JP2002243987A - 光結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】コストの抑制が可能で、光の利用効率を高める
ことが可能である光結合装置を提供する。 【解決手段】配列された複数の光出射部から光を出射す
る光出射部材と、複数の光入射部を有し、光出射部に対
応するように配列された光入射部材と、複数の光学レン
ズ部が光学材料よりなるレンズ基板１０に光出射部に対
応するように配列して形成された光学レンズアレイ１と
を有し、光学レンズアレイ１により、光出射部材の各光
出射部から出射された光を対応する光入射部材の各光入
射部に結合させる構成とし、例えば、光出射部材を発光
素子アレイ２とし、光入射部材を光ファイバー４ａ〜４
ｄとする。または、光出射部材を光ファイバーとし、光
入射部材を受光素子アレイとする。または、光出射部材
および光入射部材の一部を光ファイバーとし、その残材
を発光受光素子アレイとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光結合装置に関
し、特に光出射部材から出射された光を光学レンズによ
り光入射部材に結合させる光結合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報化社会の進展にともない、光
通信の分野は急速に進展している。光通信分野において
は、高転送レート化、データの多重化などをはじめとし
て、高機能化のために急速な進展が実現された。一般家
庭などへの光通信の普及、すなわち、ブロードバンドネ
ットワーク化を目的とし、光通信の分野においても低コ
スト化が望まれている。

【０００３】光ファイバーには大きく分けて、信号の劣
化が少なく高転送レートで長距離の信号電送を可能であ
り高コストのガラス製の光ファイバーと、近距離しか信
号を伝送できないが低価格のプラスティック製光ファイ
バー（ＰＯＦ）の２つに分類することが可能である。現
時点における光ファイバーのコストが高いのは、高性能
のガラス製光ファイバーのコストが高いことの要因の他
に、光ファイバーの実装コストが高いことによる要因も
ある。

【０００４】図１７は、従来の光ファイバーを実装する
ための光結合装置の構成を示す斜視図である。光ファイ
バー実装基板１００に、レンズ用凹部１０１および光フ
ァイバー用溝１０２が設けられ、それぞれの場所にボー
ル形状のレンズ１０３および光ファイバー４が配設さ
れ、光学素子基板１０４に設けられた発光素子あるいは
受光素子などの光学素子面１０５と光ファイバー４との
光学的結合がなされている。

【０００５】上記の光結合装置において、光学レンズと
してボール形状のレンズ１０３が用いられており、個々
の光ファイバー４と個々の光学素子面１０５は、簡単に
位置決めして配列することが可能であるが、ボール形状
のレンズ１０３は、その形状がボール状であるために取
り扱いが容易でないことから、その形状に対応したレン
ズ用凹部１０１などを予め形成した光ファイバー実装基
板１００に対して配設される。ここで用いられる凹部や
溝が形成された光ファイバー実装基板は、異方性エッチ
ングなどが可能であるシリコン基板などが用いられてお
り、これが高コストであるため、光ファイバーの実装コ
ストが高いことの要因の１つとなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の光ファイバーの
実装コストを抑制するために、上記のボール形状のレン
ズを用いない下記に説明するような光結合装置も知られ
ているが、これらは別の問題を有することになる。図１
８は、拡散現象などにより形成された光学レンズを用い
て、光ファイバーと、半導体レーザ、発光ダイオードお
よび面発光型の半導体レーザなどの発光素子を光学的に
結合する光結合装置の概略構成を示す模式図である。発
光素子基板２０に発光ダイオード部２２あるいは半導体
レーザや面発光型の半導体レーザなどの発光部が設けら
れた発光素子２ａ、レンズ基板１０に拡散現象により形
成された光学レンズとなる凸部１１を有する光学レンズ
１ａ、および、コア部４０の外周部にクラッド部４１が
設けられた光ファイバー４が所定の位置に配置されてい
る。光学レンズ部１１により、発光素子２ａの発光ダイ
オード部２２から出射された光Ｌを光ファイバー４の端
面である光入射部に結合させる。

【０００７】上記で用いた光学レンズの凸部１１のよう
に、光学レンズを拡散現象により形成する場合には、一
般に屈折率上昇率がすくないので、高い開口数（ＮＡ）
を有する光学レンズを得ることが困難である。例えば、
ニオブ酸リチウム基板にＴｉを拡散させた場合において
は、屈折率の上昇量は４％程度であるために、ＮＡは
０．１程度の光学レンズしか形成することができない。

【０００８】従って、図１８に示すように、発光素子２
ａの発光ダイオード部２２から出射された光を光ファイ
バーの端面の光入射部に投影するためには、発光ダイオ
ード部２２と光学レンズとの距離を空けなくてはならな
いので、発光ダイオード部２２から出射した光の一部し
か集光できないこととなってしまう。即ち、破線で示す
全光Ｌ_W の内の実線で示す一部の光Ｌしか利用されてい
ない。そして、光学レンズにより集光できなかった光が
隣の光ファイバーなどに入射してしまう信号のクロスト
ークを抑える必要があるので、その光学経路中にアパー
チャーが形成されている光吸収マスクＡＭなどを形成し
て吸収させる必要がある。従って、上記の低いＮＡの光
学レンズを用いた場合においては、光ファイバーの光を
有効に利用することができないという欠点が存在する。

【０００９】また、図１９は、光学レンズを用いずに、
光ファイバーと、半導体レーザ、発光ダイオードおよび
面発光型の半導体レーザなどの発光素子を光学的に結合
する光結合装置の概略構成を示す模式図である。発光素
子基板２０に、複数個の発光ダイオード部（２２ａ，２
２ｂ）、あるいは半導体レーザや面発光型の半導体レー
ザなどの発光部が設けられた発光素子アレイ２およびコ
ア部４０の外周部にクラッド部４１が設けられた複数本
の光ファイバー（４ａ，４ｂ）が所定の位置に配置され
ており、発光素子アレイ２の各発光ダイオード部（２２
ａ，２２ｂ）から出射された光Ｌを光ファイバー（４
ａ，４ｂ）の端面である光入射部に結合させる。

【００１０】しかしながら、各発光ダイオード部（２２
ａ，２２ｂ）から出射した光は広がり角を有しているの
で、光ファイバー（４ａ，４ｂ）端面での反射光Ｌ_R は
隣あるいはさらにその隣の光ファイバーに入射する可能
性が高く、信号のクロストークの原因となってしまうと
ともに、光の利用効率を高くすることが容易ではない。

【００１１】一方、光ファイバーを光の出射側に用いた
場合も同様の問題が生じている。図２０は、拡散現象な
どにより形成された光学レンズを用いて、光ファイバー
と、フォトダイオードなどの受光素子を光学的に結合す
る光結合装置の概略構成を示す模式図である。受光素子
基板５０にフォトダイオード部５１などの受光部が設け
られた受光素子５ａ、レンズ基板１０に拡散現象により
形成された光学レンズとなる凸部１１を有する光学レン
ズ１ａ、および、コア部４０の外周部にクラッド部４１
が設けられた光ファイバー４が所定の位置に配置されて
いる。光学レンズとなる凸部１１により、光ファイバー
４の端面である光出射部から出射された光Ｌを受光素子
５ａのフォトダイオード部５１に結合させる。

【００１２】上記のように、拡散現象により形成した光
学レンズはＮＡが小さいため、図２０に示すように、光
ファイバー４から出射された光を受光素子５ａのフォト
ダイオード部５１に投影するためには、光ファイバー４
と光学レンズとの距離を空けなくてはならないので、光
ファイバー４から出射した光の一部しか集光できないこ
ととなってしまう。即ち、破線で示す全光Ｌ_W の内の実
線で示す一部の光Ｌしか利用されておらず、光学レンズ
により集光できなかった光が隣の受光部などに入射して
しまう信号のクロストークを抑える必要があるので、そ
の光学経路中にアパーチャーが形成されている光吸収マ
スクＡＭなどを形成して吸収させる必要がある。従っ
て、上記と同様に、上記の低いＮＡの光学レンズを用い
た場合においては、光ファイバーの光を有効に利用する
ことができない。

