WO2017094629A1 - 光導波路基板及びその製造方法、光コネクタシステム、並びにアクティブ光ケーブル - Google Patents
光導波路基板及びその製造方法、光コネクタシステム、並びにアクティブ光ケーブル Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to an optical waveguide substrate, a manufacturing method thereof, an optical connector system, and an active optical cable.
- FIG. 7A and 7B show an example of the configuration of an optical connector system used in the technical field of high-speed and large-capacity optical data communication of, for example, 25 Gbps / ch or more.
- This optical connector system has an optical waveguide substrate with the end surface of the optical waveguide facing the end surface of the substrate, and a plug (ferrule) holding an optical fiber.
- a plug ferrule holding an optical fiber.
- an end face of an optical waveguide and an end face of an optical fiber are opposed to each other, and an optical signal is transmitted and received between both end faces.
- the height (thickness) of the optical waveguide substrate is smaller than the height (thickness) of the plug (ferrule). Therefore, there is a problem that contact (applying) between the optical waveguide substrate and the plug is insufficient, and the connection between the optical waveguide substrate and the plug becomes unstable. That is, when the optical waveguide substrate and the plug are brought into contact (applied) in order to make the optical waveguide and each end face of the optical fiber face each other, the plug is a boundary between the contact portion with the optical waveguide substrate and the non-contact portion. There is a risk of rotation starting from the part.
- the end face is exposed by dicing the optical waveguide substrate.
- the end face of the optical waveguide is cut obliquely following the shape of the tip of the dicing blade (or is cut obliquely with respect to the light propagation direction by the dicing processing method).
- transmission / reception of an optical signal between the optical waveguide and each end face of the optical fiber may be hindered, and the performance of optical data communication may be deteriorated.
- the present invention has been made on the basis of the above awareness of problems.
- An optical waveguide substrate capable of stably connecting an optical waveguide substrate to a plug and exhibiting desired optical data communication performance can be easily and at low cost.
- the purpose is to manufacture.
- the optical waveguide substrate of the present invention is an optical waveguide substrate in which the end surface of the optical waveguide faces the end surface of the substrate, and has a dummy layer stacked on the optical waveguide, and the end surface of the dummy layer Is characterized in that it forms a series with each end face of the substrate and the optical waveguide.
- the end surface of the dummy layer may have a flat surface that is substantially flush with the end surfaces of the substrate and the optical waveguide, and a concave surface that is recessed with respect to the end surfaces of the substrate and the optical waveguide.
- the concave surface may be formed of an inclined surface that is inclined with respect to each end face of the substrate and the optical waveguide.
- the dummy layer may have the flat surface on the end surface on the side laminated to the optical waveguide, and the concave surface or the inclined surface on the end surface opposite to the side laminated on the optical waveguide.
- the optical waveguide substrate of the present invention is an optical waveguide substrate having a substrate and an optical waveguide formed on the substrate, and is located on at least the optical waveguide among the planned cutting lines of the optical waveguide substrate. It is characterized by having a dummy layer.
- the method for manufacturing an optical waveguide substrate of the present invention is a method for manufacturing an optical waveguide substrate in which the end surface of the optical waveguide faces the end surface of the substrate, and is located on at least the optical waveguide among the planned cutting lines of the optical waveguide substrate.
- a cutting blade can be brought into contact with the dummy layer, the optical waveguide, and the substrate in the order of the dummy layer first, and then the optical waveguide and the substrate.
- a flat surface that is substantially flush with the end surfaces of the substrate and the optical waveguide, and a concave surface that is recessed with respect to the end surfaces of the substrate and the optical waveguide are formed on the end surface of the dummy layer. Can be formed.
- the end face of the optical waveguide faces the end face of the optical fiber supported by the plug, and the substrate is provided with positioning protrusions for positioning the plug with respect to the substrate.
- the dummy layer and the positioning protrusion can be formed in the same process.
- the optical connector system of the present invention includes an optical waveguide substrate having an end surface of the optical waveguide facing the end surface of the substrate, and a plug holding the optical fiber, and the end surface of the optical waveguide and the end surface of the optical fiber are opposed to each other.
- the optical waveguide substrate has a dummy layer laminated on the optical waveguide, and the end surface of the dummy layer forms a series with each end surface of the substrate and the optical waveguide, and the plug is It has a contact surface that contacts the end surface of the dummy layer of the optical waveguide substrate.
- the optical connector system of the present invention further includes a receptacle that connects the optical waveguide substrate and the plug, and that makes an end face of the optical waveguide and an end face of the optical fiber face each other, and the receptacle includes the plug of the plug.
- a through hole that allows the contact surface to pass therethrough can be provided.
- the active optical cable of the present invention has one of the optical waveguide substrates or the optical connector system described above.
- an optical waveguide substrate capable of stably connecting the optical waveguide substrate to the plug and exhibiting desired optical data communication performance can be manufactured easily and at low cost.
- the optical connector system 100 can be applied to active optical cables (AOC: Active Optical Cables) that realize high-speed and large-capacity optical data communication (for example, 25 Gbps / ch or more) over a long distance.
- AOC Active Optical Cables
- the optical connector system 100 includes an optical waveguide substrate 10, a plug (ferrule) 20, and a receptacle 30 as main components.
- the optical waveguide substrate 10 has a substrate (wiring substrate) 11 made of an organic substrate or a ceramic substrate. A large number (24 in this embodiment) of optical waveguides 13 are formed on the substrate 11 by a thin film technique and a photolithography technique via a substrate layer 12. On the substrate 11, a light emitting element (for example, VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)) 14 as a photoelectric conversion element that makes an optical signal incident on the optical waveguide 13 is formed. On the substrate 11 (substrate layer 12), a pair of positioning projections 15 are formed which are positioned on both sides in the alignment direction of a large number of optical waveguides 13 and have a substantially circular shape in plan view.
- VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
- the optical waveguide substrate 10 has a dummy layer (dummy structure portion) 16 located at the center on the dicing planned line (scheduled cutting line) DL before dicing (before cutting) shown in FIG.
- the dummy layer 16 has a substantially rectangular shape in plan view.
- the dummy layer 16 is laminated on a portion of the planned dicing line DL on the optical waveguide 13 and is not laminated on a portion of the substrate 11 (substrate layer 12) where the optical waveguides 13 on both sides do not exist.
- the dummy layer 16 is stacked at least on the portion of the planned dicing line DL on the optical waveguide 13, and there is a degree of freedom in the shape and arrangement of the other portions.
- the constituent materials of the pair of positioning projections 15 and the dummy layer 16 have a degree of freedom, but can be made of, for example, an epoxy resin.
- the optical waveguide substrate 10 is processed (manufactured) by sequentially executing the following first step and second step.
- a dummy layer 16 located at least on a portion on the optical waveguide 13 of the planned dicing line DL of the optical waveguide substrate 10 is formed (laminated) by a photolithography technique.
- a pair of positioning protrusions 15 are formed (laminated) by the same photolithography technique.
- the optical waveguide substrate 10 is diced (cut) along the planned dicing line DL.
- the end face 11t of the substrate 11, the end face 12t of the substrate layer 12, the end face 13t of the optical waveguide 13, and the end face 16t of the dummy layer 16 are exposed. Therefore, the end surface 13t of the optical waveguide 13 faces the end surface 11t (end surface 12t) of the substrate 11 (substrate layer 12), and the end surface 16t of the dummy layer 16 is the end surface 11t (end surface 12t) of the substrate 11 (substrate layer 12). And a series of end faces 13t of the optical waveguide 13 (adjacent in the vertical direction).
- the dummy layer 16 first the optical waveguide 13 and the substrate 11 (substrate layer 12), and then the dummy layer 16, the optical waveguide 13, and the substrate 11 (substrate layer).
- the dicing blade (cutting blade) DB contacts 12).
- the dummy layer 16, the optical waveguide 13, and the substrate 11 (substrate layer 12) are entirely formed (total thickness) in a plane.
- the dummy layer 16 to which the dicing blade DB first comes into contact is cut obliquely following the tip shape of the dicing blade DB only in the upper part of the end surface 16t (or the dicing processing method).
- an inclined surface 16t2 (unintentionally cut obliquely with respect to the light propagation direction) is formed.
- a flat surface 16t1 that is not affected by the tip shape of the dicing blade DB (or the dicing processing method) is formed on the other portion of the end surface 16t of the dummy layer 16.
- a flat surface that is not affected by the tip shape (or dicing processing method) of the dicing blade DB is formed on the end surface 11t (end surface 12t) of the substrate 11 (substrate layer 12) and the end surface 13t of the optical waveguide 13.
- the end surface 16t of the dummy layer 16 after dicing is formed by a flat surface 16t1 that is substantially flush with the end surface 11t (end surface 12t) of the substrate 11 (substrate layer 12) and the end surface 13t of the optical waveguide 13, and the substrate 11 (substrate layer). 12) and an inclined surface 16t2 inclined with respect to the end surface 13t of the optical waveguide 13.
- the flat surface 16t1 is formed on the end surface of the dummy layer 16 on the side where the dummy waveguide 16 is laminated on the optical waveguide 13.
- the inclined surface 16t2 is formed on the end surface of the dummy layer 16 opposite to the side on which the dummy layer 16 is laminated on the optical waveguide 13.
- the plug 20 guides and supports a large number (24 in this embodiment) of optical fibers 22 of a multimode fiber 22 ⁇ / b> M to a synthetic resin main body 21.
- the main body 21 includes an introduction opening 23, an operation opening 24, a large number (24 in this embodiment) of semicircular holding grooves 25 facing the operation opening 24, and a large number (in this embodiment) connected to the holding grooves 25. 24) fiber insertion holes 26.
- the fiber insertion hole 26 has a large-diameter portion that opens to the operation opening 24 and a small-diameter portion that continues to the large-diameter portion.
- the tip of the small diameter portion of the fiber insertion hole 26 is open to the end surface (contact surface) 21t (FIG. 6A) of the main body 21 of the plug 20.
- the optical fiber 22 is guided from the introduction opening 23 onto the corresponding holding groove 25 in the operation opening 24. Further, the optical fiber 22 is inserted into the fiber insertion hole 26. As a result, the end face 22t is exposed at the end face of the fiber insertion hole 26 (end face 21t of the main body 21 of the plug 20) (FIG. 6A). A portion of the main body 21 of the plug 20 where the fiber insertion hole 26 is formed (a portion where the optical fiber 22 is inserted) forms a fitting convex portion 27 into the receptacle 30.
- the optical fiber 22 includes a central core portion and an outer cladding portion.
- the end face 22t of the core portion exposed at the end face of the fiber insertion hole 26 (end face 21t of the main body 21 of the plug 20) is flat so as to be flush with the end face of the fiber insertion hole 26 (end face 21t of the main body 21 of the plug 20). It is polished into an optical plane (FIG. 6A).
- the receptacle 30 connects the optical waveguide substrate 10 and the plug 20. Further, the receptacle 30 optically connects the end face 13t of the optical waveguide 13 and the end face 22t of the optical fiber 22 (FIG. 6A) facing each other.
