の構造によって、さらに次のような効果を奏することもできる。
　すなわち、各支持部材を板バネ３０２とこの板バネ３０２より剛性の高い梁部３０１とから構成し、光ファイバ６０の挿入時には板バネ３０２が変形して、梁部３０１の光導波路デバイス７の接続端面との接合部には、光ファイバ６０の挿入に伴う応力が伝わりにくい構造とすることによって、光ファイバ６０を挿入した際に支持部材３０の梁部３０１と光導波路デバイス７の接続端面との接合部が剥離するといった恐れを低減することができる。
　なお、板バネ３０２の長さや厚みは、光導波路デバイス７とガイド部材３０との接合強度や、挿入される光ファイバ６０から受ける力の大きさ等に応じて、光硬化性樹脂からなる板バネ部のヤング率が適切となるように、適宜設定することができる。また、より変形を容易にし、接合部の強度を確保するために、支持部材３０の板バネ３０２の長さが実質的に長くなるように、板バネ３０２として、例えばジグザグに形成されたミアンダ型の板バネ構造などを形成してもよい。
　（第４の実施の形態）
　次に、本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバ接続構造４について、図４Ａ～図４Ｆを参照して説明する。
　図４Ａに示すように、本実施の形態に係る光ファイバ接続構造４において光ファイバガイド構造を構成するガイド部材４０は、筒状に形成され、かつ長手方向に沿った一部に切り欠きが形成された筒状部材４０１と、この切り欠きの中に配設されて、光ファイバ６０が挿入されたときに光ファイバ６０の側面と接触する接触部材４０３と、筒状部材４０１と接触部材４０３との間に架設されたバネ部材４０２とを有している。これを換言するならば、図４Ａに示すように、上面からみて一部（接触部材４０３）が板バネ構造のバネ部材４０２で吊られたような構造を有している。
　なお、本実施の形態においては、筒状部材４０１の一部に切り欠きを設けるものとして説明するが、切り欠きに代えて、筒状部材４０１の壁面に開口する貫通孔を設けてもよい。
　ここで、筒状部材４０１と接触部材４０３との間に架設されるバネ部材４０２は、図４Ａ、図４Ｂに示すように、ガイド部材４０の長手方向と交わる方向に沿って設けられており、接触部材４０３は、長手方向においては、筒状部材４０１とは直接接続されていない。
　また、長手方向における接触部材４０３の少なくとも一部の領域において、長手方向に垂直な平面内において筒状部材４０１の内壁と接触部材４０３の内側面とに接する内接円Ｃ４の径は、挿入される光ファイバ６０の外径より小さく設定されている。
　また、図４Ｂ、図４Ｄおよび図４Ｅに示すように、光ファイバ６０の挿入をガイドするために、光導波路デバイス７の接続端面とは反対側の挿入口の内径を光ファイバ６０の外径よりも大きくするために、接触部材の一端側はテーパー状に形成されている。
　光ファイバ６０が挿入された状態では、図４Ｆに示すように、ガイド部材４０は、光ファイバ６０の先端部と接するが、光ファイバ６０の挿入に伴って光ファイバ６０から接触部材４０３に径方向外側に向かう力が働く結果、板バネ部材４０２がガイド部材４０の内径を拡大する方向に弾性変形することでファイバを挿入することが可能となる。光ファイバ６０の挿入後は、図４Ｆに示すように、複数の板バネ部材４０２が協働して接触部材４０３を介して光ファイバ６０に対して光ファイバ６０の径方向の圧縮応力を付与した状態で支持するので、光ファイバ６０とガイド部材４０とのクリアランスを無くすことができる。これにより、光ファイバの光軸を一意に定めることができる。
　また、本実施の形態に係る光ファイバガイド構造を構成するガイド部材４０では、図４Ａに示すように、接触部材４０３は、光導波路デバイス７の接続端面に立設される筒状部材４０１と長手方向では、直接連結していない。このような構造とすることで、

ガイド部材４０と光ファイバ６０との間のクリアランスを排して、光ファイバ６０を光導波路デバイス７に低損失に接続できるという効果を奏する。また、上記の構造によって、さらに次のような効果を奏することもできる。
　すなわち、接触部材４０３は、長手方向と直交する方向に設けられた板バネ部材４０２によって筒状部材４０１と連結され、筒状部材４０１と長手方向では直接連結していないので、光ファイバ６０の挿入に伴う応力は、筒状部材４０１には直接は伝わらない。したがって、筒状部材４０１を含む長手方向に垂直な平面内において筒状部材４０１と筒状部材４０１に内接する内接円の内径を光ファイバ６０の外径より小さく設定しても、光導波路デバイス７の接続端面に立設される筒状部材４０１と長手方向では、直接連結していないので、光ファイバの挿入に伴う応力によって筒状部材４０１と光導波路デバイス７の接続端面との接合部が剥離するといった恐れを低減することができる。