【００１３】また、図２１は、光学レンズを用いずに、
光ファイバーと、フォトダイオードなどの受光素子を光
学的に結合する光結合装置の概略構成を示す模式図であ
る。受光素子基板５０に複数個のフォトダイオード部
（５１ａ，５１ｂ）などの受光部が設けられた受光素子
アレイ５、およびコア部４０の外周部にクラッド部４１
が設けられた複数本の光ファイバー（４ａ，４ｂ）が所
定の位置に配置されており、光ファイバー（４ａ，４
ｂ）の端面である光出射部から出射された光Ｌを受光素
子アレイ５の各フォトダイオード部（５１ａ，５１ｂ）
に結合させる。

【００１４】しかしながら、光ファイバー（４ａ，４
ｂ）端面から出射した光は広がり角を有しているので、
各フォトダイオード部（５１ａ，５１ｂ）での反射光Ｌ
_R は隣あるいはさらにその隣の光ファイバーや受光部に
入射する可能性が高く、信号のクロストークの原因とな
ってしまうとともに、光の利用効率を高くすることが容
易ではない。

【００１５】本発明は上述の状況に鑑みてなされたもの
であり、従って本発明は、コストの抑制が可能で、光の
利用効率を高めることが可能である光結合装置を提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の光結合装置は、配列された複数の光出射部
から光を出射する光出射部材と、複数の光入射部を有
し、上記光出射部に対応するように配列された光入射部
材と、複数の光学レンズ部が光学材料よりなるレンズ基
板に上記光出射部に対応するように配列して形成された
光学レンズアレイとを有し、上記光学レンズアレイによ
り、上記光出射部材の各光出射部から出射された光を対
応する上記光入射部材の各光入射部に結合させる。

【００１７】上記の本発明の光結合装置は、好適には、
上記光入射部材は、配列された複数本の光ファイバーで
あり、さらに好適には、上記光出射部材は、配列された
複数個の発光部を有する発光素子である。

【００１８】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記発光素子は、発光素子基板上に上記各発光部
が配列して形成されている。また、さらに好適には、上
記発光部、上記光ファイバーおよび上記光学レンズ部の
配列は、それぞれ直線状の配列である。また、さらに好
適には、上記発光部、上記光ファイバーおよび上記光学
レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の配列であ
る。また、さらに好適には、上記光ファイバーの配列
は、その外径が互いに接するような配列である。また、
さらに好適には、上記発光素子は、半導体レーザであ
る。

【００１９】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記発光部、上記光ファイバーおよび上記光学レ
ンズ部の配列は、それぞれ２次元の配列である。また、
さらに好適には、上記発光素子は、発光ダイオードであ
る。また、さらに好適には、上記発光素子は、面発光型
の半導体レーザである。

【００２０】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記光学レンズアレイの上記各光学レンズ部は、
上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸レンズで
ある。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイの
上記レンズ基板にアパーチャーが形成されている光吸収
体が形成されている。また、さたに好適には、上記光学
レンズアレイは、上記レンズ基板の平坦な面上に上記各
光学レンズ部が配列して形成されている。また、さらに
好適には、上記光学レンズアレイは、上記凸形状の上記
各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面との境
界部に溝が形成されている。

【００２１】上記の本発明の光結合装置は、好適には、
上記光出射部材は、配列された複数本の光ファイバーで
あり、さらに好適には、上記光入射部材は、配列された
複数個の受光部を有する受光素子である。

【００２２】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記受光素子は、受光素子基板上に上記各受光部
が配列して形成されている。また、さらに好適には、上
記光ファイバー、上記受光部および上記光学レンズ部の
配列は、それぞれ直線状の配列である。また、さらに好
適には、上記光ファイバー、上記受光部および上記光学
レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の配列であ
る。また、さらに好適には、上記光ファイバーの配列
は、その外径が互いに接するような配列である。また、
さらに好適には、上記光ファイバー、上記受光部および
上記光学レンズ部の配列は、それぞれ２次元の配列であ
る。また、さらに好適には、上記受光素子は、フォトダ
イオードである。

【００２３】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記光学レンズアレイの上記各光学レンズ部は、
上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸レンズで
ある。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイの
上記レンズ基板にアパーチャーが形成されている光吸収
体が形成されている。また、さらに好適には、上記光学
レンズアレイは、上記レンズ基板の平坦な面上に上記各
光学レンズ部が配列して形成されている。また、さらに
好適には、上記光学レンズアレイは、上記凸形状の上記
各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面との境
界部に溝が形成されている。

【００２４】上記の本発明の光結合装置は、好適には、
上記光入射部材および上記光出射部材の一部は、配列さ
れた複数本の光ファイバーであり、さらに好適には、上
記光出射部材の残部は、配列された複数個の発光部を有
する発光素子であり、上記光入射部材の残部は、配列さ
れた複数個の受光部を有する受光素子である。

【００２５】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記発光素子および受光素子として、同一の素子
基板上に上記各発光部および各受光部が配列して形成さ
れている。また、さらに好適には、上記発光部および受
光部、上記光ファイバーおよび上記光学レンズ部の配列
は、それぞれ直線状の配列である。また、さらに好適に
は、上記発光部および受光部、上記光ファイバーおよび
上記光学レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の
配列である。また、さらに好適には、上記光ファイバー
の配列は、その外径が互いに接するような配列である。
また、さらに好適には、上記発光部および受光部、上記
光ファイバーおよび上記光学レンズ部の配列は、それぞ
れ２次元の配列である。また、さらに好適には、上記発
光素子は、発光ダイオードである。また、さらに好適に
は、上記発光素子は、面発光型の半導体レーザである。
また、さらに好適には、上記受光素子は、フォトダイオ
ードである。

【００２６】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記光学レンズアレイの上記各光学レンズ部は、
上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸レンズで
ある。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイの
上記レンズ基板にアパーチャーが形成されている光吸収
体が形成されている。また、さらに好適には、上記光学
レンズアレイは、上記レンズ基板の平坦な面上に上記各
光学レンズ部が配列して形成されている。また、さらに
好適には、上記光学レンズアレイは、上記凸形状の上記
各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面との境
界部に溝が形成されている。

【００２７】上記の本発明の光結合装置は、好適には、
上記光学レンズアレイは、光学材料よりなるレンズ基板
上に、所定の光学レンズ部のパターンを有する複数個の
光学レンズ部の形状に対応する複数個のマスク層を形成
し、上記各マスク層と上記レンズ基板をエッチングによ
り同時に除去することで、上記各マスク層の形状を上記
レンズ基板に転写し、複数個の光学レンズ部の形状とし
た光学レンズアレイである。

【００２８】上記の本発明の光結合装置は、さらに好適
には、上記光学レンズアレイは、上記複数個のマスク層
を形成した後、上記各マスク層の形状を表面積が小さく
なるように変形させて形成した光学レンズアレイであ
る。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイは、
熱処理を行うことにより上記各マスク層の形状を表面積
が小さくなるように変形させて形成した光学レンズアレ
イである。また、さらに好適には、上記光学レンズアレ
イは、上記マスク層材料として感熱性材料を露光および
現像することで上記所定の光学レンズ部のパターンを有
する複数個の光学レンズ部の形状に対応するように形成
して得た光学レンズアレイである。また、さらに好適に
は、上記光学レンズアレイは、上記マスク層の材料のガ
ラス転移温度よりも高い温度の熱処理により上記各マス
ク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて得た
光学レンズアレイである。また、さらに好適には、上記
光学レンズアレイは、上記マスク層の材料の炭化温度よ
りも低い温度の熱処理により上記各マスク層の形状を表
面積が小さくなるように変形させて得た光学レンズアレ
イである。また、さらに好適には、上記光学レンズアレ
イは、上記マスク層の材料の室温よりも高い温度の熱処
理により上記各マスク層の形状を表面積が小さくなるよ
うに変形させて得た光学レンズアレイである。また、さ
らに好適には、上記光学レンズアレイは、上記各マスク
層と上記レンズ基板をドライエッチングにより同時に除
去して得た光学レンズアレイである。

【００２９】上記の本発明の光結合装置は、複数の光学
レンズ部が光学材料よりなるレンズ基板に上記光出射部
に対応するように配列して形成された光学レンズアレイ
により、光出射部材の配列された複数の光出射部から出
射された光を対応する光入射部材の複数の光入射部に結
合させる。光学レンズアレイを用いることで、光結合装
置の部品数を減らしてコストの抑制が可能であり、特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レ
ンズアレイなどの光学レンズアレイを用いているので、
光の利用効率を高めることが可能である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光結合装置の
実施の形態について、図面を参照して説明する。