- the receptacle 30 has an upper surface wall 31 along the surface on which the optical waveguide 13 of the substrate 11 (substrate layer 12) is formed, and an end formed so as to be substantially orthogonal to the upper surface wall 31 at the end of the upper surface wall 31 on the plug 20 side. And a face wall 32.
- the lower surface of the upper surface wall 31 is engaged with a positioning surface 31a that contacts (contacts) the upper surface of the substrate 11 (substrate layer 12) and a pair of positioning protrusions 15 of the optical waveguide substrate 10 from above, so that the optical waveguide substrate 10 is engaged.
- a pair of positioning recesses 31b for positioning the receptacle 30 is formed.
- the pair of positioning recesses 31b have a substantially semicircular shape in plan view with which approximately half of the pair of positioning projections 15 in a substantially circular shape in plan view engage.
- a positioning surface 32 a that contacts (contacts) the end surface (end surface 11 t, end surface 12 t, end surface 13 t, and end surface 16 t) of the optical waveguide substrate 10 and positions the receptacle 30 with respect to the optical waveguide substrate 10 is provided on the end surface wall 32.
- a fitting hole (through hole) 32b into which the fitting convex portion 27 of the plug 20 is fitted is formed.
- the optical connector system (active optical cable) 100 configured as described above is used by integrating a receptacle 30 between the optical waveguide substrate 10 and the plug 20. That is, the pair of positioning recesses 31b of the receptacle 30 are engaged with the pair of positioning protrusions 15 of the optical waveguide substrate 10, and the positioning surface 31a of the upper surface wall 31 is brought into contact (contact) with the upper surface of the substrate 11 (substrate layer 12). In addition, the positioning surface 32a of the end surface wall 32 is brought into contact (contact) with the end surfaces (end surface 11t, end surface 12t, end surface 13t, and end surface 16t) of the optical waveguide substrate 10.
- the fitting convex portion 27 of the plug 20 is fitted into the fitting hole 32 b of the end surface wall 32, and the end surface (contact surface) 21 t of the main body 21 of the plug 20 is inserted into the fitting hole (through hole) 32 b of the end surface wall 32. Pass through.
- the optical waveguide substrate 10, the plug 20, and the receptacle 30 are integrated.
- the end surface 13t of the optical waveguide 13 of the optical waveguide substrate 10 and the end surface 22t of the optical fiber 22 supported by the plug 20 face each other with a minute clearance (FIG. 6A).
- 6A and 6B are conceptual diagrams for explaining the technical superiority of the optical waveguide substrate 10 according to the present embodiment.
- the end face 16t (flat face 16t1) of the dummy layer 16 is the end face 11t (end face 12t) of the substrate 11 (substrate layer 12) and the end face 13t of the optical waveguide 13. It is a series (adjacent in the vertical direction).
- the end surface (contact surface) 21t of the main body 21 of the plug 20 is in addition to the end surface 11t (end surface 12t) of the substrate 11 (substrate layer 12) and the end surface 13t of the optical waveguide 13, and also the end surface 16t (flat) of the dummy layer 16. Abuts against the surface 16t1).
- the plug 20 As a result, it is possible to secure sufficient contact (apply) between the optical waveguide substrate 10 and the plug 20 and stably connect the optical waveguide substrate 10 to the plug 20. That is, even when the optical waveguide substrate 10 and the plug 20 are brought into contact (applied) in order to make the end surface 13t of the optical waveguide 13 and the end surface 22t of the optical fiber 22 face each other, the plug 20 is not connected to the optical waveguide substrate. Therefore, it is possible to reliably prevent rotation (in the counterclockwise direction in the figure) from the boundary portion between the contact portion and the non-contact portion with respect to 10 as a starting point. At the same time, the main body 21 of the plug 20 can be reliably prevented from being inclined (dripped) with respect to the optical waveguide substrate 10.
- a dicing blade is used.
- the portion that is obliquely cut following the tip shape of the DB (or by the processing method of the dicing blade DB) is only the portion above the end surface 16t of the dummy layer 16 (inclined surface 16t2).
- the end surface 13t of the optical waveguide 13 is guaranteed to be a highly accurate smooth surface (flat surface) without being affected by the tip shape of the dicing blade DB (or the dicing processing method).
- the optical waveguide substrate 10 can be manufactured easily and at low cost.
- the receptacle 30 that connects the optical waveguide substrate 10 and the plug 20 and makes the end surface 13t of the optical waveguide 13 and the end surface 22t of the optical fiber 22 face each other has been described as an example.
- a mode in which the receptacle 30 is omitted, the optical waveguide substrate 10 and the plug 20 are directly connected, and the end surface 13t of the optical waveguide 13 and the end surface 22t of the optical fiber 22 are opposed to each other is possible.
- the case where an optical signal is transmitted from the optical waveguide 13 side of the optical waveguide substrate 10 to the optical fiber 22 (multimode fiber 22M) side of the plug 20 has been described as an example.
- a mode in which an optical signal is transmitted from the optical fiber 22 (multi-mode fiber 22M) side of the plug 20 to the optical waveguide 13 side of the optical waveguide substrate 10 is also possible.
- a receiving element (not shown) that receives an optical signal from the optical waveguide 13 is provided on the optical waveguide substrate 10, and a light emitting element is provided at the end of the optical fiber 22 (multimode fiber 22M) of the plug 20. (Not shown) is provided.
- the dummy layer 16 has a substantially rectangular shape in plan view has been described as an example.
- the shape of the dummy layer 16 has a degree of freedom, and various design changes are possible.
