特許 7599091 光モジュール、光モジュールの製造装置、および、光モジュールの製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】光モジュール、光モジュールの製造装置、および、光モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/30 20060101AFI20241206BHJP

【ＦＩ】

G02B6/30

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021069715

(22)【出願日】2021-04-16

(65)【公開番号】P2022164303

(43)【公開日】2022-10-27

【審査請求日】2024-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鎌谷 淳一

(72)【発明者】

【氏名】古田 寛和

(72)【発明者】

【氏名】白石 竜朗

【審査官】奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６５２６２０４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２３５３８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１２９７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１５７３０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／２６－ ６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０－ ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２－ ６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に対向する対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通する貫通穴と貫通路が形成されている光ファイバブロックと、
前記光ファイバブロックを貫通するように配置されている光ファイバと、
前記光ファイバブロックを前記基板に固定する接着剤層と、を備え、
前記光ファイバは前記貫通穴に配置される一方で、前記貫通路に配置されず、
前記光ファイバの基板側端と前記基板との間には、前記貫通路に連通するガス層が形成されている、
光モジュール。

【請求項2】

前記光ファイバブロックには、前記対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通し、前記ガス層に連通する第２貫通路が形成されており、
前記光ファイバは、前記貫通路と前記第２貫通路で挟まれる位置に配置されており、
前記光ファイバは前記第２貫通路に配置されていない、
請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

前記光ファイバブロックを貫通するように配置されている第２光ファイバをさらに備え、
前記第２光ファイバは、前記貫通路と前記第２貫通路で挟まれる位置に配置されている、
請求項２に記載の光モジュール。

【請求項4】

前記接着剤層と前記ガス層との境界は、前記貫通路と前記対向面の縁との間に位置する、
請求項２または３に記載の光モジュール。

【請求項5】

前記光ファイバブロックは、複数の溝が形成されたホルダと、前記複数の溝の１つに配置された前記光ファイバを前記ホルダとともに挟み込むリッドとを有しており、
前記貫通路は、前記ホルダに形成された溝であって、前記光ファイバが配置された溝とは別の溝と前記リッドの前記ホルダ側の面とにより形成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の光モジュール。

【請求項6】

前記複数の溝は互いに同じ形状である、
請求項５に記載の光モジュール。

【請求項7】

基板に対向する対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通する貫通路が形成され、かつ、光ファイバを保持する光ファイバブロックの前記貫通路を介して、前記基板に向けてガスを供給するガス供給部と、
前記基板と前記光ファイバブロックとに接するように接着剤を供給する接着剤供給部と、
前記接着剤を硬化させることで、前記基板に前記光ファイバブロックを固定する硬化部と、
を備える、光モジュールの製造装置。

【請求項8】

前記光ファイバブロックには、前記対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通する第２貫通路が形成されており、
前記ガス供給部は、前記貫通路および前記第２貫通路を介してガスを供給する、
請求項７に記載の光モジュールの製造装置。

【請求項9】

前記硬化部は、前記ガス供給部がガスを供給している間に、前記接着剤を硬化させる、
請求項７または８に記載の光モジュールの製造装置。

【請求項10】

前記ガス供給部は、１Ｐａ以上１．０ＭＰａ以下の圧力でガスを供給する、
請求項７から９のいずれか一項に記載の光モジュールの製造装置。

【請求項11】

基板に対向する対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通する貫通路が形成され、かつ、光ファイバを保持する光ファイバブロックの前記貫通路を介して、前記基板に向けてガスを供給し、
前記基板と前記光ファイバブロックとに接するように接着剤を塗布し、
前記接着剤を硬化させる、
光モジュールの製造方法。

【請求項12】

前記光ファイバブロックには、前記対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通する第２貫通路が形成されており、
前記光ファイバは、前記貫通路と前記第２貫通路で挟まれる位置に配置されており、
前記第２貫通路を介してガスを供給する、
ことをさらに備える、請求項１１に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項13】

前記接着剤の硬化は、前記貫通路を介してガスが供給されている間に行われる、
請求項１１または１２に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項14】

ガスの供給は、１Ｐａ以上１．０ＭＰａ以下の圧力で行われる、
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の光モジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

近年、高速通信、大容量通信、および、センシングの分野において、光の活用が検討されている中で、シリコンフォトニクスが注目されている。シリコンフォトニクスは、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスでシリコン基板上に光回路を形成する技術である。

【0002】

シリコンフォトニクスにより形成される光回路は、光制御機能を有する微細なサイズの回路である。光回路は、光入出力部、および、光変調器を有する。光入出力部、および、光変調器は、互いに導波路で接続されている。この導波路は、サブミクロンオーダーの径を有する細線の導波路である。