【００３１】第１実施形態 図１は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。同一の発光素子基板２０に複数個（図面
上４個）のファブリペロー型の半導体レーザ（２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）が設けられた発光素子アレイ
２、複数個（図面上４個）の光学レンズを構成する凸部
（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）が光学材料よりな
るレンズ基板１０の一方の面１０ａに各半導体レーザ部
（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）に対応するように
配列して形成された光学レンズアレイ１、および、コア
部４０の外周部にクラッド部４１が設けられ、各半導体
レーザ部（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）に対応す
るように配列された複数本（図面上４本）の光ファイバ
ー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）が、それぞれ所定の位置
に配置されている。

【００３２】光学レンズアレイ１の各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は光学レンズとして機能し、発
光素子アレイ２の対応する各半導体レーザ部（２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）から出射された各光Ｌが対応
する光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の端面で
ある光入射部に結合される。

【００３３】図２（ａ）は、上記の光結合装置における
光学レンズアレイ１の平面図であり、図２（ｂ）は図２
（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図であり、図２（ｃ）
は図２（ｂ）中のＢ部の拡大断面図である。溶融石英や
等方性の酸化シリコンなどの光学材料からなり、平坦な
表面を有するレンズ基板１０の一方の面１０ａに、複数
個の光学レンズとして機能する凸部（１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄ）がレンズ基板１０と一体にそれぞれ設
けられ、光学レンズアレイ１を構成している。

【００３４】上記の光学レンズアレイ１において、各光
学レンズとして機能する凸部（１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄ）は、例えば曲率が１００μｍ程度、高さが
例えば２０〜２５μｍ程度であり、各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）とレンズ基板１０の境界は略円
形状であって、その直径は例えば１００μｍ程度であ
り、各凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）のピッ
チは例えば１２５μｍ程度である。

【００３５】上記の光学レンズアレイ１において、図２
（ｃ）に示すように、レンズ基板１０と光学レンズとな
る各凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の略円形
状の境界に沿って溝Ｔが形成されている。上記の光学レ
ンズアレイ１は、上記の溝Ｔが形成されているので、各
光学レンズとなる凸部の位置確認が非常に容易となって
いる。平坦な表面を有するレンズ基板１０上に各光学レ
ンズとなる凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）が
設けられていることも、光結合装置などの組み立て時に
おける位置合わせを容易にしている。

【００３６】上記の光結合装置において用いられる光学
レンズアレイの製造方法について説明する。まず、図３
（ａ）に示すように、溶融石英や等方性の酸化シリコン
などの光学材料からなるレンズ基板１０の平坦な表面上
に、例えばスピン塗布などにより、感光性材料であるフ
ォトレジスト膜からなるマスク層ＭＳを、例えば２０μ
ｍなどの所定の膜厚で成膜する。

【００３７】次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程により、露光および現像を行って、１
か所のレンズ形成領域あたり、例えば直径が１００μｍ
程度の円形状の範囲のレジスト膜を１２５μｍ程度のピ
ッチで残すようにパターン化して、図面上４つのマスク
層（ＭＳａ，ＭＳｂ，ＭＳｃ，ＭＳｄ）とする。

【００３８】次に、図４（ｃ）に示すように、例えば１
２０℃で３０分の熱処理を施し、マスク層の形状を表面
積が小さくなるように変形させ、表面が曲面となってい
るマスク層（ＭＳａ’，ＭＳｂ’，ＭＳｃ’，ＭＳ
ｄ’）とする。

【００３９】次に、図４（ｄ）に示すように、例えばレ
ンズ基板１０とマスク層（ＭＳａ’，ＭＳｂ’，ＭＳ
ｃ’，ＭＳｄ’）に対する選択比が略同等となる条件
の、例えば、ＮＬＤ(Magnetic Neutral Loop Discharge
Plasma)装置（参考文献：H.Tsuboi, M.Itoh, M.Tanab
e, T.Hayashi and T.Uchida: Jpn. J. Appl. Phys.34(1
995),2476）という高密度プラズマ源を用いたプラズマ
エッチング処理を用いたリアクティブエッチング（ＲＩ
Ｅ）などのドライエッチング処理などにより、マスク層
（ＭＳａ’，ＭＳｂ’，ＭＳｃ’，ＭＳｄ’）とレンズ
基板１０を同時にエッチング除去して、マスク層（ＭＳ
ａ’，ＭＳｂ’，ＭＳｃ’，ＭＳｄ’）の形状をレンズ
基板１０に転写し、４個の光学レンズとなる凸部（１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）とする。

【００４０】上記のようにして形成された４個の光学レ
ンズとなる凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）
は、曲率が１００μｍ程度、高さが例えば２０〜２５μ
ｍ程度であり、各凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ）とレンズ基板１０の境界は略円形状であって、その
直径は例えば１００μｍ程度とすることができる。ま
た、各凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）のピッ
チを例えば１２５μｍ程度とすることができる。

【００４１】また、上記の光学レンズアレイの製造方法
によれば、金型が不要であり、光学レンズを一度に大量
に作製することができる。上述した図４（ｄ）の加工工
程においては、高密度プラズマ源を用いたプラズマエッ
チング装置としてＮＬＤ装置を用いた例を示したが、本
発明においては、ＮＬＤ装置のほかＩＣＰ(Inductively
Coupled Plasma)装置（参考文献：J.Hopwood, Plasma
Source Sci. & Technol.1(1992)109. およびT.Fukasaw
a, A.Nakamura, H.Shindo and Y.Horiike: Jpn. J. App
l. Phys.33(1994)2139 ）を用いた高密度プラズマ源を
用いたプラズマエッチング装置などを用いることも可能
である。

【００４２】上記の熱処理温度とマスク層材料（レジス
ト膜）のガラス転移点との関係について、以下に説明す
る。上記の工程において、フォトレジスト膜などからな
るマスク層の表面を、熱処理により光学的になめらかな
面となる程度に丸くさせるには、熱処理温度をマスク層
材料のガラス転移点よりも高くすることが好ましい。例
えば、熱処理温度をガラス転移温度よりも４０℃以上高
く設定することで、１時間以内にマスク材料を丸く変形
させることができるので、高効率の製造を行うことがで
きる。

【００４３】さらには、ドライエッチングなどの製法に
よりマスクの形状を光学レンズに形成しようとする場合
には、上述したように熱処理後のマスク層材料が変質し
ていないことが必要であることから、熱処理温度をマス
ク層材料の炭化温度よりも低くするなど、熱処理温度が
マスク層材料が変質しない温度であるという条件が必要
となる。変質が生じると、マスク材料のエッチングレー
トが不均一になってしまうので、マスク材料の形状に対
応する形状を基板に転写させるときに、形状が乱れてし
まうことになる。例えば、２００℃以上の熱処理を行う
とマスク材料が変質してしまう（いわゆる焼けつき）を
起こしてしまうが、例えば１１０〜１５０℃の範囲の熱
処理を行うことにより上記の変質を回避することができ
る。

【００４４】また、マスク層が形成された状態で基板を
保持している間にマスク層が変形してしまうと、プロセ
スの再現性が容易でなくなるので、マスク層材料のガラ
ス転移点は、保存温度（室温）よりも高いことが好まし
い。さらに、ドライエッチング工程中にマスク層が変形
してしまうとプロセスの再現性が容易でなくなるので、
マスク層材料のガラス転移点は、加工プロセス温度（室
温付近）よりも高いことが好ましい。

【００４５】ここで、上記の熱処理において、図３
（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、熱処理前後での
レンズ基板１０とマスク層（ＭＳａ〜ＭＳｄ，ＭＳａ’
〜ＭＳｄ’）の境界Ｍの位置は変動しておらず、従っ
て、境界Ｍの位置は感光性材料であるマスク層を露光す
る際に用いるフォトマスクにより規定される。露光用フ
ォトマスクは光学レンズのサイズに対して非常に高精細
に制御されて形成されており、従って光学レンズの位置
をきわめて高精度な位置に形成することができる。

【００４６】また、上記のようにして形成される本実施
形態に用いられる光学レンズアレイの光学レンズとなる
凸部の高さは、マスク層材料（レジスト膜）の膜厚によ
り規定することができ、光学レンズの曲率はマスク層材
料（レジスト膜）の径や膜厚などから規定することがで
きる。従って、従来の配列が可能な光学レンズに比較し
て、集光性能が高く、ＮＡの高いレンズとすることがで
きる。