- the case where the inclined surface 16t2 is formed on the upper side of the end surface 16t of the dummy layer 16 (on the side opposite to the side where the dummy layer 16 is laminated on the optical waveguide 13) has been described as an example.
- the concave surface 16t2 as a concept wider than the inclined surface 16t2 may be formed.
- the case where the number of the optical waveguides 13 of the optical waveguide substrate 10 and the number of the optical fibers 22 of the plug 20 is 24 has been described as an example.
- the number of optical waveguides and optical fibers is flexible, and various design changes are possible.
- Optical waveguide substrate 11 Substrate (wiring substrate) 11t End face 12 Substrate layer 12t End face 13 Optical waveguide 13t End face (Flux incident / exit end face) 14 Light Emitting Element 15 Positioning Projection 16 Dummy Layer (Dummy Structure) 16t End surface 16t1 Flat surface 16t2 Inclined surface (concave surface) 20 plug (ferrule) 21 Main body 21t End surface (contact surface) 22 Optical fiber 22t End face (Flux incident / exit end face) 22M multimode fiber 23 introduction opening 24 operation opening 25 holding groove 26 fiber insertion hole 27 fitting convex part 30 receptacle 31 upper surface wall 31a positioning surface 31b positioning concave part 32 end face wall 32a positioning surface 32b fitting hole (through hole) 100 Optical connector system (active optical cable) DL dicing planned line (scheduled cutting line) DB dicing blade (cutting blade)
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Abstract
光導波路基板をプラグに安定的に接続するとともに、所望の光データ通信の性能を発揮可能な光導波路基板を簡単かつ低コストで製造する。 基板（１１）の端面（１１ｔ）に光導波路（１３）の端面（１３ｔ）が臨んだ光導波路基板（１０）であって、光導波路（１３）上に積層されたダミー層（１６）を有し、ダミー層（１６）の端面（１６ｔ）は、基板（１１）及び光導波路（１３）の各端面と一連をなす、ことを特徴とする光導波路基板（１０）。基板（１１）と該基板（１１）に形成された光導波路（１３）とを有する光導波路基板（１０）であって、光導波路基板（１０）の切断予定線（ＤＬ）のうち少なくとも光導波路（１３）上に位置するダミー層（１６）を有することを特徴とする光導波路基板（１０）。
Description
本出願は、２０１５年１２月２日に日本国に特許出願された特願２０１５－２３５５３８の優先権を主張するものであり、これら先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
本発明は、光導波路基板及びその製造方法、光コネクタシステム、並びにアクティブ光ケーブルに関する。
図７（Ａ）、（Ｂ）は、例えば２５Ｇｂｐｓ／ｃｈ以上の高速大容量の光データ通信の技術分野で用いられる光コネクタシステムの構成の一例を示している。この光コネクタシステムは、基板の端面に光導波路の端面が臨んだ光導波路基板と、光ファイバを保持したプラグ（フェルール）とを有する。この光コネクタシステムは、光導波路の端面と光ファイバの端面とを対向させて両端面の間で光信号を送受信するものである。
しかし、従来の光コネクタシステムでは、図７（Ａ）に示すように、光導波路基板の高さ（厚さ）がプラグ（フェルール）の高さ（厚さ）よりも小さくなっている。従って、光導波路基板とプラグとの接触（当て付け）が不十分であり、光導波路基板とプラグとの接続が不安定になるという問題がある。すなわち、光導波路と光ファイバの各端面とを対向させるために光導波路基板とプラグとを接触させた（当て付けた）とき、プラグが、光導波路基板への接触部と非接触部との境界部を起点として回転するおそれがある。
