JP2007033609A - 光モジュールの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ファイバの斜めカット方向を正確かつ容易に形成することの可能な,新規かつ改良された光モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】 複数のファイバとアレイ状のレンズが実装された光モジュールの製造方法であって,シリコンオプティカルベンチ310上に複数のファイバ320を実装する工程と,複数のファイバの一部をシリコンオプティカルベンチに固定する工程と,複数のファイバを保持基板350で保持する工程と,保持基板の一部および複数のファイバの基板に固定されていない部分の少なくとも一部を削除するとともに,複数のファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程と,保持基板の一部および複数のファイバの基板に固定されていない部分の少なくとも一部が削除された領域に,複数のファイバに光学的に対応したアレイ状のレンズ330を実装する工程と,を含むことを特徴とする。
【選択図】 図12

Description

本発明は,光通信機器に適用するのに好適な光モジュールの製造方法にかかり,特に,先端が斜めにカットされたファイバ(斜めカットファイバ)とシリコンマイクロレンズ(以下,単にレンズともいう。)とがシリコンオプティカルベンチに実装されたファイバコリメータ等の光モジュールの製造方法に関するものである。
ファイバ間のコリメート系等の光学系では,ファイバ端面での反射を抑えるために斜めにカットした端面をもつ斜めカットファイバを用いることが多い。一例として,特開平10−197762号公報に開示されたファイバコリメータにおいて,レンズは,共軸型ファイバコリメータ(リフラクティブ,波長=1550nm,レンズ直径=125μm,厚さ=100μm)を用い,レンズの両端に実装されたシングルモードファイバは8°カットファイバである。これらは,予め8°にカットされたシングルモードファイバとレンズを,共通のシリコンオプティカルベンチ上に実装・固定することによって作製している。
特開平10−197762号公報
しかしながら,上記従来のファイバコリメータでは,端面がカットされたシングルモードファイバをシリコンオプティカルベンチ上に実装する工程が容易ではなく,多大な工数が掛かっていた。シングルモードファイバの端面のカット角度(通常7〜10°程度)は光学的には重要な角度であるが,実装工程上,目視等で確認するのには角度が小さいために,斜めカットの方向を決定するのが非常に困難であった。
本発明は,従来のファイバコリメータの製造方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,ファイバの斜めカット方向を正確かつ容易に形成することの可能な,新規かつ改良された光モジュールの製造方法を提供することである。
上記課題を解決するため,本発明の第1の観点によれば,基板上にファイバが実装された光モジュールの製造方法であって,基板上にファイバを固定する工程と,ファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程と,を含むことを特徴とする,光モジュールの製造方法が提供される(請求項1)。
かかる製造方法によれば,斜めカットの処理が施されていない通常のファイバを基板上に実装,固定した後に,ファイバを所望のカット角度になるよう端面研磨を行うため,光学系に対し,正確な斜め角度を形成することが可能である。また,ファイバの実装時には,ファイバの回転方向を考慮する必要がないため,実装工程も非常に容易になる。なお,ファイバの斜めカットには,例えば,刃を傾けたダイシングソー等の手段を用いることが可能である。このようにして,ファイバの端面に,反射光の削減等の観点から光学的に重要な斜めカット加工が施された光モジュールを製造することが可能である。
さらに,ファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程の後工程に,片面(表面または裏面)が所定角度で斜めカット加工されたレンズを実装する工程を含むことも可能である(請求項2)。レンズはファイバに比べて実装方向の取り違えの可能性が低いため,予め斜めカット加工されたレンズを実装することが可能である。このようにして,レンズの片面(表面または裏面)にも,光学的に重要な斜めカットが施された光モジュールを製造することが可能である。