【００４７】また、光学レンズアレイとしては、個々の
光学レンズとなる凸部の間隔（ピッチ）が設計上重要と
なるが、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すマス
ク層（ＭＳａ〜ＭＳｄ）のパターン形成におけるマスク
層の間隔（ピッチ）が、そのまま、図４（ｃ）における
熱処理後の表面が曲面となったマスク層（ＭＳａ’〜Ｍ
Ｓｄ’）の間隔（ピッチ）として、さらに図４（ｄ）に
おけるエッチング処理後に得られる光学レンズとなる凸
部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の間隔（ピッ
チ）として保存される。即ち、個々の光学レンズの間隔
（ピッチ）を露光用フォトマスクにより規定することが
でき、光学レンズ同士の相互の位置を高精度に制御して
形成することができる。

【００４８】上記のドライエッチング処理において、レ
ンズ基板１０と光学レンズとなる凸部（１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の境界に沿って溝Ｔが形成される
ことになる。以下に、溝Ｔが形成される原理を簡単に説
明する。熱処理工程において基板とマスク層との境界が
移動せず、マスク層材料はその表面積が少なくなるよう
に変形することから、図４（ｃ）に示すように、その断
面が略半円形状となる。即ち、マスク層（ＭＳａ’，Ｍ
Ｓｂ’，ＭＳｃ’，ＭＳｄ’）とレンズ基板１０の接触
位置においては、加工される材質が異なることに加え
て、マスク層（ＭＳａ’，ＭＳｂ’，ＭＳｃ’，ＭＳ
ｄ’）表面の傾斜角度が最大となる。このため、ドライ
エッチング工程において、加工に寄与するプラズマ密度
の不連続が生じ、境界Ｍ近傍におけるレンズ基板１０に
対して上記の溝Ｔが形成されることになる。上記の本実
施形態により作製した光学レンズは、上記の溝Ｔが形成
されているので、光学レンズの位置確認が非常に容易と
なっている。

【００４９】上記の本実施形態に係る光結合装置は、レ
ンズ基板上に光学レンズとなる凸部が配列した光学レン
ズアレイ用いて、発光素子から出射される光を光ファイ
バーと結合させることができる。これにより、ボールレ
ンズを用いる場合において使用していた凹部および溝が
形成された光ファイバー実装基板を用いる必要がなくな
って部品点数を減らせることができる。高価な部品であ
る光ファイバー実装基板自体を使用しないことと、部品
数を減らすことにより、光結合装置の低コスト化が可能
となる。

【００５０】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、高ＮＡの光学レンズがレンズ基板上に配
列されたものとすることができる。この場合、高ＮＡの
光学レンズであり、ボールレンズのように高い集光特性
にて発光素子から出射される光を光ファイバーと結合さ
せて、光の利用効率を高めることが可能である。また、
この高ＮＡの光学レンズが集積されているので、クロス
トークの問題を発生させることなく、狭いピッチにて配
列を行うことができる。

【００５１】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、レジスト膜であるマスク層の露光現像工
程がレンズ基板上における光学レンズの位置を決定する
工程となり、光学レンズの配列を高精度に位置決めする
ことが可能である。従って、光学レンズと発光素子の配
列ピッチを一致させることが容易であり、複数の発光素
子や複数の光ファイバーなどに対して、複数の光学レン
ズを同時に容易かつ高精度に位置合わせすることができ
る。また、複数の発光素子や複数の光ファイバーなどを
光学的に結合させるにもかかわらず、工程数を増加させ
ないで組立を行うことができることとなる。

【００５２】また、従来のボールレンズを基板上に形成
された孔に配列し、光ファイバーを基板上に形成された
溝に配列する方法においては、接着剤の塗布などを行う
ための作業空間や、ボールレンズなどをクランプするた
めの作業空間が必要であったが、上記の本実施形態の光
結合装置においては、レンズ基板上に配列された光学レ
ンズは、レジスト膜のマスク層を用いた露光現像工程を
用いて配列されているので、従来必要であった作業空間
をもうける必要がなく、より狭いピッチでの配列が可能
となる。

【００５３】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。

【００５４】第２実施形態 図５は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第１実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なってい
る。同一の発光素子基板２０に複数個（図面上４個）の
ファブリペロー型の半導体レーザ（２１ａ，２１ｂ，２
１ｃ，２１ｄ）が設けられた発光素子アレイ２、光学材
料よりなるレンズ基板１０の一方の面１０ａに形成され
た凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と他方の面
１０ｂに形成された凸部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１
２ｄ）から構成される複数個（図面上４個）の光学レン
ズが、各半導体レーザ部（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２
１ｄ）に対応するように配列して形成された光学レンズ
アレイ１、および、コア部４０の外周部にクラッド部４
１が設けられ、各半導体レーザ部（２１ａ，２１ｂ，２
１ｃ，２１ｄ）に対応するように配列された複数本（図
面上４本）の光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）
が、それぞれ所定の位置に配置されている。

【００５５】レンズ基板１０の一方の面１０ａに形成さ
れた凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と他方の
面１０ｂに形成された凸部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
１２ｄ）から構成される光学レンズアレイ１の各光学レ
ンズにより、発光素子アレイ２の対応する各半導体レー
ザ部（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）から出射され
た各光Ｌが対応する光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄ）の端面である光入射部に結合される。

【００５６】上記の光学レンズアレイ１は、図２に示す
光学レンズアレイにおいて、レンズ基板１０の一方の面
１０ａに形成された凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄ）の他に、これに位置合わせをして他方の面１０ｂ
にさらなる凸部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）が
形成されている形状である。第１実施形態に係る光結合
装置に用いている光学レンズアレイの光学レンズと同様
に高精度に形成されており、かつ、第１実施形態に係る
光結合装置に用いている光学レンズアレイの光学レンズ
よりもさらに集光特性が高められて、高ＮＡとなってい
る。

【００５７】本実施形態に係る光学レンズアレイは、上
述した第１実施形態に係る光学レンズアレイの形成方法
におけるレンズ基板の片面に光学レンズを構成する凸部
を形成する工程をレンズ基板に両面に対して２回繰り返
すことにより形成することができる。

【００５８】上記の光学レンズアレイを用いると、光学
レンズの焦点距離を第１実施形態に係る光学レンズアレ
イより近い距離とすることができる。即ち、光学レンズ
が形成されたレンズ基板と発光素子が形成された発光素
子基板との距離、さらには光ファイバーの端面から発光
素子基板までの距離を短くすることができる。これによ
り、光結合装置の厚さ方向を薄くすることができるとい
う利点を有する。

【００５９】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。

【００６０】第３実施形態 図６は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第１実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、発光素子アレイが発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）を複数個配列したものであり、光学レンズアレイ
にアパーチャーが形成されている光吸収マスクが設けら
れていることが異なっている。同一の発光素子基板２０
に複数個（図面上４個）の発光ダイオード部（２２ａ，
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）が設けられた発光素子アレイ
２、複数個（図面上４個）の光学レンズを構成する凸部
（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）が光学材料よりな
るレンズ基板１０の一方の面１０ａに各発光ダイオード
部（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）に対応するよう
に配列して形成された光学レンズアレイ１、および、コ
ア部４０の外周部にクラッド部４１が設けられ、各発光
ダイオード部（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）に対
応するように配列された複数本（図面上４本）の光ファ
イバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）が、それぞれ所定の
位置に配置されている。

【００６１】光学レンズアレイ１の各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は光学レンズとして機能し、発
光素子アレイ２の対応する各発光ダイオード部（２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）から出射された各光Ｌが
対応する光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の端
面である光入射部に結合される。ここで、光学レンズア
レイ１のレンズ基板１０には、光通過部分にアパーチャ
ーが形成されている光吸収マスクＡＭが形成されてお
り、このことを除いて、光学レンズアレイ１は図２に示
す光学レンズアレイと同様の形状を有し、高ＮＡかつ高
精度な光学レンズアレイであり、第１実施形態において
説明した方法により形成可能である。