また、従来の光コネクタシステムは、図７（Ｂ）に示すように、光導波路基板にダイシングを施してその端面を露出させる。このとき、光導波路の端面がダイシング刃の先端形状に倣って斜めに切断される（あるいはダイシングの加工方法により意図せず光の伝播方向に対して斜めに切断される）という問題がある。この場合、光導波路と光ファイバの各端面との間での光信号の送受信に支障が出て、光データ通信の性能が劣化するおそれがある。このため、光導波路基板の端面を高精度な平滑面に近付けるべく、光導波路基板の端面が仕上がるまで複数回のダイシング及び研磨処理を実行しなければならない。結果、作業の複雑化及び高コスト化を招いてしまう。
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、光導波路基板をプラグに安定的に接続するとともに、所望の光データ通信の性能を発揮可能な光導波路基板を簡単かつ低コストで製造することを目的とする。
本発明の光導波路基板は、その一態様では、基板の端面に光導波路の端面が臨んだ光導波路基板であって、前記光導波路上に積層されたダミー層を有し、前記ダミー層の端面は、前記基板及び前記光導波路の各端面と一連をなす、ことを特徴としている。
前記ダミー層の端面は、前記基板及び前記光導波路の各端面と略面一をなす平坦面と、前記基板及び前記光導波路の各端面に対して凹んだ凹面とを有することができる。
前記凹面は、前記基板及び前記光導波路の各端面に対して傾斜する傾斜面から構成することができる。
前記ダミー層は、前記光導波路への積層側の端面に前記平坦面を有し、前記光導波路への積層側と反対側の端面に前記凹面または前記傾斜面を有することができる。
本発明の光導波路基板は、別の態様では、基板と該基板に形成された光導波路とを有する光導波路基板であって、前記光導波路基板の切断予定線のうち少なくとも前記光導波路上に位置するダミー層を有することを特徴としている。
本発明の光導波路基板の製造方法は、基板の端面に光導波路の端面が臨んだ光導波路基板の製造方法であって、前記光導波路基板の切断予定線のうち少なくとも前記光導波路上に位置するダミー層を形成する第１のステップと、前記切断予定線に沿って前記光導波路基板を切断することにより、前記基板、前記光導波路、及び前記ダミー層の各端面を露出させる第２のステップと、を有することを特徴としている。
前記第２のステップでは、最初に前記ダミー層、その後に前記光導波路及び前記基板という順番で、前記ダミー層、前記光導波路、及び前記基板とに切断刃を接触させることができる。
前記第２のステップでは、前記ダミー層の端面に、前記基板及び前記光導波路の各端面と略面一をなす平坦面と、前記基板及び前記光導波路の各端面に対して凹んだ凹面とを形成することができる。
前記光導波路の端面は、プラグに支持された光ファイバの端面に対向するものであり、前記基板には、前記プラグの前記基板に対する位置決めを行うための位置決め突起が形成されており、前記第１のステップでは、前記ダミー層と前記位置決め突起とを同一工程で形成することができる。
本発明の光コネクタシステムは、基板の端面に光導波路の端面が臨んだ光導波路基板と、光ファイバを保持したプラグとを有し、前記光導波路の端面と前記光ファイバの端面とを対向させる光コネクタシステムにおいて、前記光導波路基板は、前記光導波路上に積層されたダミー層を有し、前記ダミー層の端面は、前記基板及び前記光導波路の各端面と一連をなし、前記プラグは、前記光導波路基板の前記ダミー層の端面に当接する当接面を有する、ことを特徴としている。
本発明の光コネクタシステムは、前記光導波路基板と前記プラグとを接続するとともに、前記光導波路の端面と前記光ファイバの端面とを対向させるリセプタクルをさらに有し、前記リセプタクルは、前記プラグの前記当接面を通過させる貫通孔を有することができる。
本発明のアクティブ光ケーブルは、上述したいずれかの光導波路基板または光コネクタシステムを有している。
本発明によれば、光導波路基板をプラグに安定的に接続するとともに、所望の光データ通信の性能を発揮可能な光導波路基板を簡単かつ低コストで製造することができる。
図１－図６を参照して、本実施形態による光導波路基板１０及びその製造方法、並びに光コネクタシステム１００について説明する。光コネクタシステム１００は、長距離に亘る高速大容量の光データ通信（例えば２５Ｇｂｐｓ／ｃｈ以上）を実現するアクティブ光ケーブル（ＡＯＣ：Active Optical Cables）に適用することができる。
図１及び図２に示すように、光コネクタシステム１００は、光導波路基板１０と、プラグ（フェルール）２０と、リセプタクル３０とを主たる構成要素としている。
光導波路基板１０は、有機基板またはセラミック基板からなる基板（配線基板）１１を有する。基板１１上には、基板層１２を介して、薄膜技術及びフォトリソグラフィー技術により、多数（本実施形態では２４本）の光導波路１３が形成されている。また基板１１上には、光導波路１３に対して光信号を入射させる光電変換素子としての発光素子（例えばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser））１４が形成されている。また基板１１（基板層１２）上には、多数の光導波路１３の整列方向の両側に位置させて、平面視略円形をなす一対の位置決め突起１５が形成されている。
光導波路基板１０は、図１に示すダイシング前（切断前）の状態において、ダイシング予定線（切断予定線）ＤＬ上の中央部に位置するダミー層（ダミー構造部）１６を有する。ダミー層１６は、平面視略矩形をなしている。ダミー層１６は、ダイシング予定線ＤＬのうち、光導波路１３上の部分に積層され、その両側の光導波路１３が存在しない基板１１（基板層１２）上の部分には積層されていない。但し、ダミー層１６は、ダイシング予定線ＤＬのうち少なくとも光導波路１３上の部分に積層されていればよく、その他の部分の形状及び配置には自由度がある。
