特許 6795478 光接続構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6795478

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】光接続構造

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/122 20060101AFI20201119BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/122

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-182078(P2017-182078)

(22)【出願日】2017年9月22日

(65)【公開番号】特開2019-56866(P2019-56866A)

(43)【公開日】2019年4月11日

【審査請求日】2019年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100153006

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 勇三

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】石川 裕士

(72)【発明者】

【氏名】鹿間 光太

(72)【発明者】

【氏名】河尻 祐子

(72)【発明者】

【氏名】荒武 淳

【審査官】 野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０３２９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１９６８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６４５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００４１０２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０２０５３３１８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／２４

６／２５５−６／２７

６／３０−６／３４

６／３６−６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平板と、
第１の光導波路が形成されて前記平板の上に配置される第１の基板と、
第２の光導波路が形成されて、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との入出射端面同士が向かい合う状態に前記平板の上に配置される第２の基板と、
前記第１の基板の前記平板に向かい合う面に形成された溝部と、
前記第２の基板の前記平板に向かい合う面に形成された溝部と、
前記第１の基板の前記溝部と向かい合って前記平板の上に形成された溝部と、
前記第２の基板の前記溝部と向かい合って前記平板の上に形成された溝部と、
互いに向かい合って配置される溝部の各々に嵌合する複数のスペーサと
を備え、
前記溝部の各々は、
互いに異なる方向に延在して延在方向に沿って同一の幅とされている第１の直線溝部および第２の直線溝部と、前記第１の直線溝部と前記第２の直線溝部とを連結する平面視で曲線状の曲線溝部とを備える
ことを特徴とする光接続構造。

【請求項2】

請求項１記載の光接続構造において、
前記溝部の各々は、前記第１の直線溝部の延在方向および前記第２の直線溝部の延在方向の少なくとも一方に連続して形成されて前記第１の直線溝部より幅の広い誘導溝部を更に備えることを特徴とする光接続構造。

【請求項3】

請求項２記載の光接続構造において、
前記溝部の各々は、一端が前記平板、前記第１の基板、前記第２の基板の端部に到達していることを特徴とする光接続構造。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記第１の直線溝部と前記第２の直線溝部とは、互いに９０°または４５°異なる方向に延在していることを特徴とする光接続構造。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記第１の直線溝部は、前記第１の光導波路の延在方向に対して平行に延在している ことを特徴とする光接続構造。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記複数のスペーサの各々は、前記複数のスペーサの各々の前記溝部の延在する方向の断面として、前記第１の直線溝部および前記第２の直線溝部の幅以上の直径の円形となる断面を持つ
ことを特徴とする光接続構造。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記スペーサは、円柱または球とされていることを特徴とする光接続構造。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記第１の基板および前記第２の基板の各々は、シリコンからなる基板部と、前記基板部の上に形成された酸化シリコンからなるクラッド層とを備え、
前記第１の光導波路は、前記第１の基板の前記クラッド層に形成され、
前記第２の光導波路は、前記第２の基板の前記クラッド層に形成され、
前記溝部は、前記基板部に到達する状態に、前記クラッド層に形成されている
ことを特徴とする光接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光通信や光センシングといった光信号の処理が必要な技術分野に用いられる光接続構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

光通信や光センシングといった光信号処理技術を使用する産業分野は、関連分野と共に急速に発展し続けている。この光信号処理技術と同様に、電子回路技術も、急速な発展を続け、また、光信号処理技術と組み合わせて使用されていることが多い。しかし、この電子回路技術と比べると、光信号処理技術にはいくつかの難点がある。これは、小型化と簡便な接続である。

【0003】

小型化について、シリコンを中心とする電子回路技術においては、スケーリング則により微細化が高性能化につながるため、非常に活発に微細化が推し進められてきた。しかしながら、光信号処理技術においては、空間光学系では系のサイズが非常に大きくなってしまう。また、空間光学系より小さな系を実現できる平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）においても、カットオフ条件から、最も基本的な光学素子である光導波路のサイズですら数μｍから数百ｎｍオーダーとなってしまい、電子回路技術と比較して大きなデバイスサイズとなりがちである。