【００６２】発光ダイオードを発光素子として用いた場
合、発光素子自体がそれら発光素子を形成している発光
素子基板の主面の法線方向に光が出射される特性を有し
ていることから、フォトマスクを用いた露光現像工程を
用いて形成されているので、それらの配列ピッチを一致
させることが容易であり、組立工程は素子の個数が多く
ても工数を増加させないで組立を行うことができるとい
う上記第１実施形態の効果に加えて、発光素子アレイが
板状の部品であり、複数の光学レンズはフォトマスクを
用いた露光現像工程を用いて形成されているので、光学
レンズが形成されたレンズ基板と発光素子が形成されて
いる発光素子基板との位置合わせはそれぞれの基板を平
行に配置することで、ほぼ光学的な平行度をあわせるこ
とができるという効果を得ることができる。

【００６３】また、発光ダイオードは、発光素子基板内
において２次元の配列を行うことが可能であるので、上
記第１の実施形態の場合に比較して、小型化、ファイバ
ー数の増加（転送データの向上）などが容易に行えるこ
ととなる。

【００６４】また、従来の光学レンズが複数配置された
光学レンズアレイを用いた方法において、発光ダイオー
ドを光源とする場合には、発光ダイオードは出射される
光の広がり角が広かったために、集光特性がよくないこ
とによる効率の低下、クロストークの増加が危惧される
ことからマルチ配列が困難であったが、本実施形態の光
結合装置においては、光学レンズの集光特性が高い（Ｎ
Ａが高い）ために、光の利用効率を高めた上で、比較的
狭いピッチでの配列を可能にすることが可能となった。

【００６５】また、第１実施形態の光結合装置において
は、発光素子としてファブリペロー型の半導体レーザを
複数個配列した発光素子アレイが用いられているが、こ
の場合と比較して、本実施形態の発光ダイオードを複数
個配列した発光素子アレイを用いる場合は、発光素子ア
レイの作製コストが低く、また、製造時の歩留まりも高
いので、一般家庭用の光結合装置に適している。

【００６６】本実施形態の光結合装置においては、光学
レンズアレイを構成するレンズ基板にアパーチャーが形
成されている光吸収マスクが形成されており、部品点数
の低減および実装工数の低減を達成しつつ、発光ダイオ
ードから出射した光が光ファイバーに入射するまでの間
の光路中にアパーチャーが形成されている光吸収マスク
を配置することにより、近接する光ファイバーの信号の
クロストークをより低減させることができる。

【００６７】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。

【００６８】第４実施形態 図７は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第３実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、発光素子アレイが面発光の半導体レー
ザを複数個配列したものであることが異なっている。同
一の発光素子基板２０に複数個（図面上４個）の面発光
の半導体レーザ部（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）
が設けられた発光素子アレイ２、複数個（図面上４個）
の光学レンズを構成する凸部（１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄ）が光学材料よりなるレンズ基板１０の一方
の面１０ａに各面発光の半導体レーザ部（２３ａ，２３
ｂ，２３ｃ，２３ｄ）に対応するように配列して形成さ
れた光学レンズアレイ１、および、コア部４０の外周部
にクラッド部４１が設けられ、各面発光の半導体レーザ
部（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）に対応するよう
に配列された複数本（図面上４本）の光ファイバー（４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）が、それぞれ所定の位置に配置
されている。

【００６９】光学レンズアレイ１の各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は光学レンズとして機能し、発
光素子アレイ２の対応する各面発光の半導体レーザ部
（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）から出射された各
光Ｌが対応する光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）の端面である光入射部に結合される。ここで、光学
レンズアレイ１のレンズ基板１０には、第３実施形態に
係る光学レンズアレイと同様に、アパーチャーが形成さ
れている光吸収マスクＡＭが形成されている。

【００７０】本実施形態に係る光結合装置によれば、第
３実施形態の光結合装置と同様の効果を得ることが可能
であり、光学レンズアレイを用いることで、光結合装置
の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特に、
光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パターン
のマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さくなる
ように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチングに
より同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レンズ
アレイを用いているので、光の利用効率を高めることが
可能である。

【００７１】第５実施形態 図８は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第１実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、光出射側は光ファイバーとなり、光入
射側がフォトダイオードを複数個配列した受光素子アレ
イとなっていることが異なっている。コア部４０の外周
部にクラッド部４１が設けられて配列された複数本（図
面上４本）の光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）、複数個（図面上４個）の光学レンズを構成する凸
部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）が光学材料より
なるレンズ基板１０の一方の面１０ａに各光ファイバー
（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対応するように配列して
形成された光学レンズアレイ１、および、同一の受光素
子基板５０に複数個（図面上４個）のフォトダイオード
部（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）が各光ファイバ
ー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対応するように配列し
て設けられた受光素子アレイ５が、それぞれ所定の位置
に配置されている。

【００７２】光学レンズアレイ１の各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は光学レンズとして機能し、対
応する光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）から出
射された各光Ｌが受光素子アレイ５の対応する各フォト
ダイオード部（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）であ
る光入射部に結合され、各光ファイバーを導波してきた
光量の時間的変化（信号）は、対応する各フォトダイオ
ード部（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）により電気
信号に変換される。ここで、光学レンズアレイ１は図２
に示す光学レンズアレイと同様の形状を有し、高ＮＡか
つ高精度な光学レンズアレイであり、第１実施形態にお
いて説明した方法により形成可能である。

【００７３】上記の本実施形態に係る光結合装置は、レ
ンズ基板上に光学レンズとなる凸部が配列した光学レン
ズアレイ用いて、光ファイバーから出射される光を受光
素子と結合させることができる。これにより、ボールレ
ンズを用いる場合において使用していた凹部および溝が
形成された光ファイバー実装基板を用いる必要がなくな
って部品点数を減らせることができる。高価な部品であ
る光ファイバー実装基板自体を使用しないことと、部品
数を減らすことにより、光結合装置の低コスト化が可能
となる。

【００７４】また、本実施形態に係る光学レンズアレイ
は、高ＮＡの光学レンズがレンズ基板上に配列されたも
のとすることができる。この場合、高ＮＡの光学レンズ
であり、ボールレンズのように高い集光特性にて光ファ
イバーから出射される光を受光素子と結合させて、光の
利用効率を高めることが可能である。また、この高ＮＡ
の光学レンズが集積されているので、クロストークの問
題を発生させることなく、狭いピッチにて配列を行うこ
とができる。

【００７５】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、レジスト膜であるマスク層の露光現像工
程がレンズ基板上における光学レンズの位置を決定する
工程となり、光学レンズの配列を高精度に位置決めする
ことが可能である。従って、光学レンズと受光素子の配
列ピッチを一致させることが容易であり、複数の受光素
子や複数の光ファイバーなどに対して、複数の光学レン
ズを同時に容易かつ高精度に位置合わせすることができ
る。また、複数の受光素子や複数の光ファイバーなどを
光学的に結合させるにもかかわらず、工程数を増加させ
ないで組立を行うことができることとなる。

【００７６】また、受光素子アレイが板状の部品であ
り、複数の光学レンズはフォトマスクを用いた露光現像
工程を用いて形成されているので、光学レンズが形成さ
れたレンズ基板と受光素子が形成されている受光素子基
板との位置合わせはそれぞれの基板を平行に配置するこ
とで、ほぼ光学的な平行度をあわせることができるとい
う効果を得ることができる。

【００７７】また、従来のボールレンズを基板上に形成
された孔に配列し、光ファイバーを基板上に形成された
溝に配列する方法においては、接着剤の塗布などを行う
ための作業空間や、ボールレンズなどをクランプするた
めの作業空間が必要であったが、上記の本実施形態の光
結合装置においては、レンズ基板上に配列された光学レ
ンズは、レジスト膜のマスク層を用いた露光現像工程を
用いて配列されているので、従来必要であった作業空間
をもうける必要がなく、より狭いピッチでの配列が可能
となる。

【００７８】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。

【００７９】第６実施形態 図９は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示す
模式図である。実質的に第５実施形態に係る光結合装置
と同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なってい
る。コア部４０の外周部にクラッド部４１が設けられて
配列された複数本（図面上４本）の光ファイバー（４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、光学材料よりなるレンズ基板
１０の一方の面１０ａに形成された凸部（１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と他方の面１０ｂに形成された凸
部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）から構成される
複数個（図面上４個）の光学レンズが、各光ファイバー
（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対応するように配列して
形成された光学レンズアレイ１、および、同一の受光素
子基板５０に複数個（図面上４個）のフォトダイオード
部（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）が各光ファイバ
ー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対応するように配列し
て設けられた受光素子アレイ５が、それぞれ所定の位置
に配置されている。