【0003】

この導波路に対して、光ファイバ等の外部伝送体を高い精度で接続するために、様々な光インターフェースの開発が盛んに行われている。

【0004】

通常、基板上の導波路に対する光ファイバの接続（Ｆｉｂｅｒ－ｔｏ－Ｃｈｉｐ接続）を行う方法として、基板の接続端面と１以上の光ファイバを束ねる光ファイバブロックの接続端面とを接着剤を介して接続する方法が採用されている。

【0005】

この方法を採用して基板に光ファイバブロックを固定する場合、光ファイバから基板に対して出射されるレーザ光が、光ファイバと基板との間の接着剤の層を通過する。接着剤の層はレーザ光によって化学的に変化するので、導波路に対するレーザ光の入射量が小さくなる。すなわち、接続ロスが生じる。この接続ロスは、レーザ光が出力されてから経時的に大きくなることが知られており、レーザ光の出力が大きいほど接続ロスが生じやすい。

【0006】

そこで、基板に対して光ファイバと基板との間、つまり、レーザ光が通過する箇所に接着剤が配置されないように光ファイバブロックを接続する必要がある。

【0007】

しかながら、光ファイバブロックを基板に固定する際、光ファイバブロックの側面のみに接着剤を塗布したとしても、接着剤が毛細管現象により光ファイバブロックと基板との間に侵入し、光ファイバと基板との間に達してしまう。

【0008】

特許文献１には、堰き止め用溝を光ファイバブロックまたは基板に形成することで、光ファイバと基板との間への接着剤の侵入を防止することが開示されている。なお、堰き止め用溝は、光ファイバを挟み込むように位置し、かつ、光ファイバの配列方向および光の進行方向に対して垂直方向に延在している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１７－５４１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

光ファイバブロックのサイズが微細である場合、特許文献１の堰き止め用溝の形成加工は困難である。また、基板には精密素子が配置されているので、基板に対する溝形成加工は慎重かつ精密に行う必要がある。すなわち、光ファイバブロック、および、基板のいずれに対しても溝形成加工を施すのは困難である。

【0011】

本開示は、接続ロスを抑制できる光モジュール、光モジュールの製造装置、および、光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本開示の一態様に係る光モジュールは、基板と、前記基板に対向する対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通する貫通路が形成されている光ファイバブロックと、前記光ファイバブロックを貫通するように配置されている光ファイバと、前記光ファイバブロックを前記基板に固定する接着剤層と、を備え、前記光ファイバの基板側端と前記基板との間には、前記貫通路に連通するガス層が形成されている。

【0013】

本開示の一態様に係る光モジュールの製造装置は、基板に対向する対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通する貫通路が形成され、かつ、光ファイバを保持する光ファイバブロックの前記貫通路を介して、前記基板に向けてガスを供給するガス供給部と、前記基板と前記光ファイバブロックとに接するように接着剤を供給する接着剤供給部と、前記接着剤を硬化させることで、前記基板に前記光ファイバブロックを固定する硬化部と、を備える。

【0014】

本開示の一態様に係る光モジュールの製造方法は、基板に対向する対向面から前記対向面とは異なる面にかけて貫通する貫通路が形成され、かつ、光ファイバを保持する光ファイバブロックの前記貫通路を介して、前記基板に向けてガスを供給し、前記基板と前記光ファイバブロックとに接するように接着剤を塗布し、前記接着剤を硬化させる。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、接続ロスを抑制できる光モジュール、光モジュールの製造装置、および、光モジュールの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る光モジュールの概略を示す断面図

【図2】実施形態に係る光モジュールの光ファイバアレイを示す分解斜視図

【図3】実施形態に係る光モジュールの製造装置の概略を示す斜視図

【図4】実施形態に係る光モジュールの製造装置が実行する光モジュールの製造プロセスを示すフローチャート

【図5】製造装置が実行するガス供給について説明する図

【図6】接着剤供給前のガス層を示す底面図

【図7】接着剤供給後のガス層を示す底面図

【図8】変形例に係る光モジュールの概略を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0017】

（実施形態）
以下、本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図面に示されている構成部材の形状、および、寸法は、実際の構成部材の形状、および、寸法とそれぞれ異なる。さらに、本開示の各構成部材の材料は、本実施形態に記載されているものに限定されない。なお、図面中のｘ軸、ｙ軸、および、ｚ軸は、互いに直交し、右手座標系を構成する。