　（第４の実施の形態の変形例１）
　本実施の形態に係る光ファイバガイド構造の変形例として、例えば、図５に示すように、バネ部材４０２ａと接触部材４０３ａとからなる吊り橋構造を、筒状部材４０１ａの軸線を挟んで対称の位置に複数設けることが考えられる。このとき、筒状部材４０１ａの内壁に、光ファイバ６０を支持する突起４０４ａを設けてもよい。また、接触部材４０３ａを通るガイド部材４０ａの長手方向に垂直な面内において、接触部材４０３ａの内面に接する内接円Ｃ４ａの径は、挿入される光ファイバ６０の外径よりも小さく設定される。
　図５に示したガイド部材４０ａは、２つの接触部材４０３ａを筒状部材４０１ａの軸線を挟んで対称の位置に配置した例であるが、３個以上の接触部材４０３ａを軸線に対して回転対象となる位置に配置して、それぞれをバネ部材４０２ａによって筒状部材４０１ａに接続するようにしてもよい。
　また、他の変形例を図６Ａおよび図６Ｂに示す。他の変形例に係るガイド部材４０ｂの基本的な構造は、筒状部材４０１ｂの側壁の一部に形成された貫通孔の中に接触部材４０３ｂを配設する点では上述した第４の実施の形態と同様であるが、この他の変形例では、梁構造を有するバネ部材４０２ｂを筒状部材４０１ｂの外壁に設け、このバネ部材４０２ｂによって接触部材４０３ｂを支持している。接触部材４０３ｂは、図６Ｂに示すように、その一部が筒状部材４０１ｂの内部に形成された、断面が略三角形となる貫通孔内に突出するように配置されている。このとき、ガイド部材４０ｂの長手方向に垂直な面内において、接触部材４０３ｂと筒状部材４０１ｂの内壁とに接する内接円Ｃ４ｂの径が光ファイバ６０の外径より小さくなるように、バネ部材４０２ｂおよび接触部材４０３ｂを設ける。
　その結果、光ファイバ６０が挿入された際には、光ファイバ６０の側面が接触部材４０３ｂと接触することになるが、光ファイバ６０から力を受けて、バネ部材４０２ｂが弾性変形することで、光ファイバ６０が挿入されるので、クリアランスを排した接続が可能となる。
　なお、梁構造を有するバネ部材４０２ｂと接触部材４０３ｂとから構成される吊り橋構造は、筒状部材４０１ｂの円周に沿って複数個あってもよい。
　上述した第４の実施の形態に係る光ファイバガイド構造を構成するガイド部材４０およびその変形例に係るガイド部材４０ａ、４０ｂは、いずれも上述した３次元形成の技術により容易に形成可能である。
　（第５の実施の形態）
　次に、図７Ａ～図７Ｄを参照して、本発明の第５の実施の形態に係る光ファイバ接続構造５におけるガイド部材５０について説明する。
　光ファイバガイド構造を構成するガイド部材５０は、図７Ａに示すように、光導波路デバイス７の接続端面に一旦が接続される第１筒状部材５０１と、この第１筒状部材５０１と軸線を合わせて配置される第２筒状部材５０３と、第１筒状部材５０１と第２筒状部材５０３とを互いに連結する連結部材５０２とを備えている。連結部材５０２は、例えば、板バネ構造の梁である。これらの部材、すなわち、第１筒状部材５０１、連結部材５０２および第２筒状部材５０３は、弾性変形可能な材料によって形成されている。
　図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄに示すように、第１筒状部材５０１と第２筒状部材５０３は、ともに円筒形状に形成されている。ここで第２筒状部材５０３の内径は第１筒状部材５０１の内径、および挿入される光ファイバ６０の外径よりも小さい。第２筒状部材５０３の側面には、軸線方向に沿ってスリットＳＬが形成されている。
　したがって、第２筒状部材５０３においては、その内径が光ファイバ６０の外径よりも小さく設定されているものの、その側面にスリットＳＬが設けられ、第２筒状部材５０３が弾性変形可能な材料から形成されていることから、ここに光ファイバ６０を挿入した際には、第２筒状部材５０３自体が内径が拡大する方向に弾性変形することでファイバを挿入することができ、かつ、挿入後は光ファイバ６０に対して光ファイバ６０の径方向の圧縮応力を付与した状態で支持する。これにより、光ファイバ６０とガイド部材５０、特に第２筒状部材５０３とのクリアランスを無くすことができ、光ファイバ６０の光軸を一意に定めることができる。
　また、ガイド部材５０では、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第２筒状部材５０３は、連結部材５０２を介して第１筒状部材５０１と接続されており、第１筒状部材５０１とは長手方向では直接接していない。したがって、この連結部材５０２を板バネ構造の梁から構成すれば、光ファイバ６０の外径よりも小さい内径を持つ第２筒状部材５０３に光ファイバ６０を挿入する際の応力が、光導波路デバイス７の接続端面および補強板１１の側面に立設される第１筒状部材５０１には直接伝わらないので、光導波路デバイス７の接続端面および補強板１１の側面と第１筒状部材５０１との接合部が剥離するといった懸念を防止することができる。