一対の位置決め突起１５及びダミー層１６の構成材料には自由度があるが、例えば、エポキシ系樹脂により構成することが可能である。
光導波路基板１０は、次の第１のステップと第２のステップとを順に実行することにより加工（製造）される。
図１に示すように、第１のステップでは、フォトリソグラフィー技術により、光導波路基板１０のダイシング予定線ＤＬのうち少なくとも光導波路１３上の部分に位置するダミー層１６が形成（積層）される。また、同様のフォトリソグラフィー技術により、一対の位置決め突起１５が形成（積層）される。このダミー層１６と一対の位置決め突起１５とが同一工程で形成（積層）されることにより、光導波路基板１０の加工（製造）時間の短縮化及び低コスト化を図ることができる。
図１－図３に示すように、第２のステップでは、ダイシング予定線ＤＬに沿って光導波路基板１０がダイシング（切断）される。これにより、基板１１の端面１１ｔ、基板層１２の端面１２ｔ、光導波路１３の端面１３ｔ、及び、ダミー層１６の端面１６ｔが露出される。従って、基板１１（基板層１２）の端面１１ｔ（端面１２ｔ）に光導波路１３の端面１３ｔが臨み、且つ、ダミー層１６の端面１６ｔが、基板１１（基板層１２）の端面１１ｔ（端面１２ｔ）及び光導波路１３の端面１３ｔと一連をなす（上下方向に隣接する）。
図３に示すように、第２のステップでは、最初にダミー層１６、その後に光導波路１３及び基板１１（基板層１２）という順番で、ダミー層１６、光導波路１３、及び基板１１（基板層１２）にダイシング刃（切断刃）ＤＢが接触する。このダイシング工程において、理想的には、ダミー層１６、光導波路１３、及び基板１１（基板層１２）は全体（全厚）が平面に形成される。しかしながら、実際には、ダイシング刃ＤＢが最初に接触するダミー層１６には、その端面１６ｔの上側の部分だけに、ダイシング刃ＤＢの先端形状に倣って斜めに切断された（あるいはダイシングの加工方法により意図せず光の伝播方向に対して斜めに切断された）傾斜面１６ｔ２が形成される。一方で、ダミー層１６の端面１６ｔのその他の部分に、ダイシング刃ＤＢの先端形状（あるいはダイシングの加工方法）の影響を受けない平坦面１６ｔ１が形成される。また、基板１１（基板層１２）の端面１１ｔ（端面１２ｔ）と光導波路１３の端面１３ｔとには、ダイシング刃ＤＢの先端形状（あるいはダイシングの加工方法）の影響を受けない平坦面が形成される。すなわち、ダイシング後のダミー層１６の端面１６ｔは、基板１１（基板層１２）の端面１１ｔ（端面１２ｔ）及び光導波路１３の端面１３ｔと略面一をなす平坦面１６ｔ１と、基板１１（基板層１２）の端面１１ｔ（端面１２ｔ）及び光導波路１３の端面１３ｔに対して傾斜する傾斜面１６ｔ２とを有する。平坦面１６ｔ１は、ダミー層１６の光導波路１３への積層側の端面に形成される。傾斜面１６ｔ２は、ダミー層１６の光導波路１３への積層側と反対側の端面に形成される。
図１、図２、及び図４に示すように、プラグ２０は、合成樹脂製の本体２１にマルチモードファイバ２２Ｍの多数（本実施形態では２４本）の光ファイバ２２を導いてこれを支持するものである。本体２１には、導入開口２３と、操作開口２４と、操作開口２４に臨む多数（本実施形態では２４本）の半円形状の保持溝２５と、保持溝２５に連なる多数（本実施形態では２４本）のファイバ挿入孔２６とを有する。図示は省略しているが、ファイバ挿入孔２６は、操作開口２４に開口する太径部と、この太径部に連なる細径部とを有する。ファイバ挿入孔２６の細径部の先端は、プラグ２０の本体２１の端面（当接面）２１ｔ（図６（Ａ））に開口している。
光ファイバ２２は、導入開口２３から操作開口２４内の対応する保持溝２５上に導かれる。さらに、光ファイバ２２は、ファイバ挿入孔２６に挿入される。これにより、ファイバ挿入孔２６の端面（プラグ２０の本体２１の端面２１ｔ）に端面２２ｔが露出する（図６（Ａ））。プラグ２０の本体２１のうちファイバ挿入孔２６が形成された部分（光ファイバ２２が挿入される部分）は、リセプタクル３０への嵌込凸部２７を形成している。図示は省略しているが、光ファイバ２２は、中心のコア部と外周のクラッド部とからなっている。ファイバ挿入孔２６の端面（プラグ２０の本体２１の端面２１ｔ）に露出したコア部の端面２２ｔは、ファイバ挿入孔２６の端面（プラグ２０の本体２１の端面２１ｔ）と同一平面となるように平面研磨されて光学平面とされる（図６（Ａ））。
図１、図２、及び図５に示すように、リセプタクル３０は、光導波路基板１０とプラグ２０とを接続する。さらに、リセプタクル３０は、光導波路１３の端面１３ｔと光ファイバ２２の端面２２ｔ（図６（Ａ））とを対向させてこれらを光学的に接続する。リセプタクル３０は、基板１１（基板層１２）の光導波路１３を形成した面に沿う上面壁３１と、この上面壁３１のプラグ２０側の端部に、上面壁３１と略直交させて形成した端面壁３２とを有する。上面壁３１の下面には、基板１１（基板層１２）の上面に当接（接触）する位置決め面３１ａと、光導波路基板１０の一対の位置決め突起１５に上方から係合して光導波路基板１０に対してリセプタクル３０を位置決めする一対の位置決め凹部３１ｂとが形成されている。一対の位置決め凹部３１ｂは、平面視略円形の一対の位置決め突起１５の略半分が係合する平面視略半円形をなしている。端面壁３２には、光導波路基板１０の端面（端面１１ｔ、端面１２ｔ、端面１３ｔ、及び端面１６ｔ）に当接（接触）して光導波路基板１０に対してリセプタクル３０を位置決めする位置決め面３２ａと、プラグ２０の嵌込凸部２７が嵌め込まれる嵌込孔（貫通孔）３２ｂとが形成されている。