【0004】

次に簡便な接続という点においても、電子回路技術の場合、低周波領域では単に金属等の導体を接続するというだけで非常に簡便に信号を伝達することが可能であり、高周波領域においてもＲＦコネクタのようなプラガブルな接続技術が成熟している。しかしながら、光信号処理技術の場合、単に光信号を伝送する媒体を接続するだけでは良好な接続を実現することができない。光信号処理技術において良好な接続を得るためには、デバイス間の高精度の位置合わせが不可欠である。例えば、シングルモード光導波路を持つデバイスの場合、材質や設計にもよるが、サブμｍオーダーの位置合わせ精度が必要となり、接続が容易ではない。

【0005】

光信号処理技術において小型化と簡便な接続を同時に実現する手法として、特許文献１のような方法が提案されている。特許文献１に開示された構造では、コネクタのように必要な時だけ光導波路チップ（石英系ＰＬＣ）を接続可能なプラガブルな接続が実現できる。このような光導波路チップの光接続構造を称して、以後ＰＰＣＰ（Pluggable Photonic Circuit Platform）と呼ぶ。

【0006】

ここで、典型的なＰＰＣＰについて、図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃ，図９Ｄを用いて説明する。なお、図９ＡはＰＰＣＰの部品を展開して示す斜視図，図９ＢはＰＰＣＰの斜視図、図９ＣはＰＰＣＰを導波方向に垂直な平面で切断した断面を示す断面図、図９Ｄは石英系ＰＬＣと石英系平板の実装面を示す平面図である。

【0007】

このＰＰＣＰは、石英系の光導波路から構成されたＰＬＣ７０１，ＰＬＣ７０２と、ベース基板となる平板７０３とから構成されている。ＰＰＣＰの一端側から入射した入力光信号７０４が、ＰＬＣ７０１，ＰＬＣ７０２，および平板７０３に形成されている光導波路を通り、ＰＰＣＰの他端から出力光信号７０５として出力される。

【0008】

ＰＬＣ７０１およびＰＬＣ７０２は、各々の入出射端面同士が向かい合うように、平板７０３の上で位置合わせして固定されている。この位置合わせには、円柱状のスペーサ７０６と、向かい合う面に形成されて所定の方向に延在する嵌合用溝７０７とが用いられる。

【0009】

例えば、ＰＬＣ７０１と平板７０３との各々の向かい合う実装面には、同じ配置とされた複数の嵌合用溝７０７が、各々向かい合っている。また、この例では、同一平面上で隣り合う嵌合用溝７０７は、各々の延在方向が異なっており、一方は、ｘ軸方向に延在し、他方はｚ軸方向に延在している。向かい合う嵌合用溝７０７の各々にスペーサ７０６を嵌合することで、互いの位置を合わせて固定している。

【0010】

なお、ＰＬＣ７０１および平板７０３は、図９Ｃに示すように、シリコンからなる基板部７０９と、この上に形成された酸化シリコンからなるクラッド層７１０とを備え、クラッド層７１０にコア７０８が形成されて、光導波路を構成している。また、嵌合用溝７０７は、クラッド層７１０に形成されている。ＰＬＣ７０２も同様である。

【0011】

以上のような構造で、部材などの機械的精度のみで、ＰＬＣ７０１，ＰＬＣ７０２を平板７０３上で、サブμｍ単位での精度で簡便に位置合わせして実装し、光導波路の集積化を可能とし、小型化も実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１７−０３２９５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかし、特に手作業による実装では、スペーサの配置作業が容易ではなく、時間がかかるという問題があった。また、スペーサを機械により自動マウントする場合においても、高精度な実装装置が必要となり、コストの上昇を招いている。このように、嵌合用溝とスペーサとを用いた位置合わせは、溝に対するスペーサの配置が容易ではなく、実装に時間がかかり、また、実装コストの上昇を招き、実装の歩留まりの面に関して悪影響を与えるという問題があった。