上記課題を解決するため,本発明の第2の観点によれば,基板上にファイバおよびレンズが実装された光モジュールの製造方法であって,基板上にファイバおよびレンズを固定する工程と,ファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程と,レンズの片面(表面または裏面)を所定角度で斜めカット加工する工程と,を含むことを特徴とする,光モジュールの製造方法が提供される(請求項3)。
かかる製造方法によれば,斜めカットの処理が施されていない通常のファイバおよびレンズを基板上に実装,固定した後に,ファイバおよびレンズを所望のカット角度になるよう端面研磨を行うため,光学系に対し,正確な斜め角度を形成することが可能である。また,ファイバの実装時には,ファイバの回転方向を考慮する必要がないため,実装工程も非常に容易になる。さらに,ファイバおよびレンズを一度に加工することができるので,ファイバおよびレンズを実装した光モジュールを製造するにあたり,工程数を削減することが可能である。なお,ファイバおよびレンズの斜めカットには,例えば,刃を傾けたダイシングソー等の手段を用いることが可能である。このようにして,ファイバの端面およびレンズの片面(表面または裏面)に,反射光の削減等の観点から光学的に重要な斜めカット加工が施された光モジュールを製造することが可能である。
上記課題を解決するため,本発明の第3の観点によれば,基板上に複数のファイバとアレイ状のレンズが実装された光モジュールの製造方法であって,基板上に複数のファイバを実装する工程と,複数のファイバの一部を基板に固定する工程と,複数のファイバを保持基板で保持する工程と,保持基板の一部および複数のファイバの基板に固定されていない部分の少なくとも一部を削除するとともに,複数のファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程と,保持基板の一部および複数のファイバの基板に固定されていない部分の少なくとも一部が削除された領域に,複数のファイバに光学的に対応したアレイ状のレンズを実装する工程と,を含むことを特徴とする,光モジュールの製造方法が提供される(請求項4)。
かかる製造方法によれば,斜めカットの処理が施されていない通常のファイバを基板上に実装,固定した後に,ファイバを所望のカット角度になるよう端面研磨を行うため,光学系に対し,正確な斜め角度を形成することが可能である。また,ファイバの実装時には,ファイバの回転方向を考慮する必要がないため,実装工程も非常に容易になる。さらに,複数のファイバを一度に加工することができるので,複数のファイバを実装した光モジュールを製造するにあたり,工程数を削減することが可能である。なお,ファイバの斜めカットには,例えば,刃を傾けたダイシングソー等の手段を用いることが可能である。このようにして,ファイバの端面に,反射光の削減等の観点から光学的に重要な斜めカット加工が施された光モジュールを製造することが可能である。
アレイ状のレンズは,片面(表面または裏面)が所定角度で斜めカット加工されたものであってもよい(請求項5)。レンズはファイバに比べて実装方向の取り違えの可能性が低いため,予め斜めカット加工されたレンズを実装することが可能である。このようにして,レンズの片面(表面または裏面)にも,光学的に重要な斜めカットが施された光モジュールを製造することが可能である。
あるいは,アレイ状のレンズを実装する工程の後工程に,アレイ状のレンズの片面(表面または裏面)を所定角度で斜めカット加工する工程を含むようにしてもよい(請求項6)。ファイバおよびレンズを一度に加工することができるので,ファイバおよびレンズを実装した光モジュールを製造するにあたり,工程数を削減することが可能である。
以上のように,本発明によれば,ファイバの斜めカット方向を正確かつ容易に形成することの可能な,新規かつ改良された光モジュールの製造方法を提供することが可能である。
以下に添付図面を参照しながら,本発明にかかる光モジュールの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお,本明細書および図面において,実質的に同一の機能構成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。なお,以下の実施形態では,光モジュールの一例としてファイバコリメータを例に挙げて説明するが,本発明がこれに限定されるものではなく,基板上にファイバやレンズ等が実装されるあらゆる光モジュールに適用可能である。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について説明する。
まず,図1〜3を参照しながら,本実施形態にかかる光モジュールの一例として,シングルモードファイバ(以下,単にファイバという。)とシリコンマイクロレンズ(以下,単にレンズという。)を搭載したファイバコリメータについて説明する。