【0018】

＜光モジュール＞
図１は、実施形態に係る光モジュール１の概略を示す断面図である。光モジュール１は、後述する光モジュール１の製造装置１００（図３参照）により製造される実装基板である。

【0019】

光モジュール１は、基板１０、光ファイバブロック２０、光ファイバ５１、および、接着剤層６０を備えている。

【0020】

基板１０には、その表面１１に導波路（不図示）および光回路（不図示）が配置されている。光回路は、例えば、フォトリソグラフィによるパターニングによって表面１１に形成される。基板１０は、石英、または、シリコンなどの物質で形成されている。

【0021】

光ファイバブロック２０は、基板１０に光を入力するための部品であり、光ファイバ５１を保持する。光ファイバブロック２０は、接着剤層６０を介して基板１０に固定されている。

【0022】

光ファイバブロック２０は、対向面３１、および、面３６を有している。対向面３１は、基板１０の表面１１に対向する面である。

【0023】

光ファイバブロック２０の対向面３１は、例えば、ＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の工法を利用して研磨されている。研磨されている理由は、光ファイバ５１から出射される光が基板１０に対して所定の角度で入射するように光ファイバブロック２０を傾けたときに、基板１０の表面１１に対して対向面３１を平行にするためである。

【0024】

面３６は、光ファイバブロック２０における対向面３１の反対側にある面である。

【0025】

図２は、光ファイバブロック２０を示す分解斜視図である。光ファイバブロック２０は、ホルダ３０およびリッド４０を備えている。ホルダ３０は、溝形成面３８に複数の溝３５が形成されている部材である。

【0026】

複数の溝３５は、一列に並んでおり、各溝３５は、対向面３１から面３６（図１参照）にかけて延在している。複数の溝３５のうちの中央に位置する溝３５には、光ファイバ５１が対向面３１から面３６にかけて配置される。中央の溝３５以外の溝３５には、光ファイバは配置されない。

【0027】

複数の溝３５は、互いに同じ形状である。溝３５の形状は、溝の幅寸法が溝の底部に向かうほど短くなる形状である。本実施形態では、溝３５の形状は、対向面３１に三角形状の切り欠きを形成する形状である。

【0028】

溝３５の深さは、１μｍ程度である。溝３５の１つの側面と、該側面に対向する溝３５の側面との開き角度は、１度以上１８０度未満である。

【0029】

なお、溝３５の形状は、幅寸法が溝の底部に向かうほど短ければよく、対向面３１を見たときに当該底部が直線を描く形状であってもよいし、曲線を描く形状であってもよい。

【0030】

溝３５は、切削加工またはフォトリソグラフィによるパターニングによってホルダ３０の溝形成面３８に形成される。

【0031】

ホルダ３０は、石英、または、シリコンなどの物質で形成されている。

【0032】

リッド４０は、光ファイバ５１をホルダ３０とともに挟み込む部材である。図２の４１は、リッド４０のホルダ３０側の面である。リッド４０は、ホルダ３０側の面４１が、ホルダ３０の溝形成面３８に合わせられることで、光ファイバ５１をホルダ３０とともに挟み込むことができる。これにより、光ファイバ５１が光ファイバブロック２０によって保持される。

【0033】

リッド４０は、石英、または、シリコンなどの物質で形成されている。

【0034】

図１に示されているように、光ファイバブロック２０には、複数の溝３５とリッド４０のホルダ３０側の面４１とにより、貫通穴３２、貫通路３３、および、第２貫通路３４が形成される。本実施形態において、貫通穴３２、貫通路３３、および、第２貫通路３４は、対向面３１から面３６にかけて貫通している。

【0035】

貫通穴３２は、光ファイバ５１を通す穴である。貫通穴３２は、貫通路３３と第２貫通路３４で挟まれる位置に位置する。貫通路３３、および、第２貫通路３４は、基板１０に向けてガスを供給するときに利用される穴である。上述したように、本実施形態では、ホルダ３０の溝３５の形状は互いに同じなので、貫通穴３２、貫通路３３、および、第２貫通路３４の形状は互いに同じである。

【0036】

光ファイバ５１は、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、石英ファイバ、または、プラスチックファイバ等の光を伝送する媒体である。光ファイバ５１は、光ファイバブロック２０を貫通するように配置されている。

【0037】

接着剤層６０は、接着剤が硬化されることで形成される層である。接着剤層６０は、光ファイバブロック２０を基板１０に固定する。接着剤の成分は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂、または、シリコン樹脂などの光硬化性の樹脂である。

【0038】

光ファイバブロック２０と基板１０との間には、ガス層８０が形成されている。ガス層８０は、貫通穴３２、貫通路３３、および、第２貫通路３４に連通している。よって、光ファイバ５１の基板側端５１１は、ガス層８０を介して基板１０の表面１１に接続される。