【0014】

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、溝とスペーサとを用いた位置合わせがより容易に実施できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明に係る光接続構造は、平板と、第１の光導波路が形成されて平板の上に配置される第１の基板と、第２の光導波路が形成されて、第１の光導波路と第２の光導波路との入出射端面同士が向かい合う状態に平板の上に配置される第２の基板と、第１の基板の平板に向かい合う面に形成された溝部と、第２の基板の平板に向かい合う面に形成された溝部と、第１の基板の溝部と向かい合って平板の上に形成された溝部と、第２の基板の溝部と向かい合って平板の上に形成された溝部と、互いに向かい合って配置される溝部の各々に嵌合する複数のスペーサとを備え、溝部の各々は、互いに異なる方向に延在して延在方向に沿って同一の幅とされている第１の直線溝部および第２の直線溝部と、第１の直線溝部と第２の直線溝部とを連結する平面視で曲線状の曲線溝部とを備える。

【0016】

上記光接続構造において、溝部の各々は、第１の直線溝部の延在方向および第２の直線溝部の延在方向の少なくとも一方に連続して形成されて第１の直線溝部より幅の広い誘導溝部を更に備えるようにしてもよい。

【0017】

上記光接続構造において、溝部の各々は、一端が平板、第１の基板、第２の基板の端部に到達しているようにしてもよい。

【0018】

上記光接続構造において、第１の直線溝部と第２の直線溝部とは、互いに９０°または４５°異なる方向に延在していればよい。

【0019】

上記光接続構造において、第１の直線溝部は、第１の光導波路の延在方向に対して平行に延在している。

【0020】

上記光接続構造において、複数のスペーサの各々は、複数のスペーサの各々の溝部の延在する方向の断面として、第１の直線溝部および第２の直線溝部の幅以上の直径の円形となる断面を持つとよい。

【0021】

上記光接続構造において、スペーサは、円柱または球とされていればよい。

【0022】

上記光接続構造において、第１の基板および第２の基板の各々は、シリコンからなる基板部と、基板部の上に形成された酸化シリコンからなるクラッド層とを備え、第１の光導波路は、第１の基板のクラッド層に形成され、第２の光導波路は、第２の基板のクラッド層に形成され、溝部は、基板部に到達する状態に、クラッド層に形成されているとよい。

【発明の効果】

【0023】

以上説明したように、本発明によれば、１つの溝部が、互いに異なる方向に延在して延在方向に同一の幅とされている第１の直線溝部および第２の直線溝部を備えるようにしたので、溝とスペーサとを用いた位置合わせがより容易に実施できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1A】図１Ａは、本発明の実施の形態１における光接続構造の各部品である平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３を展開して示す斜視図である。

【図1B】図１Ｂは、本発明の実施の形態１における光接続構造の構成を示す斜視図である。

【図1C】図１Ｃは、本発明の実施の形態１における光接続構造の平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の実装面の構成を示す平面図である。

【図1D】図１Ｄは、本発明の実施の形態１における光接続構造の溝部１０４の構成を示す平面図である。

【図1E】図１Ｅは、本発明の実施の形態１における光接続構造の導波方向に垂直な断面を示す断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態２における光接続構造の各部品である平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３を展開して示す斜視図である。

【図3A】図３Ａは、本発明の実施の形態３における光接続構造の各部品である平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３を展開して示す斜視図である。

【図3B】図３Ｂは、本発明の実施の形態３における光接続構造の溝部１０４の構成を示す平面図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態４における光接続構造の各部品である平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３を展開して示す斜視図である。

【図5A】図５Ａは、本発明の実施の形態５における光接続構造の各部品である平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３を展開して示す斜視図である。

【図5B】図５Ｂは、本発明の実施の形態５における光接続構造の平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の実装面の構成を示す平面図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態６における光接続構造の導波方向に垂直な断面を示す断面図である。

【図7A】図７Ａは、本発明の実施の形態における光接続構造の溝部１０４ａの構成を示す平面図である。

【図7B】図７Ｂは、本発明の実施の形態における光接続構造の溝部１０４ａの構成を示す平面図である。

【図7C】図７Ｃは、本発明の実施の形態における光接続構造の溝部１０４ａの構成を示す平面図である。

【図7D】図７Ｄは、本発明の実施の形態における光接続構造の溝部１０４ａの構成を示す平面図である。

【図7E】図７Ｅは、本発明の実施の形態における光接続構造の溝部１０４ａの構成を示す平面図である。

【図7F】図７Ｆは、本発明の実施の形態における光接続構造の溝部１０４ａの構成を示す平面図である。

【図8A】図８Ａは、溝部１０４ａを用いた場合の本発明の実施の形態における光接続構造の平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の実装面の構成を示す平面図である。