図1は,本実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す説明図である。
本実施形態にかかるファイバコリメータ100は,図1に示したように,シリコンオプティカルベンチ110上にファイバ120とレンズ130が実装されている。ファイバ120とレンズ130との配置関係は,一例として,レンズ130とファイバ120間の距離を250μm,2つの対向するレンズ130間の距離を300μmとする。
シリコンオプティカルベンチ110を構成する基板には,例えばプラットフォームとして加工技術の成熟してあるシリコン基板を採用できる。シリコンオプティカルベンチ110の上面には,図2に示したように,横断面形状がV字形状であるV溝110aが形成されている。このV溝110aはシリコンの(111)面群を斜面に持つような構成で精密に作製されている。ファイバ120およびレンズ130は,図2に示したように,シリコンオプティカルベンチ110に形成されたV溝110a上に実装・固定される。
ファイバ120は,端面での反射を抑えるために斜めにカットした端面をもつ。図3は,図1のファイバ120の端面部分(符号A)の拡大図である。本実施形態では,ファイバ120として,図3に示したように,端面を8°にカットした8°カットファイバを用いる。ただし本発明において,ファイバ120の端面の角度は8°に限定されるものではない。反射光の削減等の観点から光学的に重要な角度であればどのような角度でもよく,例えば,ファイバ端面の角度を7〜10°程度にすることが可能である。
レンズ130は,共軸型ファイバコリメータ(リフラクティブ,波長=1550nm,レンズ直径=125μm,厚さ=100μm)を用いることができる。レンズ130は,図1に示したように,ファイバ120から出射される出射光をコリメート光に変換するとともに,対向するレンズ130から入射したコリメート光をレンズ120に集光する。
以上,本実施形態にかかるファイバコリメータ100の構成について説明した。
次いで,ファイバコリメータ100の製造方法について説明する。図4は,本実施形態にかかるファイバコリメータ100の製造方法の各工程を示す説明図である。
まず,図4(a)に示したように,V溝110aが形成されているシリコンオプティカルベンチ110にレンズ130を実装する。また,シリコンオプティカルベンチ110上に斜めカット等の処理のされていない通常のファイバ120を実装する。このとき,ファイバ120の先端は回転対称であるため,実装方向については考慮する必要はない。そして,シリコンオプティカルベンチ110上に実装されたファイバ120およびレンズ130を,エポキシ系樹脂等で完全に固定する。
次に,図4(b)に示したように,シリコンオプティカルベンチ110上に固定されたファイバ120に対して,斜めに刃を傾けたダイシングソー140を用いて,カット角度8°となるように,正確に端面の研磨を行う。このように本実施形態では,シリコンオプティカルベンチ110上にファイバ120を実装,固定した後に,所望のカット角度になるよう端面研磨を行うことを特徴とする。
以上の各工程を経て,図2(c)に示したように,ファイバコリメータ100が完成する。
(第1の実施形態の効果)
以上説明したように,本実施形態によれば,シリコンオプティカルベンチ110上にファイバ120を実装,固定した後に,所望のカット角度になるよう端面研磨を行うため,光学系に対し,正確な斜め角度を形成することが可能である。また,ファイバ120の実装時には,ファイバ120の回転方向を考慮する必要がないため,実装工程も非常に容易になる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について説明する。
まず,図5〜7を参照しながら,本実施形態にかかる光モジュールの一例として,シングルモードファイバ(以下,単にファイバという。)とシリコンマイクロレンズ(以下,単にレンズという。)を搭載したファイバコリメータについて説明する。
図5は,本実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す説明図である。
本実施形態にかかるファイバコリメータ200は,図5に示したように,シリコンオプティカルベンチ210上にファイバ220とレンズ230が実装されている。ファイバ220とレンズ230との配置関係は,一例として,レンズ230とファイバ220間の距離を250μm,2つの対向するレンズ230間の距離を300μmとする。