【0039】

接着剤層６０とガス層８０との境界９０は、貫通路３３と対向面３１の縁３７との間、および、第２貫通路３４と対向面３１の縁３７との間に位置する。より正確には、光ファイバブロック２０と基板１０との間において、境界９０が、貫通路３３から所定距離対向面３１の縁３７寄り、かつ、第２貫通路３４から所定距離対向面３１の縁３７寄りとなるように、ガス層８０が形成されている。

【0040】

ガス層８０は、乾燥空気により形成されている。なお、ガス層８０は、窒素、または、アルゴン、もしくは、それらの混合気体により形成されていてもよい。

【0041】

＜光モジュールの製造装置＞
以下、実施形態に係る光モジュール１の製造装置１００について説明する。図３は、実施形態に係る光モジュール１の製造装置１００の概略を示す斜視図である。

【0042】

製造装置１００は、ステージ１０１、基板調整装置１０２、光ファイバ調心機構１０３、受光部１０４、光測定装置（不図示）、受光部調心機構１０５、ガス供給部１０６、接着剤供給部１０７、硬化部１０８、および、制御装置１０９を備えている。

【0043】

ステージ１０１は、基板１０が固定される台である。ステージ１０１は基板１０を固定できる部材であればよい。ステージ１０１には、基板１０をステージ１０１に吸着させるための吸着穴が形成されていてもよい。この場合、吸引装置（不図示）が、吸着穴を介して基板１０を吸引することで基板１０をステージ１０１に密着させる。

【0044】

基板調整装置１０２は、制御装置１０９の制御の下、ステージ１０１を移動させることで、ステージ１０１上の基板１０の位置を調整する装置である。基板調整装置１０２は、例えば、直動ステージを備えていてもよい。また、基板調整装置１０２は、カメラ等の撮像機器を備えていてもよい。基板調整装置１０２が撮像機器を備える場合、基板調整装置１０２は、制御装置１０９による制御の下、撮像機器による撮像結果に基づいて基板１０の位置を調整してもよい。

【0045】

基板調整装置１０２は、後述するアライメント動作（調心動作）が実行されるうえで適した位置（以下、基準位置と称す。）に基板１０が配置されるように、基板１０の位置を調整する。この基準位置は、光ファイバ調心機構１０３による光ファイバブロック２０の可動域に応じて決定される。

【0046】

光ファイバ調心機構１０３は、制御装置１０９の制御の下、光ファイバブロック２０の位置および姿勢を調整する機構である。光ファイバ調心機構１０３は、第１保持部材１０３ａおよび第１可動ステージ（不図示）を備えている。

【0047】

第１保持部材１０３ａは、光ファイバ５１を保持する。第１可動ステージは、光ファイバブロック２０を移動させるステージであり、例えば、リニアボールガイドに沿って移動する直動ステージ、および、ゴニオステージなどのステージが複数組み合わされている。

【0048】

光ファイバ調心機構１０３は、互いに直交する３つの軸に沿う方向に光ファイバブロック２０を移動させることができる。また、光ファイバ調心機構１０３は、互いに直交する３つの軸周りに光ファイバブロック２０を傾けることができる。本実施形態では、３つの軸は、ｘ軸、ｙ軸、および、ｚ軸である。

【0049】

なお、光ファイバ調心機構１０３は、光ファイバブロック２０を傾けることができず、光ファイバブロック２０を１軸方向に移動するように構成されていてもよい。また、光ファイバ調心機構１０３は、光ファイバブロック２０を移動させることができず、光ファイバブロック２０を１軸周りに傾けるように構成されていてもよい。

【0050】

本実施形態の光ファイバ調心機構１０３は、３つの軸方向に光ファイバブロック２０を移動させることができるとともに、３つの軸周りに光ファイバブロック２０を傾けることができるので、光ファイバブロック２０の位置および姿勢を自在に調整できる。よって、基板１０に対する光ファイバブロック２０の位置および姿勢調整の精度が高くなるので、基板１０に光を入力するときの光の伝達効率が向上するとともに、製造される光モジュール１の品質を高めることができる。

【0051】

受光部１０４は、例えば、光ファイバである。受光部１０４は、光ファイバ５１から出射される光に応じて基板１０の光回路から出射される光を受光し、受光した光を光検出装置に出力する。