以上のように構成された光コネクタシステム（アクティブ光ケーブル）１００は、光導波路基板１０とプラグ２０との間にリセプタクル３０を介在させてこれらを一体化して使用される。すなわち、光導波路基板１０の一対の位置決め突起１５にリセプタクル３０の一対の位置決め凹部３１ｂを係合させ、上面壁３１の位置決め面３１ａを基板１１（基板層１２）の上面と当接（接触）させ、且つ、端面壁３２の位置決め面３２ａを光導波路基板１０の端面（端面１１ｔ、端面１２ｔ、端面１３ｔ、及び端面１６ｔ）に当接（接触）させる。また、プラグ２０の嵌込凸部２７を端面壁３２の嵌込孔３２ｂに嵌め込んで、端面壁３２の嵌込孔（貫通孔）３２ｂにプラグ２０の本体２１の端面（当接面）２１ｔを通過させる。このようにして、光導波路基板１０、プラグ２０、及びリセプタクル３０が一体化される。この時、光導波路基板１０の光導波路１３の端面１３ｔとプラグ２０に支持された光ファイバ２２の端面２２ｔとが微小クリアランスで対向する（図６（Ａ））。
この状態において、光導波路基板１０の発光素子１４から光信号を発すると、その光束は、光導波路１３に導かれて端面（光束入出射端面）１３ｔに達する。光導波路１３の端面１３ｔに達した光束は、光ファイバ２２の端面（光束入出射端面）２２ｔに伝送される。光ファイバ２２の端面２２ｔに伝送された光束は、光ファイバ２２を伝播して光ファイバ２２の他端部に設けられている受光素子（図示せず）に達する。このようにして、光通信が実行される。
図６（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態による光導波路基板１０の技術的な優位性を説明するための概念図である。
図６（Ａ）に示すように、本実施形態では、ダミー層１６の端面１６ｔ（平坦面１６ｔ１）が、基板１１（基板層１２）の端面１１ｔ（端面１２ｔ）及び光導波路１３の端面１３ｔと一連をなしている（上下方向に隣接している）。そして、プラグ２０の本体２１の端面（当接面）２１ｔが、基板１１（基板層１２）の端面１１ｔ（端面１２ｔ）及び光導波路１３の端面１３ｔに加えて、ダミー層１６の端面１６ｔ（平坦面１６ｔ１）に当接する。これにより、光導波路基板１０とプラグ２０との接触（当て付け）を十分に確保して、光導波路基板１０をプラグ２０に安定的に接続することが可能になる。すなわち、光導波路１３の端面１３ｔと光ファイバ２２の端面２２ｔとを対向させるために光導波路基板１０とプラグ２０とを接触させた（当て付けた）ときであっても、プラグ２０が光導波路基板１０への接触部と非接触部との境界部を起点として（図中の反時計回り方向に）回転するのを確実に防止することができる。同時にプラグ２０の本体２１が光導波路基板１０に対して傾く（捲れる）のを確実に防止することができる。
図６（Ｂ）に示すように、本実施形態では、光導波路基板１０にダイシングを施して端面（端面１１ｔ、端面１２ｔ、端面１３ｔ、及び端面１６ｔ）を露出させるときであっても、ダイシング刃ＤＢの先端形状に倣って（あるいはダイシング刃ＤＢの加工方法により）斜めに切断される部分は、ダミー層１６の端面１６ｔの上側の部分だけである（傾斜面１６ｔ２）。すなわち、光導波路１３の端面１３ｔは、ダイシング刃ＤＢの先端形状（あるいはダイシングの加工方法）の影響を受けずに高精度な平滑面（平坦面）となることが保証される。これにより、光導波路１３の端面１３ｔと光ファイバ２２の端面２２ｔとの間での光信号の送受信ひいては光データ通信を所望の性能で実現することが可能になる（ダミー層１６の傾斜面１６ｔ２は光データ通信の性能に悪影響を与えない）。しかも、光導波路１３の端面１３ｔを仕上げるために複数回のダイシング及び研磨処理を実行する必要がなく、１回のダイシングを施すだけで済む。従って、光導波路基板１０を簡単かつ低コストで製造することができる。
以上の実施形態では、光導波路基板１０とプラグ２０とを接続するとともに、光導波路１３の端面１３ｔと光ファイバ２２の端面２２ｔとを対向させるリセプタクル３０を設けた場合を例示して説明した。しかし、リセプタクル３０を省略して、光導波路基板１０とプラグ２０とを直接的に接続するとともに、光導波路１３の端面１３ｔと光ファイバ２２の端面２２ｔとを対向させる態様も可能である。
以上の実施形態では、光導波路基板１０の光導波路１３側からプラグ２０の光ファイバ２２（マルチモードファイバ２２Ｍ）側に光信号を送信する場合を例示して説明した。しかし、これとは逆に、プラグ２０の光ファイバ２２（マルチモードファイバ２２Ｍ）側から光導波路基板１０の光導波路１３側に光信号を送信する態様も可能である。この態様では、光導波路基板１０上に、光導波路１３からの光信号を受信する受信素子（図示せず）が設けられ、プラグ２０の光ファイバ２２（マルチモードファイバ２２Ｍ）の端部に発光素子（図示せず）が設けられる。
以上の実施形態では、ダミー層１６が平面視略矩形をなしている場合を例示して説明したが、ダミー層１６の形状には自由度があり、種々の設計変更が可能である。
以上の実施形態では、ダミー層１６の端面１６ｔの上側（ダミー層１６の光導波路１３への積層側と反対側）の部分に傾斜面１６ｔ２が形成される場合を例示して説明した。しかしながら、ダイシング刃ＤＢの先端形状（あるいはダイシングの加工方法）によっては、傾斜面１６ｔ２よりも広い概念としての凹面１６ｔ２が形成されることもあり得る。
以上の実施形態では、ダミー層１６と一対の位置決め突起１５とを同一工程で形成した場合を例示して説明したが、ダミー層１６と一対の位置決め突起１５とを別工程で形成する態様も可能である。
以上の実施形態では、光導波路基板１０の光導波路１３及びプラグ２０の光ファイバ２２を各２４本とした場合を例示して説明した。しかしながら、光導波路及び光ファイバの本数には自由度があり、種々の設計変更が可能である。