シリコンオプティカルベンチ210を構成する基板には,例えばプラットフォームとして加工技術の成熟してあるシリコン基板を採用できる。シリコンオプティカルベンチ210の上面には,図6に示したように,横断面形状がV字形状であるV溝210aが形成されている。このV溝210aはシリコンの(111)面群を斜面に持つような構成で精密に作製されている。ファイバ220およびレンズ230は,図2に示したように,シリコンオプティカルベンチ210に形成されたV溝210a上に実装・固定される。
本実施形態のファイバ220は,第1の実施形態のファイバ120と実質的に同様であり,端面での反射を抑えるために斜めにカットした端面をもつ8°カットファイバを用いる。
レンズ230は,共軸型ファイバコリメータ(リフラクティブ,波長=1550nm,レンズ直径=125μm,厚さ=100μm)を用いることができる。レンズ230は,図5に示したように,ファイバ220から出射される出射光をコリメート光に変換するとともに,対向するレンズ230から入射したコリメート光をレンズ220に集光する。
そして,本実施形態のレンズ230は,表面(または裏面)での反射を抑えるために斜めにカットした面をもつ。図7は,図5のレンズ230の片面部分(符号B)の拡大図である。本実施形態では,レンズ230として,図7に示したように,片面を8°にカットした8°カットレンズを用いる。ただし本発明において,レンズ230の片面の角度は8°に限定されるものではない。反射光の削減等の観点から光学的に重要な角度であればどのような角度でもよく,例えば,7〜10°程度にすることが可能である。また,ファイバ220の斜めカット角度と同一でなくてもよい。
以上,本実施形態にかかるファイバコリメータ200の構成について説明した。
次いで,ファイバコリメータ200の製造方法について説明する。図8は,本実施形態にかかるファイバコリメータ200の製造方法の各工程を示す説明図である。
まず,図8(a)に示したように,V溝210aが形成されているシリコンオプティカルベンチ210に斜めカット等の処理のされていない通常のレンズ230を実装する。また,シリコンオプティカルベンチ210上に斜めカット等の処理のされていない通常のファイバ220を実装する。このとき,このシングルモードファイバ220の先端は回転対称であるため,実装方向については考慮する必要はない。そして,このシリコンオプティカルベンチ210上に実装されたファイバ220およびレンズ230を,エポキシ系樹脂等で完全に固定する。
次に,図8(b)に示したように,シリコンオプティカルベンチ210上に固定されたファイバ220およびレンズ230の表面(または裏面)に対して,斜めに刃を傾けたダイシングソー240を用いて,所望のカット角度となるように,正確に面の研磨を行う。このように本実施形態では,ファイア220と同時にレンズ230に対しても,同様な斜めカットの加工を行うことを特徴とする。
以上の各工程を経て,図8(c)に示したように,ファイバコリメータ200が完成する。
(第2の実施形態の効果)
以上説明したように,本実施形態によれば,シリコンオプティカルベンチ210上にファイバ220を実装,固定した後に,所望のカット角度になるよう端面研磨を行うため,光学系に対し,正確な斜め角度を形成することが可能である。また,ファイバ220の実装時には,ファイバ220の回転方向を考慮する必要がないため,実装工程が非常に容易になる。
さらに,レンズ230表面(または裏面)においても同様な斜めカットの加工を行うことによって,さらなる反射光の削減が実現できる。
なお,本実施形態では,レンズ230をシリコンオプティカルベンチ210に実装した後,ダイシングソー240を用いて斜めカットを形成したが,本発明はこれに限定されない。例えば,レンズ230に予め所望のカット角度を形成しておき,その後,シリコンオプティカルベンチ210に実装するようにしてもよい。レンズの場合には,予め所望のカット角度を形成した後に実装しても,実装方向を間違える可能性は低いため,このような工程順を採用することも可能である。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について説明する。
まず,図9〜11を参照しながら,本実施形態にかかる光モジュールの一例として,シングルモードファイバ(以下,単にファイバという。)とシリコンマイクロレンズ(以下,単にレンズという。)を搭載したファイバコリメータとその製造方法について説明する。
図9は,本実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す説明図である。
本実施形態にかかるファイバコリメータ100は,図9に示したように,シリコンオプティカルベンチ310上にファイバ320とレンズ330が実装されている。ファイバ320とレンズ330との配置関係は,一例として,レンズ330とファイバ320間の距離を250μm,2つの対向するレンズ330間の距離を300μmとする。