【0052】

光測定装置は、光の強度を測定する装置であり、受光部１０４が受光した光の強度を測定し、測定結果を制御装置１０９に出力する。

【0053】

受光部調心機構１０５は、制御装置１０９の制御の下、受光部１０４の位置および姿勢を調整する機構である。受光部調心機構１０５は、第２保持部材および第２可動ステージを備えている。

【0054】

第２保持部材は、受光部１０４を保持する。第１可動ステージは、受光部１０４を移動させるステージであり、例えば、リニアボールガイドに沿って移動する直動ステージ、および、ゴニオステージなどのステージが複数組み合わせられている。

【0055】

受光部調心機構１０５は、互いに直交する３つの軸に沿う方向に受光部１０４を移動させることができる。また、受光部調心機構１０５は、互いに直交する３つの軸（ｘ軸、ｙ軸、および、ｚ軸）周りに受光部１０４を傾けることができる。

【0056】

なお、受光部調心機構１０５は、受光部１０４を傾けることができず、受光部１０４を１軸方向に移動するように構成されていてもよい。また、受光部調心機構１０５は、受光部１０４を移動させることができず、受光部１０４を１軸周りに傾けるように構成されていてもよい。

【0057】

本実施形態の受光部調心機構１０５は、３つの軸方向に光ファイバブロック２０を移動させることができるとともに、３つの軸周りに光ファイバブロック２０を傾けることができるので、基板１０に対して受光部１０４の位置および姿勢を自在に調整できる。よって、光測定装置による基板１０から出射される光の検出精度が高くなり、基板１０に対する光ファイバブロック２０の位置および姿勢調整の精度を向上させることができる。ひいては、製造される光モジュール１において基板１０に光を入力するときの光の伝達効率が向上するとともに、製造される光モジュール１の品質を高めることができる。

【0058】

ガス供給部１０６は、光ファイバブロック２０の貫通路３３および第２貫通路３４を介して、基板１０に向けてガスを供給するガス供給装置である。本実施形態において、ガス供給部１０６は、乾燥空気を供給する。このガスは、乾燥空気以外の気体、例えば、窒素、または、アルゴン、もしくは、それらの混合気体であってもよい。

【0059】

ガス供給部１０６は、例えば、ボンベ、エアチューブ、および、エアニードルを備えており、ボンベ内のガスを、エアチューブおよびエアニードルを介して貫通路３３および第２貫通路３４に供給する。

【0060】

ガス供給部１０６は、１Ｐａ以上１ＭＰａ以下の圧力でガスを供給する。

【0061】

接着剤供給部１０７は、基板１０に接着剤を供給する塗布装置であり、例えば、ディスペンサである。接着剤供給部１０７は、１つの光モジュール１を製造する際に、例えば１ｎＬ以上１０００μＬ以下の量の接着剤を供給する。

【0062】

硬化部１０８は、例えば、紫外線を発光する光源である。硬化部１０８は、基板１０に塗布された接着剤に紫外線を照射することで、接着剤を硬化させ、接着剤層６０（図１参照）を形成する。

【0063】

制御装置１０９は、製造装置１００の動作全般を制御する。制御装置１０９は、例えば、マイクロコンピュータである。

【0064】

制御装置１０９は、光ファイバ調心機構１０３を介してアライメント動作を実行する。また、制御装置１０９は、ガス供給部１０６によるガス供給量の制御、接着剤供給部１０７による接着剤の供給量の制御、並びに、硬化部１０８による紫外線の照射強度、および、照射時間の制御を行う。

【0065】

以下、製造装置１００が実行する光モジュール１の製造プロセスについて説明する。図４は、製造装置１００が実行する光モジュール１の製造プロセスを示すフローチャートである。

【0066】

制御装置１０９は、基板１０の位置を調整する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、基板調整装置１０２は、制御装置１０９の制御の下、基板１０が固定されているステージ１０１を移動させて、基板１０を基準位置に配置する。

【0067】

次に、制御装置１０９は、アライメント動作を実行する（ステップＳ２０）。

【0068】

アライメント動作とは、光ファイバブロック２０の対向面３１が基板１０の表面１１に対して平行になるように光ファイバブロック２０の姿勢を調整しつつ、光ファイバブロック２０をｘｙ平面における所定の位置に移動させることである。所定の位置とは、光ファイバ５１を介して基板１０に出射された光に応じて基板１０の光回路から出射された光の強度が最大となるｘｙ平面における光ファイバブロック２０の位置である。光ファイバブロック２０が所定の位置に移動されることで、基板１０に対して光ファイバブロック２０の光軸が調心される。