　上述したガイド部材５０においては、図８に示すように、板バネ構造の梁からなる複数の連結部材５０２ａを設けることができ、その本数および配設位置については任意である。
　また、ガイド部材５０も、上述した３次元形成の技術などにより容易に形成することが可能である。
　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、２０、４０、５０…ガイド部材、３０…支持部材、１１…補強板、６０…光ファイバ、７…光導波路デバイス、７２…光導波路層、７２１…コア。

Claims (8)

  1. 　光導波路デバイスの接続端面に立設されて、前記光導波路デバイス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を備え、
    　前記ガイド部材は、弾性変形可能な材料から形成され、かつ、前記ガイド部材の長手方向に沿った一部の領域において、前記長手方向に垂直な平面内における前記ガイド部材の内壁と接する内接円の径は、前記光ファイバの外径より小さい
    ことを特徴とする光ファイバガイド構造。
  2. 　前記ガイド部材は、筒状に形成され、かつ、前記一部の領域において前記ガイド部材の壁面の一部が前記空間の内側に突出した突出部を有し、光ファイバを挿入したときに前記突出部によって前記壁面の一部が弾性変形することで、前記光ファイバに対して前記光ファイバの径方向の圧縮応力を付与する
    ことを特徴とする、請求項１記載の光ファイバガイド構造。
  3. 　前記ガイド部材は、筒状に形成されて、前記光ファイバを挿入する側に長手方向に沿って形成された複数のスリットを備え、
    　前記ガイド部材のうち前記複数のスリットが形成された領域の少なくとも一部の領域において、前記長手方向に垂直な平面内において前記ガイド部材の内壁に接する内接円の径は、前記光ファイバの外径より小さい
    ことを特徴とする、請求項１記載の光ファイバガイド構造。
  4. 　前記ガイド部材は、Ｎ本（Ｎは３以上の整数）の支持部材から構成され、
    　前記Ｎ本の支持部材は、それぞれ、一端が他の部材に接続される梁部と、前記梁部の他端側から長手方向に沿って延在する板バネとを有し、
    　前記Ｎ本の支持部材の前記板バネは、前記長手方向に沿った少なくとも一部の領域において、前記長手方向に垂直な平面内において前記板バネと接する内接円の径は、前記光ファイバの外径より小さい
    ことを特徴とする、請求項１記載の光ファイバガイド構造。
  5. 　前記ガイド部材は、筒状に形成され、かつ前記長手方向に沿った一部に開口する貫通孔および切り欠きのいずれか一方が形成された筒状部材と、
    　前記貫通孔および前記切り欠きのいずれか一方の中に配設されて、光ファイバが挿入されたときに前記光ファイバの側面と接触する接触部材と、
    　前記筒状部材と前記接触部材との間に架設されたバネ部材とを有し、
    　前記接触部材の少なくとも一部の領域において、前記長手方向に垂直な平面内において前記筒状部材の内壁と前記接触部材の内側面とに接する内接円の径は、前記光ファイバの外径より小さい
    ことを特徴とする、請求項１記載の光ファイバガイド構造。
  6. 　前記ガイド部材は、
    　第１筒状部材と、
    　側面に軸線方向にそって形成されたスリットを有する第２筒状部材と、
    　前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを軸線を合わせて互いに連結する連結部材と
    を備え、
    　前記第２筒状部材の内径は、前記第２筒状部材に挿入される光ファイバの外径より小さい
    ことを特徴とする、請求項１記載の光ファイバガイド構造。
  7. 　前記ガイド部材の光ファイバが挿入される側の端部に向けて、前記長手方向に垂直な面内において前記ガイド部材に内接する内接円の径が大きくなる
    ことを特徴とする、請求項１－６のいずれか１項に記載の光ファイバガイド構造。
  8. 　板状の光導波路デバイスの一の面上の接続端面近傍に設けられた補強部材と、
    　前記光導波路デバイスの前記接続端面および前記補強部材とが形成する面上に立設された光ファイバガイド構造と
    を含み、
    　前記光ファイバガイド構造は、請求項１－７のいずれか１項に記載の光ファイバガイド構造である
    ことを特徴とする、光ファイバ接続構造。
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