シリコンオプティカルベンチ310を構成する基板には,例えばプラットフォームとして加工技術の成熟してあるシリコン基板を採用できる。シリコンオプティカルベンチ310の上面には,図10に示したように,横断面形状がV字形状であるV溝310aが4本形成されている。これらV溝310aはシリコンの(111)面群を斜面に持つような構成で精密に作製されている。ファイバ320およびレンズ330は,図10に示したように,シリコンオプティカルベンチ310に形成されたV溝310a上に実装・固定される。
本実施形態のファイバ320は,第1の実施形態のファイバ120と実質的に同様であり,端面での反射を抑えるために斜めにカットした端面をもつ8°カットファイバを用いる。本実施形態では一例として,図10に示したように,4本のファイバ320が実装されている。ファイバ320の数は任意の本数とすることが可能である。また,各ファイバ320の端面の角度は8°に限定されるものではなく,また,ファイバ320間で同一の角度でなくてもよい。
レンズ330は,共軸型ファイバコリメータ(リフラクティブ,波長=1550nm,レンズ直径=125μm,厚さ=100μmを用いる。本実施形態のレンズ330は,4本のV溝310aに嵌合するように,4つのレンズ部を有するアレイ状のレンズ(マイクロレンズアレイ)である。レンズ330は,図9に示したように,各ファイバ320から出射される出射光をコリメート光に変換するとともに,対向するレンズ330から入射したコリメート光をレンズ320に集光する。
以上,本実施形態にかかるファイバコリメータ300の構成について説明した。
次いで,ファイバコリメータ300の製造方法について説明する。図11,12は,本実施形態にかかるファイバコリメータ300の製造方法の各工程を示す説明図である。
まず,図11(a)に示した複数のV溝310aが形成されているシリコンオプティカルベンチ310に,斜めカット等の処理のされていない通常のファイバ320を4本実装する(図11(b))。このとき,各ファイバ320の先端は回転対称であるため,実装方向については,考慮する必要はない。
そして,このシリコンオプティカルベンチ310上に実装されたファイバ320を,エポキシ系樹脂340で完全に固定する。この際,図11(c)に示したように,後工程でファイバ320を削除する領域(非固定領域)にはエポキシ樹脂340を用いず,後工程でファイバ320を削除しない領域(固定領域)にのみエポキシ樹脂340を用いてファイバ320を固定する。さらに,保持基板350で保持する(図11(c))。
次に,シリコンオプティカルベンチ310上に固定された各ファイバ320に対して,斜めに刃を傾けたダイシングソー360を用いて,カット角度8°となるように,正確に端面の研磨を行う(図11(d))。
ダイシングソー360により削られて不要となったファイバ320の一部および保持基材350の一部を除去する(図12(e))。
ファイバ320の一部および保持基材350の一部を除去してできた空間に,レンズ320を実装する(図12(f))。
以上の各工程を経て,図9に示したファイバコリメータ300が完成する。
(第3の実施形態の効果)
以上説明したように,本実施形態によれば,シリコンオプティカルベンチ310上にファイバ320を実装,固定した後に,所望のカット角度になるよう端面研磨を行うため,光学系に対し,正確な斜め角度を形成することが可能である。また,4本のファイバ320の実装時には,ファイバ320の回転方向を考慮する必要がないため,実装工程も非常に容易になる。実装するファイバ320の本数が多くなるほど,効果的である。
さらに,複数のファイバを一度に加工することができるので,複数のファイバを実装したファイバコリメータを作製するにあたり,工程数を削減することが可能である。
なお,本実施形態の応用例として,レンズ330の表面(または裏面)を,第2の実施形態と同様な斜めカットの加工を行うようにしてもよい。斜めカット加工は,レンズ330をシリコンオプティカルベンチ310に実装する前に予め行ってもよく,また,レンズ330をシリコンオプティカルベンチ310に実装した後,ダイシングソーを用いて斜めカット加工を行ってもよい。
以上,添付図面を参照しながら本発明にかかる光モジュールの製造方法の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は,光通信機器に適用するのに好適な光モジュールの製造方法に利用可能であり,特に,先端が斜めにカットされたファイバ(斜めカットファイバ)とシリコンマイクロレンズが実装されたシリコンオプティカルベンチで形成されたファイバコリメータ等の光モジュールの製造方法に利用可能である。