【0069】

ステップＳ２０において、まず、制御装置１０９は、光ファイバ調心機構１０３を制御して、光ファイバブロック２０の対向面３１が基板１０の表面１１に平行となるように光ファイバブロック２０の姿勢を調整する。次に、制御装置１０９は、受光部調心機構１０５を制御して、受光部１０４の位置および姿勢を調整する。次に、制御装置１０９は、光ファイバ５１を介して光を出射させる。受光部１０４は、光ファイバ５１から出射された光に応じて光回路から出射される光を受光し、受光結果を光測定装置に出力する。光測定装置は、受光部１０４が受光した光の強度を測定し、測定結果を制御装置１０９に出力する。

【0070】

制御装置１０９は、光測定装置による測定結果に基づき光ファイバ調心機構１０３を制御して、光測定装置による測定結果（光の強度）が最大となるように、光ファイバブロック２０の位置を調整する。

【0071】

次に、制御装置１０９が、光測定装置による測定結果（つまり、光の強度）が最大か否かを判定する（ステップＳ３０）。

【0072】

光測定装置による測定結果（光の強度）が最大ではない場合（ステップＳ３０のＮＯ）、制御装置１０９は、光測定装置による測定結果（つまり、光の強度）が最大となるまで、ステップＳ２０を実行する。

【0073】

なお、ステップＳ２０の動作による、光ファイバブロック２０の光軸の調心の精度は、ナノメートルオーダーである。ステップＳ２０の動作が、調心の精度がマイクロメートルオーダーとなるように実行されてもよい。

【0074】

光測定装置による測定結果が最大になった場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）、制御装置１０９は、ガス供給部１０６を制御して、第１ガス供給を実行する（ステップＳ４０）。

【0075】

図５は、製造装置１００によるガス供給について説明する図である。ステップＳ４０において、図５に示されているように、ガス供給部１０６は、光ファイバブロック２０の貫通路３３および第２貫通路３４を介して、基板１０に向けてガスを供給する。ステップＳ４０において、ガス供給部１０６は、１Ｐａ以上０．１ＭＰａ以下の圧力でガスを供給する。

【0076】

図６は、基板１０に接着剤が供給される前のガス層８０を示す底面図である。図５は、基板１０の表面１１側から光ファイバブロック２０を見たときのガス層８０の様子を示している。

【0077】

貫通路３３および第２貫通路３４を介してガスが供給されたことで、基板１０と光ファイバブロック２０との間において、貫通路３３および第２貫通路３４それぞれから、貫通路３３および第２貫通路３４を中心としてガスが徐々に円状に広がる。その結果、図６に示されているガス層８０が形成される。

【0078】

次に、制御装置１０９は、接着剤供給部１０７を制御して、基板１０と光ファイバブロック２０とに接するように接着剤を塗布する（ステップＳ５０）。なお、第１ガス供給は、ステップＳ５０が実行される前に終了する。

【0079】

次に、制御装置１０９は、ガス供給部１０６を制御して、第２ガス供給を開始する（ステップＳ６０）。ステップＳ６０において、ガス供給部１０６は、貫通路３３および第２貫通路３４を介して基板１０に向けてガスを供給する。なお、ステップＳ６０において、ガス供給部１０６は、１Ｐａ以上１．０ＭＰａ以下の圧力でガスを供給する。この圧力範囲は、第１ガス供給のときの圧力範囲とは異なる。

【0080】

基板１０に塗布された接着剤は、毛細管現象により光ファイバブロック２０と基板１０の間に侵入する。なお、接着剤が光ファイバブロック２０と基板１０との間に侵入するのは、接着剤が基板１０に対する濡れ性が比較的大きいことにも起因する。

【0081】

しかし、ステップＳ６０で、基板１０と光ファイバブロック２０との間にガスが供給されているので、光ファイバブロック２０と基板１０との間への接着剤の侵入圧と、ガス層８０の圧力とが釣り合う位置で接着剤の侵入が停止する。これにより、接着剤とガス層８０との境界が決まる。

【0082】

次に、制御装置１０９は、硬化部１０８を制御して、接着剤を硬化させる（ステップＳ７０）。ステップＳ７０において、硬化部１０８は、接着剤に対して紫外線を照射する。これにより、接着剤が硬化され、接着剤層６０となる。その結果、基板１０に光ファイバブロック２０が固定される。

【0083】

図７は、接着剤が基板１０に供給された後のガス層８０を示す底面図である。第２ガス供給が実行されている間に接着剤の硬化が行われるので、ステップＳ６０において、決まったガス層８０と接着剤の境界の位置が変化することなく、接着剤を硬化することができる。その結果、図７に示されているように、光ファイバ５１と基板１０との間に接着剤層６０が存在せずに、ガス層８０が存在する。