【００８０】レンズ基板１０の一方の面１０ａに形成さ
れた凸部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と他方の
面１０ｂに形成された凸部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
１２ｄ）から構成される光学レンズアレイ１の各光学レ
ンズにより、光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）
から出射された各光Ｌが受光素子アレイ５の対応する各
フォトダイオード部（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１
ｄ）である光入射部に結合される。

【００８１】上記の光学レンズアレイ１は、第２実施形
態に係る光学レンズアレイと同様の形状であって、第５
実施形態に係る光学レンズアレイにおいて、レンズ基板
１０の一方の面１０ａに形成された凸部（１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の他に、これに位置合わせをして
他方の面１０ｂにさらなる凸部（１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄ）が形成されている形状であり、第５実施形
態に係る光学レンズアレイと同様に高精度に形成されて
おり、かつ、第５実施形態に係る光学レンズアレイの光
学レンズよりもらに集光特性が高められて、高ＮＡとな
っている。本実施形態に係る光学レンズアレイは、第２
実施形態に係る光学レンズアレイと同様に、レンズ基板
の片面に光学レンズを構成する凸部を形成する工程をレ
ンズ基板に両面に対して２回繰り返すことにより形成す
ることができる。

【００８２】上記の光学レンズアレイを用いると、光学
レンズの焦点距離を第５実施形態に係る光学レンズアレ
イより近い距離とすることができる。即ち、光学レンズ
が形成されたレンズ基板と受光素子が形成された受光素
子基板との距離、さらには光ファイバーの端面から受光
素子基板までの距離を短くすることができる。これによ
り、光結合装置の厚さ方向を薄くすることができるとい
う利点を有する。

【００８３】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。

【００８４】第７実施形態 図１０は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示
す模式図である。実質的に第５実施形態に係る光結合装
置と同様であるが、光学レンズアレイにアパーチャーが
形成されている光吸収マスクが設けられていることが異
なっている。コア部４０の外周部にクラッド部４１が設
けられて配列された複数本（図面上４本）の光ファイバ
ー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、複数個（図面上４個）
の光学レンズを構成する凸部（１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄ）が光学材料よりなるレンズ基板１０の一方
の面１０ａに各光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）に対応するように配列して形成された光学レンズア
レイ１、および、同一の受光素子基板５０に複数個（図
面上４個）のフォトダイオード部（５１ａ，５１ｂ，５
１ｃ，５１ｄ）が各光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄ）に対応するように配列して設けられた受光素子ア
レイ５が、それぞれ所定の位置に配置されている。

【００８５】光学レンズアレイ１の各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は光学レンズとして機能し、光
ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）から出射された
各光Ｌが受光素子アレイ５の対応する各フォトダイオー
ド部（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）である光入射
部に結合され、各光ファイバーを導波してきた光量の時
間的変化（信号）は、対応する各フォトダイオード部
（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）により電気信号に
変換される。ここで、光学レンズアレイ１のレンズ基板
１０には、光通過部分にアパーチャーが形成されている
光吸収マスクＡＭが形成されている。

【００８６】本実施形態の光結合装置においては、光学
レンズアレイを構成するレンズ基板にアパーチャーが形
成されている光吸収マスクが形成されており、部品点数
の低減および実装工数の低減を達成しつつ、光ファイバ
ーから出射した光が受光素子に入射するまでの間の光路
中にアパーチャーが形成されている光吸収マスクを配置
することにより、近接する光ファイバーの信号のクロス
トークをより低減させることができる。

【００８７】本実施形態に係る光結合装置によれば、光
学レンズアレイを用いることで、光結合装置の部品数を
減らしてコストの抑制が可能である。特に、光学レンズ
アレイとしてレンズ基板上に、所定パターンのマスク層
を形成し、熱処理により表面積が小さくなるように変形
させ、マスク層とレンズ基板をエッチングにより同時に
除去する方法で形成した高ＮＡの光学レンズアレイを用
いているので、光の利用効率を高めることが可能であ
る。

【００８８】第８実施形態 図１１は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示
す模式図である。実質的に第１実施形態に係る光結合装
置と同様であるが、光ファイバーとして、光出射側とな
る光ファイバーと、光入射側となる光ファイバーとが配
列されており、光出射側となる光ファイバーに対しては
受光素子が、光入射側となる光ファイバーに対しては発
光素子が、同一の素子基板上に配列して形成されている
ことが異なる。コア部４０の外周部にクラッド部４１が
設けられて配列された複数本（図面上４本）の光ファイ
バー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、複数個（図面上４
個）の光学レンズを構成する凸部（１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，１１ｄ）が光学材料よりなるレンズ基板１０の一
方の面１０ａに各光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）に対応するように配列して形成された光学レンズア
レイ１、および、同一の素子基板６０に複数個（図面上
２個）の発光ダイオード部（６１ａ，６１ｃ）と複数個
（図面上２個）のフォトダイオード部（６２ｂ，６２
ｄ）が各光ファイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対
応するように配列して設けられた発光受光素子アレイ６
が、それぞれ所定の位置に配置されている。

【００８９】光学レンズアレイ１の各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は光学レンズとして機能し、発
光受光素子アレイ６の対応する各発光ダイオード部（６
１ａ，６１ｃ）から出射された各光Ｌが対応する光ファ
イバー（４ａ，４ｃ）の端面である光入射部に結合され
るとともに、対応する光ファイバー（４ｂ，４ｄ）から
出射された各光Ｌが発光受光素子アレイ６の対応する各
フォトダイオード部（６２ｂ，６２ｄ）である光入射部
に結合され、各光ファイバーを導波してきた光量の時間
的変化（信号）は、対応する各フォトダイオード部（６
２ｂ，６２ｄ）により電気信号に変換される。ここで、
光学レンズアレイ１は図２に示す光学レンズアレイと同
様の形状を有し、高ＮＡかつ高精度な光学レンズアレイ
であり、第１実施形態において説明した方法により形成
可能である。

【００９０】上記の本実施形態に係る光結合装置は、レ
ンズ基板上に光学レンズとなる凸部が配列した光学レン
ズアレイ用いて、発光ダイオードから出射される光を光
ファイバーと結合させ、かつ、光ファイバーから出射さ
れる光をフォトダイオードと結合させることができる。
これにより、ボールレンズを用いる場合において使用し
ていた凹部および溝が形成された光ファイバー実装基板
を用いる必要がなくなって部品点数を減らせることがで
きる。高価な部品である光ファイバー実装基板自体を使
用しないことと、部品数を減らすことにより、光結合装
置の低コスト化が可能となる。

【００９１】また、本実施形態に係る光学レンズアレイ
は、高ＮＡの光学レンズがレンズ基板上に配列されたも
のとすることができる。この場合、高ＮＡの光学レンズ
であり、ボールレンズのように高い集光特性にて、発光
素子から出射される光を光ファイバーと結合させあるい
は、光ファイバーから出射される光を受光素子と結合さ
せて、光の利用効率を高めることが可能である。また、
この高ＮＡの光学レンズが集積されているので、クロス
トークの問題を発生させることなく、狭いピッチにて配
列を行うことができる。

【００９２】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、レジスト膜であるマスク層の露光現像工
程がレンズ基板上における光学レンズの位置を決定する
工程となり、光学レンズの配列を高精度に位置決めする
ことが可能である。従って、光学レンズと発光素子およ
び受光素子の配列ピッチを一致させることが容易であ
り、複数の発光素子および受光素子や複数の光ファイバ
ーなどに対して、複数の光学レンズを同時に容易かつ高
精度に位置合わせすることができる。また、複数の発光
素子および受光素子や複数の光ファイバーなどを光学的
に結合させるにもかかわらず、工程数を増加させないで
組立を行うことができることとなる。