１０ 光導波路基板
１１ 基板（配線基板）
１１ｔ 端面
１２ 基板層
１２ｔ 端面
１３ 光導波路
１３ｔ 端面（光束入出射端面）
１４ 発光素子
１５ 位置決め突起
１６ ダミー層（ダミー構造部）
１６ｔ 端面
１６ｔ１ 平坦面
１６ｔ２ 傾斜面（凹面）
２０ プラグ（フェルール）
２１ 本体
２１ｔ 端面（当接面）
２２ 光ファイバ
２２ｔ 端面（光束入出射端面）
２２Ｍ マルチモードファイバ
２３ 導入開口
２４ 操作開口
２５ 保持溝
２６ ファイバ挿入孔
２７ 嵌込凸部
３０ リセプタクル
３１ 上面壁
３１ａ 位置決め面
３１ｂ 位置決め凹部
３２ 端面壁
３２ａ 位置決め面
３２ｂ 嵌込孔（貫通孔）
１００ 光コネクタシステム（アクティブ光ケーブル）
ＤＬ ダイシング予定線（切断予定線）
ＤＢ ダイシング刃（切断刃）
１１ 基板（配線基板）
１１ｔ 端面
１２ 基板層
１２ｔ 端面
１３ 光導波路
１３ｔ 端面（光束入出射端面）
１４ 発光素子
１５ 位置決め突起
１６ ダミー層（ダミー構造部）
１６ｔ 端面
１６ｔ１ 平坦面
１６ｔ２ 傾斜面（凹面）
２０ プラグ（フェルール）
２１ 本体
２１ｔ 端面（当接面）
２２ 光ファイバ
２２ｔ 端面（光束入出射端面）
２２Ｍ マルチモードファイバ
２３ 導入開口
２４ 操作開口
２５ 保持溝
２６ ファイバ挿入孔
２７ 嵌込凸部
３０ リセプタクル
３１ 上面壁
３１ａ 位置決め面
３１ｂ 位置決め凹部
３２ 端面壁
３２ａ 位置決め面
３２ｂ 嵌込孔（貫通孔）
１００ 光コネクタシステム（アクティブ光ケーブル）
ＤＬ ダイシング予定線（切断予定線）
ＤＢ ダイシング刃（切断刃）
Claims (12)
- 基板の端面に光導波路の端面が臨んだ光導波路基板であって、
前記光導波路上に積層されたダミー層を有し、
前記ダミー層の端面は、前記基板及び前記光導波路の各端面と一連をなす、
ことを特徴とする光導波路基板。 - 請求項１記載の光導波路基板において、
前記ダミー層の端面は、前記基板及び前記光導波路の各端面と略面一をなす平坦面と、前記基板及び前記光導波路の各端面に対して凹んだ凹面とを有する光導波路基板。 - 請求項２記載の光導波路基板において、
前記凹面は、前記基板及び前記光導波路の各端面に対して傾斜する傾斜面からなる光導波路基板。 - 請求項２または３記載の光導波路基板において、
前記ダミー層は、前記光導波路への積層側の端面に前記平坦面を有し、前記光導波路への積層側と反対側の端面に前記凹面または前記傾斜面を有する光導波路基板。 - 基板と該基板に形成された光導波路とを有する光導波路基板であって、
前記光導波路基板の切断予定線のうち少なくとも前記光導波路上に位置するダミー層を有することを特徴とする光導波路基板。 - 基板の端面に光導波路の端面が臨んだ光導波路基板の製造方法であって、
前記光導波路基板の切断予定線のうち少なくとも前記光導波路上に位置するダミー層を形成する第１のステップと、
前記切断予定線に沿って前記光導波路基板を切断することにより、前記基板、前記光導波路、及び前記ダミー層の各端面を露出させる第２のステップと、
を有することを特徴とする光導波路基板の製造方法。 - 請求項６記載の光導波路基板の製造方法において、
前記第２のステップでは、最初に前記ダミー層、その後に前記光導波路及び前記基板という順番で、前記ダミー層、前記光導波路、及び前記基板に切断刃を接触させる光導波路基板の製造方法。 - 請求項７記載の光導波路基板の製造方法において、
前記第２のステップでは、前記ダミー層の端面に、前記基板及び前記光導波路の各端面と略面一をなす平坦面と、前記基板及び前記光導波路の各端面に対して凹んだ凹面とを形成する光導波路基板の製造方法。 - 請求項６ないし８のいずれか１項記載の光導波路基板の製造方法において、
前記光導波路の端面は、プラグに支持された光ファイバの端面に対向するものであり、前記基板には、前記プラグの前記基板に対する位置決めを行うための位置決め突起が形成されており、
前記第１のステップでは、前記ダミー層と前記位置決め突起とを同一工程で形成する光導波路基板の製造方法。 - 基板の端面に光導波路の端面が臨んだ光導波路基板と、光ファイバを保持したプラグとを有し、前記光導波路の端面と前記光ファイバの端面とを対向させる光コネクタシステムにおいて、
前記光導波路基板は、前記光導波路上に積層されたダミー層を有し、
前記ダミー層の端面は、前記基板及び前記光導波路の各端面と一連をなし、
前記プラグは、前記光導波路基板の前記ダミー層の端面に当接する当接面を有する、
ことを特徴とする光コネクタシステム。 - 請求項１０記載の光コネクタシステムにおいて、
前記光導波路基板と前記プラグとを接続するとともに、前記光導波路の端面と前記光ファイバの端面とを対向させるリセプタクルをさらに有し、
前記リセプタクルは、前記プラグの前記当接面を通過させる貫通孔を有する光コネクタシステム。 - 請求項１ないし５のいずれか１項記載の光導波路基板または請求項１０もしくは１１記載の光コネクタシステムを有するアクティブ光ケーブル。
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|---|---|
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2016
- 2016-11-25 WO PCT/JP2016/085050 patent/WO2017094629A1/ja active Application Filing
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