【0084】

次に、制御装置１０９は、ガス供給部１０６を制御して、第２ガス供給を停止する（ステップＳ８０）。

【0085】

以上のプロセスが実行されることで、図１に示されている光モジュール１が製造される。

【0086】

なお、ステップＳ２０の動作（アライメント動作）の後、光ファイバ５１の位置および姿勢がずれた場合、その都度、アライメント動作が実行されてもよい。

【0087】

以上説明したように、光モジュール１は、貫通路３３および第２貫通路が形成されている光ファイバブロック２０を備えている。このため、光モジュール１の製造プロセスにおいて、貫通路３３を介してガスを供給しつつ、光ファイバブロック２０を基板１０に固定することができる。これにより、光ファイバ５１の基板側端５１１と基板１０との間（以下、光路空間と称す。）には、貫通路３３に連通するガス層８０が形成されるので、光ファイバ５１は基板１０と接着剤層６０を介して接続しない。

【0088】

よって、貫通路３３を形成する簡単な加工を光ファイバブロック２０に施すだけで、製造プロセスにおいて、接着剤の光路空間への侵入を防止できる。ひいては、基板１０に対する光ファイバ５１の経時的に大きくなる接続ロスを抑制できる。

【0089】

光ファイバブロック２０と基板１０とは、主に光ファイバブロック２０の側面と基板１０の表面１１とを接着剤層６０で接続することで固定されている。よって、光ファイバ５１の経時的に大きくなる接続ロスを抑制しつつ、強固に光ファイバブロック２０を基板１０に固定できる。

【0090】

光ファイバ５１は、貫通路３３と第２貫通路３４とで挟まれる位置に配置されている。よって、光ファイバブロック２０に貫通路３３のみが形成されている場合と比べて、より確実に光路空間にガス層８０を形成できる。

【0091】

光ファイバブロック２０と基板１０との間において、境界９０が、貫通路３３から所定距離対向面３１の縁３７寄り、かつ、第２貫通路３４から所定距離対向面３１の縁３７寄りとなるように、ガス層８０が形成されている。

【0092】

光ファイバブロック２０の対向面３１と基板１０の表面１１との間に接着剤層６０がなく、光ファイバブロック２０の側面と基板１０の表面１１とを接着剤層６０で接続する場合と比べて、より強固に基板１０に光ファイバブロック２０を固定することができる。一方、接着剤層６０が貫通路３３および第２貫通路に達している場合と比べて、光ファイバブロック２０の側面と基板１０の表面１１との接続に寄与する接着剤層６０の体積を、より多めに確保できる。すなわち、本実施形態によれば、基板１０の表面１１に対して光ファイバブロック２０の側面および対向面３１を、接着剤層６０を介してバランスよく固定することができる。よって、外力に対して強い接続を実現できる。

【0093】

光ファイバブロック２０は、複数の溝３５が形成されたホルダ３０と、溝３５に配置された光ファイバ５１をホルダ３０とともに挟み込むリッド４０とを有している。よって、溝３５に配置される光ファイバのサイズがやや大きかったとしても、その光ファイバをホルダ３０およびリッド４０で挟み込むことで固定できる。

【0094】

複数の溝３５は互いに同じ形状である。すなわち、貫通穴３２、貫通路３３、および、第２貫通路３４は互いに同じ形状である。このため、光ファイバ５１を配置する溝３５の形成と同じ加工処理を光ファイバブロック２０に施すだけで、貫通路３３、および、第２貫通路３４を形成できる。つまり、貫通穴３２に加えて、貫通路３３、および、第２貫通路３４を光ファイバブロック２０に容易に形成することができる。

【0095】

このため、形成が困難であり、形成中に基板１０の光回路を破損する可能性がある溝を基板１０に形成する必要がない。すなわち、基板１０に配置されている光回路の特性の信頼性を維持することができる。

【0096】

製造装置１００は、ガスを供給している間に接着剤を硬化させる。このため、光路空間への接着剤の侵入をより確実に防止できる。

【0097】

製造装置１００は、接着剤を塗布するときには、ガス供給を停止する。よって、基板１０と光ファイバブロック２０との間から漏れてくるガスによって妨げられることなく、接着剤を基板１０および光ファイバブロック２０に塗布できる。

【0098】

（変形例）
以下、変形例に係る光モジュール１について、主に実施形態と異なる点を説明する。図８は、変形例に係る光モジュール１の概略を示す断面図である。変形例に係る光モジュール１は、光ファイバ５１に加えて、第２光ファイバ５２を備えている。