【００９３】また、発光素子として発光ダイオードを用
い、受光素子としてフォトダイオードを用いおり、発光
素子自体がそれら素子基板の主面の法線方向に光が出射
される特性を有しており、受光素子は基板の主面の法線
方向からの光に対して優れた感度の受光素子とすること
が容易であり、そしてさらには、フォトマスクを用いた
露光現像工程を用いて形成されていることからそれらの
配列ピッチを制御することが容易であるので、組立工程
は素子の個数が多くても工数を増加させないで組立を行
うことができることとなる効果に加えて、発光受光素子
アレイが板状の部品であり、複数の光学レンズはフォト
マスクを用いた露光現像工程を用いて形成されているの
で、光学レンズが形成されたレンズ基板と発光素子およ
び受光素子が形成されている素子基板との位置合わせは
それぞれの基板を平行に配置することで、ほぼ光学的な
平行度をあわせることができる。

【００９４】また、従来のボールレンズを基板上に形成
された孔に配列し、光ファイバーを基板上に形成された
溝に配列する方法においては、接着剤の塗布などを行う
ための作業空間や、ボールレンズなどをクランプするた
めの作業空間が必要であったが、上記の本実施形態の光
結合装置においては、レンズ基板上に配列された光学レ
ンズは、レジスト膜のマスク層を用いた露光現像工程を
用いて配列されているので、従来必要であった作業空間
をもうける必要がなく、より狭いピッチでの配列が可能
となる。

【００９５】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。

【００９６】第９実施形態 図１２は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示
す模式図である。実質的に第８実施形態に係る光結合装
置と同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なって
いる。コア部４０の外周部にクラッド部４１が設けられ
て配列された複数本（図面上４本）の光ファイバー（４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、光学材料よりなるレンズ基板
１０の一方の面１０ａに形成された凸部（１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と他方の面１０ｂに形成された凸
部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）から構成される
複数個（図面上４個）の光学レンズが、各光ファイバー
（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対応するように配列して
形成された光学レンズアレイ１、および、同一の素子基
板６０に複数個（図面上２個）の発光ダイオード部（６
１ａ，６１ｃ）と複数個（図面上２個）のフォトダイオ
ード部（６２ｂ，６２ｄ）が各光ファイバー（４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄ）に対応するように配列して設けられた
発光受光素子アレイ６が、それぞれ所定の位置に配置さ
れている。

【００９７】光学レンズアレイ１の各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は光学レンズとして機能し、発
光受光素子アレイ６の対応する各発光ダイオード部（６
１ａ，６１ｃ）から出射された各光Ｌが対応する光ファ
イバー（４ａ，４ｃ）の端面である光入射部に結合され
るとともに、対応する光ファイバー（４ｂ，４ｄ）から
出射された各光Ｌが発光受光素子アレイ６の対応する各
フォトダイオード部（６２ｂ，６２ｄ）である光入射部
に結合され、各光ファイバーを導波してきた光量の時間
的変化（信号）は、対応する各フォトダイオード部（６
２ｂ，６２ｄ）により電気信号に変換される。

【００９８】上記の光学レンズアレイ１は、第２実施形
態に係る光学レンズアレイと同様の形状であって、第８
実施形態に係る光学レンズアレイにおいて、レンズ基板
１０の一方の面１０ａに形成された凸部（１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の他に、これに位置合わせをして
他方の面１０ｂにさらなる凸部（１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄ）が形成されている形状であり、第８実施形
態に係る光学レンズアレイと同様に高精度に形成されて
おり、かつ、第８実施形態に係る光学レンズアレイの光
学レンズよりもらに集光特性が高められて、高ＮＡとな
っている。本実施形態に係る光学レンズアレイは、第２
実施形態に係る光学レンズアレイと同様に、レンズ基板
の片面に光学レンズを構成する凸部を形成する工程をレ
ンズ基板に両面に対して２回繰り返すことにより形成す
ることができる。

【００９９】上記の光学レンズアレイを用いると、光学
レンズの焦点距離を第８実施形態に係る光学レンズアレ
イより近い距離とすることができる。即ち、光学レンズ
が形成されたレンズ基板と発光素子および受光素子が形
成された素子基板との距離、さらには光ファイバーの端
面から素子基板までの距離を短くすることができる。こ
れにより、光結合装置の厚さ方向を薄くすることができ
るという利点を有する。

【０１００】上記のように、本実施形態に係る光結合装
置によれば、光学レンズアレイを用いることで、光結合
装置の部品数を減らしてコストの抑制が可能である。特
に、光学レンズアレイとしてレンズ基板上に、所定パタ
ーンのマスク層を形成し、熱処理により表面積が小さく
なるように変形させ、マスク層とレンズ基板をエッチン
グにより同時に除去する方法で形成した高ＮＡの光学レ
ンズアレイを用いているので、光の利用効率を高めるこ
とが可能である。

【０１０１】第１０実施形態 図１３は、本実施形態に係る光結合装置の概略構成を示
す模式図である。実質的に第８実施形態に係る光結合装
置と同様であるが、光学レンズアレイにアパーチャーが
形成されている光吸収マスクが設けられていることが異
なっている。コア部４０の外周部にクラッド部４１が設
けられて配列された複数本（図面上４本）の光ファイバ
ー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、光学材料よりなるレン
ズ基板１０の一方の面１０ａに形成された凸部（１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と他方の面１０ｂに形成
された凸部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）から構
成される複数個（図面上４個）の光学レンズが、各光フ
ァイバー（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対応するように
配列して形成された光学レンズアレイ１、および、同一
の素子基板６０に複数個（図面上２個）の発光ダイオー
ド部（６１ａ，６１ｃ）と複数個（図面上２個）のフォ
トダイオード部（６２ｂ，６２ｄ）が各光ファイバー
（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対応するように配列して
設けられた発光受光素子アレイ６が、それぞれ所定の位
置に配置されている。

【０１０２】光学レンズアレイ１の各凸部（１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は光学レンズとして機能し、発
光受光素子アレイ６の対応する各発光ダイオード部（６
１ａ，６１ｃ）から出射された各光Ｌが対応する光ファ
イバー（４ａ，４ｃ）の端面である光入射部に結合され
るとともに、対応する光ファイバー（４ｂ，４ｄ）から
出射された各光Ｌが発光受光素子アレイ６の対応する各
フォトダイオード部（６２ｂ，６２ｄ）である光入射部
に結合され、各光ファイバーを導波してきた光量の時間
的変化（信号）は、対応する各フォトダイオード部（６
２ｂ，６２ｄ）により電気信号に変換される。ここで、
光学レンズアレイ１のレンズ基板１０には、アパーチャ
ーが形成されている光吸収マスクＡＭが形成されてい
る。

【０１０３】本実施形態の光結合装置においては、光学
レンズアレイを構成するレンズ基板にアパーチャーが形
成されている光吸収マスクが形成されており、部品点数
の低減および実装工数の低減を達成しつつ、光ファイバ
ーから出射した光が受光素子に入射するまでの間の光路
中にアパーチャーが形成されている光吸収マスクを配置
することにより、近接する光ファイバーの信号のクロス
トークをより低減させることができる。

【０１０４】本実施形態に係る光結合装置によれば、光
学レンズアレイを用いることで、光結合装置の部品数を
減らしてコストの抑制が可能である。特に、光学レンズ
アレイとしてレンズ基板上に、所定パターンのマスク層
を形成し、熱処理により表面積が小さくなるように変形
させ、マスク層とレンズ基板をエッチングにより同時に
除去する方法で形成した高ＮＡの光学レンズアレイを用
いているので、光の利用効率を高めることが可能であ
る。

【０１０５】第１１実施形態 図１４、図１５および図１６は、本実施形態に係る光フ
ァイバーの配列を説明する模式図である。従来の光学レ
ンズの配列は、クロストークおよび光学レンズのＮＡな
どの制限により、その光学特性および組立のしやすさな
どの特性から、光ファイバーの配列ピッチが決定されて
きたが、上記の第１〜第１０実施形態に係る光結合装置
においては、発光素子、受光素子、あるいは発光受光素
子はフォトマスクを用いた露光・現像工程により作製で
き、一方、光学レンズアレイもフォトマスクを用いた露
光・現像工程により作製できる。このことから、光ファ
イバーの配列のしやすさも光結合装置の組立てを簡単に
することができ、重要となる。光ファイバーの配列がし
やすければ、結果的に光結合装置の組立コストを低減す
ることができることになる。