【図8B】図８Ｂは、溝部１０４ｃを用いた場合の本発明の実施の形態における光接続構造の平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の実装面の構成を示す平面図である。

【図9A】図９Ａは、従来の光接続構造の各部品を展開して示す斜視図である。

【図9B】図９Ｂは、従来の光接続構造の構成を示す構成図である。

【図9C】図９Ｃは、従来の光接続構造の導波方向に垂直な断面を示す断面図である。

【図9D】図９Ｄは、従来の光接続構造における各部品の実装面の構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

【0026】

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１における光接続構造ついて、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅを参照して説明する。この光接続構造は、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３、溝部１０４，スペーサ１０５を備える。例えば、第１の基板１０２は、石英系の光導波路から構成された平面光波回路が形成されているＰＬＣである。同様に、第２の基板１０３も、石英系の光導波路から構成された平面光波回路が形成されているＰＬＣである。

【0027】

なお、図１Ａは、光接続構造の各部品である平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３を展開して示す斜視図である。また、図１Ｂは、光接続構造の構成を示す斜視図である。また、図１Ｃは、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の実装面を示す平面図、図１Ｄは、溝部１０４の構成を示す平面図、図１Ｅは、光接続構造の導波方向に垂直な断面を示す断面図である。

【0028】

第１の基板１０２は、第１の光導波路が形成されて平板１０１の上に配置される。第２の基板１０３は、第２の光導波路が形成されて、第１の光導波路と第２の光導波路との入出射端面同士が向かい合う状態に平板１０１の上に配置される。第１の光導波路および第２の光導波路は、例えば、石英系の光導波路から構成されている。第１の基板１０２、第２の基板１０３と、平板１０１とは、各々の実装面同士で向かい合って配置される。

【0029】

第１の基板１０２において、第１の光導波路により平面光波回路が構成されている。同様に、第２の基板１０３において、第２の光導波路により平面光波回路が構成されている。なお、この例では、平板１０１にも、平面光波回路を構成する光導波路を備える。例えば、この光接続構造の一端側から入射した入力光信号１０６が、第１の基板１０２，第２の基板１０３、および平板１０１に形成されている各光導波路を通り、光接続構造の他端から出力光信号１０７として出力される。

【0030】

なお、平板１０１および第１の基板１０２は、図１Ｅに示すように、シリコンからなる基板部１０９と、この上に形成された酸化シリコンからなるクラッド層１１０とを備え、クラッド層１１０にコア１０８が形成されて、上述した各光導波路を構成している。また、溝部１０４は、クラッド層１１０に形成されている。第２の基板１０３も同様である。

【0031】

ここで、溝部１０４は、第１の基板１０２の平板１０１に向かい合う面、および第２の基板１０３の平板１０１に向かい合う面の各々に形成されている。この例では、第１の基板１０２および第２の基板１０３に、各々２つの溝部１０４が設けられている。また、平板１０１の実装面には、第１の基板１０２の溝部１０４と向かい合って形成された溝部１０４を備える。同様に、平板１０１の実装面には、第２の基板１０３の溝部１０４と向かい合って形成された溝部１０４を備える。

【0032】

ここで、本発明において、溝部１０４は、図１Ｄに示すように、互いに異なる方向に延在して延在方向に同一の幅とされている第１の直線溝部１４１および第２の直線溝部１４２と、第１の直線溝部１４１と第２の直線溝部１４２とを連結する平面視で曲線状の曲線溝部１４３とを備える。実施の形態１において、第１の直線溝部１４１と第２の直線溝部１４２とは、互いに９０°異なる方向に延在している。なお、溝部１０４は、平面視で、全域にわたって均一な幅に形成されている。また、この例では、溝部１０４の断面形状は、矩形としている。また、この例では、溝部１０４は、全域で同じ深さとしている。