【0099】

第２光ファイバ５２は、光ファイバブロック２０を貫通するように配置されている。

【0100】

それに応じて、ホルダ３０には、４つの溝３５が形成されており、中央部分の２つの溝３５の一方に、第２光ファイバ５２が配置される。よって、その溝３５は、リッド４０のホルダ３０側の面４１とともに第２光ファイバ５２を通す貫通穴３２を形成する。その結果、第２光ファイバ５２は、貫通路３３と第２貫通路３４で挟まれる位置に配置される。

【0101】

第２光ファイバ５２は、光ファイバ５１とともに、貫通路３３と第２貫通路３４とで挟まれる位置に配置されているので、光ファイバブロック２０が束ねる光ファイバの数が増えたとしても、より確実に光路空間にガス層８０を形成することができる。なお、光ファイバブロック２０は、光ファイバを３以上束ねていてもよい。その場合、光ファイバブロック２０には、光ファイバの数と同数の貫通穴３２が形成される。また、その貫通穴３２は、いずれも貫通路３３と第２貫通路３４で挟まれる位置に形成される。

【0102】

（その他の変形例）
上述した実施形態では、光ファイバブロック２０は、ホルダ３０およびリッド４０を備えているとして説明したが、１つのブロック部材で形成されていてもよい。この場合、貫通穴３２、貫通路３３、および、第２貫通路３４は、光ファイバブロック２０を構成するブロック部材を貫通する穴として形成される。

【0103】

上述の実施形態では、面３６は、対向面３１の反対側にある面であるとして説明した。しかしながら、面３６は、必ずしも、対向面３１の反対側にある面でなくてもよく、光ファイバブロック２０の対向面３１以外の面であればよい。例えば、貫通路３３および第２貫通路３４は、対向面３１から光ファイバブロック２０の側面（例えば、図２においてｘ軸の正の方向を向く面）にかけて形成されていてもよい。

【0104】

光ファイバブロック２０には、貫通路３３のみが形成され、第２貫通路３４が形成されていなくてもよい。また、光ファイバブロック２０には、３以上の貫通路が形成されていてもよい。例えば、貫通路３３、貫通穴３２、および、第２貫通路３４の配列方向に対して垂直方向に第３貫通路、貫通穴３２、および、第４貫通路が配列されるように、第３貫通路、および、第４貫通路が、光ファイバブロック２０に形成されてもよい。

【0105】

ガス層８０は、少なくとも、貫通路３３に連通し、かつ、光路空間に位置していればよい。このため、接着剤層６０は、基板１０の表面１１と光ファイバブロック２０の対向面３１との間に位置していなくてもよい。つまり、接着剤層６０とガス層８０との境界９０は、水平方向において縁３７と一致する位置に位置していてもよい。

【0106】

ガス供給部１０６は、貫通穴３２を介して、つまり、光ファイバブロック２０と光ファイバ５１との隙間を介してガスを供給してもよい。また、ガス供給部１０６は、接着剤の塗布前から接着剤が硬化された後まで継続してガスを供給し続けてもよい。この場合、ガス供給部１０６は、接着剤供給部１０７による接着剤の塗布が完了するまでは、第１ガス供給を実行し、接着剤の塗布が完了した後、第２ガス供給を実行してもよい。上述したように、第１ガス供給時の圧力範囲の最大値（０．１ＭＰａ）は、第２ガス供給時の圧力範囲の最大値（１．０ＭＰａ）よりも小さい。したがって、基板１０と光ファイバブロック２０との間から漏れてくるガスによって、接着剤の塗布が妨げられにくくなる。

【産業上の利用可能性】

【0107】

本開示は、光ファイバを基板に接続することで製造される光モジュール、光モジュールの製造装置、および、光モジュールの製造方法に好適に利用できる。ひいては、シリコンフォトニクスに代表される高速光通信、および、レーザ光を用いた高精度センシング等の分野で利用可能である。

【符号の説明】

【0108】

１ 光モジュール
１０ 基板
２０ 光ファイバブロック
３０ ホルダ
３１ 対向面
３２ 貫通穴
３３ 貫通路
３４ 第２貫通路
３５ 溝
３６ 面
３７ 縁
４０ リッド
４１ 面
５１ 光ファイバ
５１１ 基板側端
５２ 第２光ファイバ
５１１ 基板側端
６０ 接着剤層
７０ 接着剤
８０ ガス層
９０ 境界
１００ 製造装置
１０１ ステージ
１０２ 基板調整装置
１０３ 光ファイバ調心機構
１０４ 受光部
１０５ 受光部調心機構
１０６ ガス供給部
１０７ 接着剤供給部
１０８ 硬化部
１０９ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】