第1の実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す側面図である。 第1の実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す斜視図である。 ファイバの形状を示す説明図である。 第1の実施形態にかかるファイバコリメータの製造方法を示す説明図である。 第2の実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す側面図である。 第2の実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す斜視図である。 レンズの形状を示す説明図である。 第2の実施形態にかかるファイバコリメータの製造方法を示す説明図である。 第3の実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す側面図である。 第3の実施形態にかかるファイバコリメータを概略的に示す斜視図である。 第3の実施形態にかかるファイバコリメータの製造方法を示す説明図である。 第3の実施形態にかかるファイバコリメータの製造方法を示す説明図である。
符号の説明
100 ファイバコリメータ
110 シリコンオプティカルベンチ(シリコン基板)
110a V溝
120 ファイバ
130 レンズ
140 ダイシングソー
300 ファイバコリメータ
310 シリコンオプティカルベンチ(シリコン基板)
310a V溝
320 ファイバ
330 レンズ
340 エポキシ系樹脂
350 保持基板
360 ダイシングソー

Claims (6)

  1. 基板上にファイバが実装された光モジュールの製造方法であって,
    基板上にファイバを固定する工程と,
    前記ファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程と,
    を含むことを特徴とする,光モジュールの製造方法。
  2. さらに,前記ファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程の後工程に,
    片面が所定角度で斜めカット加工されたレンズを実装する工程を含むことを特徴とする,請求項1に記載の光モジュールの製造方法。
  3. 基板上にファイバおよびレンズが実装された光モジュールの製造方法であって,
    基板上にファイバおよびレンズを固定する工程と,
    前記ファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程と,
    前記レンズの片面を所定角度で斜めカット加工する工程と,
    を含むことを特徴とする,光モジュールの製造方法。
  4. 基板上に複数のファイバとアレイ状のレンズが実装された光モジュールの製造方法であって,
    基板上に複数のファイバを実装する工程と,
    前記複数のファイバの一部を前記基板に固定する工程と,
    前記複数のファイバを保持基板で保持する工程と,
    前記保持基板の一部および前記複数のファイバの前記基板に固定されていない部分の少なくとも一部を削除するとともに,前記複数のファイバの端面を所定角度で斜めカット加工する工程と,
    前記保持基板の一部および前記複数のファイバの前記基板に固定されていない部分の少なくとも一部が削除された領域に,前記複数のファイバに光学的に対応したアレイ状のレンズを実装する工程と,
    を含むことを特徴とする,光モジュールの製造方法。
  5. 前記アレイ状のレンズは,片面が所定角度で斜めカット加工されたものであることを特徴とする,請求項4に記載の光モジュールの製造方法。
  6. さらに,前記アレイ状のレンズを実装する工程の後工程に,前記アレイ状のレンズの片面を所定角度で斜めカット加工する工程を含むことを特徴とする,請求項4に記載の光モジュールの製造方法。
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JP2009199065A (ja) * 2008-01-04 2009-09-03 Honeywell Internatl Inc ファイバーを基礎にした共振器結合のためのシステムおよび方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009199065A (ja) * 2008-01-04 2009-09-03 Honeywell Internatl Inc ファイバーを基礎にした共振器結合のためのシステムおよび方法

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