【0033】

なお、この例では、第１の直線溝部１４１は、第１の光導波路の延在方向（ｚ軸方向）に対して平行に延在している。また、第２の直線溝部１４２は、第１の直線溝部１４１の延在方向に対して垂直な方向（ｘ軸方向）に延在している。

【0034】

なお、実施の形態１において、スペーサ１０５は、円柱とされ、溝部１０４に嵌合可能な形状とされている。例えば、スペーサ１０５は、弾性変形可能な弾性体であり、変形させることで、互いに向かい合って配置される２つの溝部１０４の各々に嵌合させる。ここで、図１Ｅにも示すように、スペーサ１０５の延在する方向に垂直な断面は、第１の直線溝部１４１（第２の直線溝部１４２）の幅以上の直径の円形とされている。スペーサ１０５としては、例えば、断面円形の光ファイバを用いることができる。

【0035】

前述したように、第１の基板１０２と第２の基板１０３は、第１の基板１０２の第１の光導波路と、第２の基板１０３の第２の光導波路との入出射端面同士が向かい合う状態に平板１０１の上に配置される。これらの位置合わせに、溝部１０４とスペーサ１０５とを用いる。互いに向かい合う溝部１０４の各々にスペーサ１０５を嵌合することで、互いの位置を合わせて固定している。

【0036】

光接続構造では、平板１０１に、第１の基板１０２および第２の基板１０３を実装するとき、上述したようにスペーサ１０５を溝部１０４に嵌合させる必要がある。ここで、実施の形態１によれば、溝部１０４を第１の直線溝部１４１および第２の直線溝部１４２から構成したので、例えば、１つの溝部１０４で、同一平面内で２つの方向に位置を合わせることができ、溝部１０４の数を少なくすることができる。溝部とスペーサとを用いた位置合わせにおいて、基板平面方向（ｘｚ平面方向）の動きを抑制するために、延在方向が互いに異なる２つ以上の溝が必要となるが、実施の形態１によれば、１つの溝部１０４で同様の効果が得られる。この結果、実装において、溝部１０４へのスペーサ１０５の嵌合数をより少なくすることができ、位置合わせがより容易に実施できるようになる。

【0037】

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２における光接続構造ついて、図２を参照して説明する。この光接続構造は、前述した実施の形態１と同様に、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３、溝部１０４を備える。実施の形態２では、複数の球から構成したスペーサ１０５ａを用いる。スペーサ１０５ａを構成する球は、例えば、鋼から構成すればよい。ここで、スペーサ１０５ａを構成する球の直径は、溝部１０４の幅以上とされている。

【0038】

実施の形態２においても、平板１０１の上における第１の基板１０２および第２の基板１０３の位置合わせに、溝部１０４とスペーサ１０５ａとを用いる。互いに向かい合う溝部１０４の各々にスペーサ１０５ａの各球を嵌合することで、互いの位置を合わせて固定している。

【0039】

光接続構造では、平板１０１に、第１の基板１０２および第２の基板１０３を実装するとき、上述したようにスペーサ１０５ａの球を溝部１０４に嵌合させる必要があるが、前述同様に、溝部１０４の数を減らせるので、位置合わせがより容易となる。

【0040】

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３における光接続構造ついて、図３Ａ，図３Ｂを参照して説明する。この光接続構造は、前述した実施の形態１と同様に、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３、溝部１０４ａを備える。

【0041】

実施の形態３では、溝部１０４ａが、第１の直線溝部１４１の延在方向に連続して形成された誘導溝部１４４を更に備えるようにした。誘導溝部１４４は、第１の直線溝部１４１より平面視で幅の広い部分を備えている。誘導溝部１４４は、例えば、第１の直線溝部１４１との接続部分より離れるほど幅が広く形成されている部分を備える。この例で、誘導溝部１４４は、平面視台形とされている。なお、誘導溝部は、第２の直線溝部１４２の延在方向に連続して形成されていてもよい。

【0042】

なお、この例では、誘導溝部１４４においても、断面形状は、矩形としている。また、この例では、溝部１０４ａは、全域で同じ深さとしている。また、誘導溝部１４４の最も幅の広い部分の幅は、スペーサ１０５の断面より大きく形成されている。

【0043】

光接続構造では、平板１０１に、第１の基板１０２および第２の基板１０３を実装するとき、上述したようにスペーサ１０５を溝部１０４ａに嵌合させる必要があるが、実施の形態３によれば、溝部１０４ａが更に誘導溝部１４４を備えるようにしたので、溝部１０４ａへのスペーサ１０５の嵌合がより容易となる。

【0044】

実装においては、溝部１０４ａにスペーサ１０５を嵌合させることで、高い位置合わせ精度を得るため、スペーサ１０５と、溝部１０４ａとの幅方向には、隙間がないようにしている。このため、スペーサ１０５を、直接、溝部１０４ａに挿入することは容易ではなく、挿入時に高い位置精度が要求される。

【0045】

これに対し、誘導溝部１４４は、より幅の広い部分を備えるので、高い位置精度が要求されず、より容易にスペーサ１０５が挿入できるようになる。例えば、誘導溝部１４４の最も広い部分の幅が、スペーサ１０５の断面直径より大きいものとされていれば、誘導溝部１４４に対してスペーサ１０５を挿入させることが容易である。このように、実施の形態３によれば、スペーサ１０５を、より幅の広い誘導溝部１４４から挿入して溝部１０４ａに嵌合させることができるので、実装の際に要求される精度が減少し、実装の簡易化が実現できるようになる。

【0046】

［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４における光接続構造ついて、図４を参照して説明する。この光接続構造は、前述した実施の形態３と同様に、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３、溝部１０４ａ、スペーサ１０５を備える。実施の形態４では、溝部１０４ａの一端が、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の端部に到達している。この例では、誘導溝部１４４の側が、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の端部に到達している。端部に到達している部分は、端部において、側面が解放されている。

【0047】

実施の形態４においても、前述した実施の形態３と同様に、誘導溝部１４４が、より幅の広い部分を備えるので、高い位置精度が要求されず、より容易にスペーサ１０５が挿入できるようになる。また、実施の形態４では、溝部１０４ａの一端を、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の端部に到達させているので、スペーサ１０５の把持治具を、溝部１０４ａに近づけることがより容易となる。

【0048】

［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５における光接続構造ついて、図５Ａ，図５Ｂを参照して説明する。この光接続構造は、前述した実施の形態１と同様に、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３、溝部１０４ｂを備える。実施の形態５において、第１の直線溝部１４１と第２の直線溝部１４２とが、互いに４５°異なる方向に延在している。他の構成は、前述した実施の形態１と同様である。

【0049】

溝部とスペーサとを用いた位置合わせにおいて、基板平面方向（ｘｚ平面方向）の動きを抑制するために、延在方向が互いに異なる２つ以上の溝が必要となる。本発明では、溝部１０４ｂを、各々異なる方向に延在する第１の直線溝部１４１と第２の直線溝部１４２とから構成することで、１つの溝部１０４ｂで基板平面方向の動きの抑制を可能としている。ここで、第１の直線溝部１４１の延在方向と第２の直線溝部１４２の延在方向とのなす角度を９０°とする構成の方が、位置合わせの精度を高めるためには好ましいが、この角度を４５°とすることで、スペーサ１０５をあまり曲げることができない場合においても適用可能とすることができる。

【0050】

例えば、スペーサ１０５をあまり長くできない場合、溝部１０４ｂに合わせるために、スペーサ１０５をあまり曲げる必要が無いため、より容易に溝部１０４ｂにスペーサ１０５を嵌合させることができるようになる。実施の形態５によれば、より高い弾性を有するスペーサ材料を用いる場合や、より短いスペーサ１０５を持ちいらざるを得ないほどの、形状の小さな構成の光接続構造における実装の簡易化が実現できるようになる。

【0051】

［実施の形態６］
次に、本発明の実施の形態６における光接続構造ついて、図６を参照して説明する。この光接続構造は、前述した実施の形態１と同様に、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板（不図示）、第１の直線溝部１４１、スペーサ１０５を備える。なお、図６には示していないが、前述した実施の形態１と同様に、第１の直線溝部１４１は、溝部１０４の一部である。また、実施の形態１と同様に、平板１０１および第１の基板１０２は、シリコンからなる基板部１０９と、この上に形成された酸化シリコンからなるクラッド層１１０とを備え、クラッド層１１０にコア１０８が形成されて、上述した各光導波路を構成している。また、第１の直線溝部１４１（溝部１０４）は、クラッド層１１０に形成されている。第２の基板も同様である。

【0052】

実施の形態６では、クラッド層１１０に形成した第１の直線溝部１４１（溝部１０４）を、基板部１０９に到達させている。言い換えると、第１の直線溝部１４１に、基板部１０９の表面を露出させている。よく知られているように、例えばフォトリソグラフィー技術により生成したレジストパターンをマスクとし、反応性イオンエッチングなどによりクラッド層１１０をエッチング加工することで、第１の直線溝部１４１を形成している。上述した構成では、酸化シリコンをエッチングすることになる。

【0053】

このようなエッチングにおいては、よく知られているように、シリコンに対して酸化シリコンを選択的にエッチングすることが可能であり、シリコンの層をエッチングストップ層として用いることができる。従って、クラッド層１１０に溝を形成するエッチング加工時に、基板部１０９をエッチングストップ層とすることができる。また、このようなエッチング加工では、シリコンからなる基板部１０９はほとんどエッチングされないので、溝の底部となる基板部１０９の表面は、高い平坦性が維持されている。この結果、実施の形態６によれば、溝の底面は、より平滑な平面となる。この結果、スペーサ１０５の挿入時に、スペーサ１０５を容易に滑らせることができ、スペーサ１０５の挿入がより容易となる。

【0054】

ところで、図７Ａに示すように、溝部１０４ａは、誘導溝部１４４ａを備えるようにしてもよい。誘導溝部１４４ａは、第１の直線溝部１４１より平面視で幅の広い部分を備え、第１の直線溝部１４１より離れるほど幅が広く形成されている。この例では、誘導溝部１４４ａの側部が、平面視で曲線で構成されている。

【0055】

また、図７Ｂに示すように、溝部１０４ａは、誘導溝部１４４ｂを備えるようにしてもよい。誘導溝部１４４ｂは、第１の直線溝部１４１より平面視で幅の広い部分を備え、第１の直線溝部１４１より離れるほど幅が広く形成されている。この例でも、誘導溝部１４４ｂの側部は、平面視で曲線で構成されている。

【0056】

また、図７Ｃに示すように、溝部１０４ａは、誘導溝部１４４ｃを備えるようにしてもよい。誘導溝部１４４ｃは、第１の直線溝部１４１より平面視で幅の広い部分を備え、第１の直線溝部１４１より離れるほど幅が広く形成されている部分を備える。この例では、誘導溝部１４４ｃが、平面視で、楕円形とされている。この楕円の中心は、平面視で、第１の直線溝部１４１の延在方向中心軸の上に配置されている。また、この楕円は、長軸の長さが第１の直線溝部１４１の幅より長くされている。なお、誘導溝部は、平面視で円形とされていてもよい。この場合、やはり円の中心が、平面視で、第１の直線溝部１４１の延在方向中心軸の上に配置され、円の直径が、第１の直線溝部１４１の幅より長くされていればよい。

【0057】

また、図７Ｄに示すように、溝部１０４ａは、誘導溝部１４４ｄを備えるようにしてもよい。誘導溝部１４４ｄは、第１の直線溝部１４１より平面視で幅の広い部分を備え、第１の直線溝部１４１より離れるほど幅が広く形成されている。この例では、誘導溝部１４４ｃが、平面視で、五角形とされている。

【0058】

また、図７Ｅに示すように、溝部１０４ａは、２つの誘導溝部１４４ｅを備えるようにしてもよい。一方の誘導溝部１４４ｅは、第１の直線溝部１４１の一端に接続し、他方の誘導溝部１４４ｅは、第２の直線溝部１４２の一端に接続している。この場合においても、２つの誘導溝部１４４ｅの各々は、第１の直線溝部１４１および第２の直線溝部１４２より離れるほど幅が広く形成されている。誘導溝部は、第１の直線溝部の延在方向および第２の直線溝部の延在方向の少なくとも一方に連続して形成されていればよい。

【0059】

また、図７Ｆに示すように、溝部１０４ａは、誘導溝部１４４ｆを備えるようにしてもよい。誘導溝部１４４ｆは、第１の直線溝部１４１より平面視で幅の広い部分を備える。この例では、誘導溝部１４４ｃが、第１の直線溝部１４１より、ある点までは離れるにつれて、徐々に幅が広くなり、ある点からは徐々に幅が狭くなっている。この例では、誘導溝部１４４ｆが、平面視で正方形の一部から構成され、この正方形の対角線の一方が、第１の直線溝部１４１の延在方向と直交している。

【0060】

ここで、溝部１０４ａは、前述した実施の形態４と同様に、溝部１０４ａの誘導溝部１４４ｆ側の一端を、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の端部および角部に到達させて配置してもよい（図８Ａ参照）。また、２つの溝部１０４ａを一体にした溝部１０４ｃを用い、２つの誘導溝部１４４ｆを、平板１０１、第１の基板１０２、第２の基板１０３の端部および角部に到達させて配置してもよい（図８Ｂ参照）。

【0061】

以上に説明したように、本発明によれば、１つの溝部が、互いに異なる方向に延在して延在方向に同一の幅とされている第１の直線溝部および第２の直線溝部を備えるようにしたので、溝とスペーサとを用いた位置合わせがより容易に実施できるようになる。

【0062】

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、図７Ａ〜図７Ｆ，図８Ｂを用いて説明した全ての溝部は、前述した全ての実施の形態に組み合わせて用いることができる。

【0063】

本発明の光接続構造は、光接続構造に対する入力信号光がどのような形で入力されるか、あるいは出力信号光がどのような形で出力されるかについては特に限定しない。例えば、入力信号光であれば、空間光学系による入力、光ファイバブロック接着を介した光ファイバによる入力、平面光波回路の端面に光信号入力面が存在せず平面光波回路上や内部に配置されたレーザーダイオードなどの発光素子・変調素子からの入力、などの任意の方式を用いて構わない。また、出力信号光であれば、空間光学系による出力、光ファイバブロック接着を介した光ファイバによる出力、平面光波回路の端面に光信号出力面が存在せず平面光波回路上や内部に配置されたフォトダイオードなどの受光素子への出力、などの任意の方式を用いて構わない。

【0064】

また、本発明では、光接続構造を構成する平面光波回路が、どのような光回路を持つかにつては特に限定しない。上述した説明で用いた光回路は、単純な直線光導波路から構成した、あくまで例示であり、これに限定するものではない。光接続構造技術ならびに本発明は、光回路の種類や構成に対して独立したものとなっている。

【0065】

さらに、上述した説明では、スペーサを、光ファイバや鋼球から構成したが、これに限るものではなく、溝部（主溝部）と適切に嵌合するのであれば、他の形状、他の部材を用いてもかまわない。具体的には、スペーサの材料としてはガラス・金属・セラミック・ポリマーなどを任意に採用することがでる。ガラス・金属・セラミックなどからスペーサを構成する場合、予め、溝部の平面形状と同形状に曲げておけばよい。なお、スペーサは、溝部の延在する方向の断面として、第１の直線溝部および第２の直線溝部の幅以上の直径の円形となる断面をもっていればよい。また、基本的なスペーサの形状としては、円柱・球に限らず、円筒・台形・多角柱・ラグビーボール形状などでも任意に採用することができる。

【0066】

また、上述では、平面光波回路の材料をシリコン系としたが、これに限るものではなく、材料系は任意に選択できる。例えば、光導波路は、石英系に限らず、コアをシリコンなどの半導体，化合物半導体から構成してもよい。例えば、ＴａＯ₂／ＳｉＯ₂系やニオブ酸リチウム系といった誘電体材料系の材料による光導波路構造を持つ平面光波回路や、シリコンフォトニクス材料系による平面光波回路などを任意に採用することができる。

【符号の説明】

【0067】

１０１…平板、１０２…第１の基板、１０３…第２の基板、１０４…溝部、１０５…スペーサ、１０６…入力光信号、１０７…出力光信号、１０８…コア、１０９…基板部、１１０…クラッド層、１４１…第１の直線溝部、１４２…第２の直線溝部、１４３…曲線溝部。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】