【０１０６】図１４は光結合装置において光ファイバー
を直線状に配列する構成を示す。配列される光ファイバ
ー４は、それぞれコア部４０の外周部にクラッド部４１
が設けられている。光ファイバーは、仕様が同じであれ
ば外径が等しいので、図１４に示すように、直線上に配
置することにより、光ファイバーの光が出射する部分で
あるコア部４０を規則的に配置することができ、光学レ
ンズの配置および発光素子、受光素子および発光受光素
子の配置を規則的にかつ容易に配置することができる。

【０１０７】また、光ファイバーの配置は直線上に配置
させることに加えて、その外径が互いに接するように配
置させることにより、光ファイバーの光が出射する部分
であるコア部４０を規則的に配置することができ、光学
レンズの配置および発光受光素子の配置をさらに規則的
にかつ容易に配置することができる。

【０１０８】また、図１５および図１６は、光結合装置
において光ファイバーを２次元に配列する構成を示す。
第３および第４実施形態において発光素子が発光ダイオ
ードや面発光型の半導体レーザである場合、第５〜第７
実施形態においてフォトダイオードに光結合する場合
や、第８〜第１０実施形態において発光ダイオードや面
発光型の半導体レーザとフォトダイオードを有する発光
受光素子アレイに光結合する場合など、素子を２次元の
配列にすることが容易である場合に、光ファイバーを２
次元に配列することが可能である。即ち、図１４に示し
た光ファイバーの配置を２次元に展開したものであり、
このように複数の直線状の配列とすることにより、光フ
ァイバーの光が出射する部分であるコア部４０を規則的
に配置することができ、光学レンズの配置および発光受
光素子の配置を規則的にかつ容易に配置することができ
ることに加えて、配列密度を高めることができる。

【０１０９】以上、本発明を１１実施形態により説明し
たが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるもの
ではない。例えば、上記の光学レンズを構成する材料
や、マスク層の材料も上記に限定されない。特にマスク
層材料としては、熱処理により、基板との境界が動くこ
となく、表面が丸く加工される材料であれば、本発明に
おいて用いることが可能である。また、第８〜第１０実
施形態においては、発光受光素子アレイの発光素子を発
光ダイオードとして説明しているが、面発光型の半導体
レーザなど、その他の発光素子に適用することも可能で
ある。さらに、光出射側と光入射側の部材をともに光フ
ァイバーとして適用することも可能である。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことが
可能である。

【０１１０】

【発明の効果】本発明の光結合装置は、以下の効果を有
する。 （１）少ない部品点数の構成により、複数の光ファイバ
ーに信号を送信する、あるいは複数の光ファイバーから
の信号を受信することができるので、コストを抑制する
ことができ、これはブロードバンドのデータ伝送に適し
ている。 （２）高ＮＡであり、集光効率が高く、複数個の光学レ
ンズを配列することができる光学レンズアレイを用いて
いるので、光の利用効率が高い。これにより、光結合装
置を小型化でき、光ファイバーの本数を容易に増やすこ
とができるるので体積あたりのデータ量を増やすことが
できる。 （３）作製時のフォトマスクに応じた配列の光学レンズ
を用いているので、実装が容易であり、また、１つのレ
ンズ基板に光学レンズとして機能する複数個の凸部が設
けられた光学レンズアレイであるので、部品点数が少な
く、位置合わせなどの工程が容易となるなど、実装が容
易である。また、複数の発光・受光素子を配置させる方
法と同じように、露光現像工程により光学レンズを配置
させることができるので、発光・受光素子と光学レンズ
との配置を容易に位置合わせすることができる。 （４）光学特性のそろった光学レンズを複数作製するこ
とができる工程により光学レンズが作製されているの
で、光学レンズが形成されている基板と発光・受光素子
が形成・配列されている基板との角度位置合わせが容易
である。 （５）発光素子と光ファイバーを光結合する装置の場合
に、発光素子として発光ダイオードを用いることによ
り、光結合装置のコストを特に抑制することができる。 （６）発光素子と受光素子とが形成されている発光受光
素子基板と複数の光ファイバーとの結合が容易になされ
るので、光信号のバッファー機能あるいは、中継機能を
容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本実施形態に係る光結合装置の概略構
成を示す模式図である。

【図２】図２（ａ）は、図１の光結合装置における光学
レンズアレイの平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）
中のＡ−Ａ’における断面図であり、図２（ｃ）は図２
（ｂ）中のＢ部の拡大断面図である。

【図３】図３は実施形態に係る光学レンズの製造方法の
製造工程を示す断面図であり、（ａ）はマスク層の形成
工程まで、（ｂ）はマスク層のパターン加工工程までを
示す。

【図４】図４は図３の続きの工程を示し、（ｃ）は熱処
理工程まで、（ｄ）は基板のレンズ形状の加工工程まで
を示す。

【図５】図５は、第２実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。

【図６】図６は、第３実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。

【図７】図７は、第４実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。

【図８】図８は、第５実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。

【図９】図９は、第６実施形態に係る光結合装置の概略
構成を示す模式図である。

【図１０】図１０は、第７実施形態に係る光結合装置の
概略構成を示す模式図である。

【図１１】図１１は、第８実施形態に係る光結合装置の
概略構成を示す模式図である。

【図１２】図１２は、第９実施形態に係る光結合装置の
概略構成を示す模式図である。

【図１３】図１３は、第１０実施形態に係る光結合装置
の概略構成を示す模式図である。

【図１４】図１４は、第１１実施形態に係る光ファイバ
ーの配列を説明する模式図である。

【図１５】図１５は、第１１実施形態に係る光ファイバ
ーの配列を説明する模式図である。

【図１６】図１６は、第１１実施形態に係る光ファイバ
ーの配列を説明する模式図である。

【図１７】図１７は、第１従来例に係る光結合装置の構
成を示す斜視図である。

【図１８】図１８は、第２従来例に係る光結合装置の概
略構成を示す模式図である。

【図１９】図１９は、第３従来例に係る光結合装置の概
略構成を示す模式図である。

【図２０】図２０は、第４従来例に係る光結合装置の概
略構成を示す模式図である。

【図２１】図２１は、第５従来例に係る光結合装置の概
略構成を示す模式図である。

【符号の説明】

１…光学レンズアレイ、１ａ…光学レンズ、２…発光素
子アレイ、２ａ…発光素子、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，
４…光ファイバー、５…受光素子アレイ、５ａ…受光素
子、６…発光受光素子アレイ、１０…レンズ基板、１０
ａ…一方の面、１０ｂ…他方の面、１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，１１ｄ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…凸
部、２０…発光素子基板、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２
１ｄ…半導体レーザ部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２
ｄ，２２…発光ダイオード部、２３ａ，２３ｂ，２３
ｃ，２３ｄ…面発光の半導体レーザ部、４０…コア部、
４１…クラッド部、５０…受光素子基板、５１ａ，５１
ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１…フォトダイオード部、６０
…発光受光素子基板、６１ａ，６１ｃ…発光ダイオード
部、６２ｂ，６２ｄ…フォトダイオード部、ＡＭ…アパ
ーチャーが形成されている光吸収マスク、ＭＳ，ＭＳ
ａ，ＭＳｂ，ＭＳｃ，ＭＳｄ，ＭＳａ’，ＭＳｂ’，Ｍ
Ｓｃ’，ＭＳｄ’…マスク層、Ｔ…溝、Ｌ…光、Ｌ_W …
全光、Ｌ_R …反射光、Ｍ…境界、１００…光ファイバー
実装基板、１０１…レンズ用凹部、１０２…光ファイバ
ー用溝、１０３…ボールレンズ、１０４…光学素子基
板、１０５…光学素子面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 BA03 BA05 BA12 BA14 CA06 CA12 CA16 DA03 DA04 DA05 5F041 CB22 EE04 EE11 EE24 FF14 5F073 AB04 AB16 AB21 AB27 AB28 BA01 EA29 FA06 FA30 5F088 AA01 BB01 EA03 EA04 JA11 JA12 JA14

Claims (49)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配列された複数の光出射部から光を出射す
   る光出射部材と、 複数の光入射部を有し、上記光出射部に対応するように
   配列された光入射部材と、 複数の光学レンズ部が光学材料よりなるレンズ基板に上
   記光出射部に対応するように配列して形成された光学レ
   ンズアレイとを有し、 上記光学レンズアレイにより、上記光出射部材の各光出
   射部から出射された光を対応する上記光入射部材の各光
   入射部に結合させる光結合装置。
2. 【請求項２】上記光入射部材は、配列された複数本の光
   ファイバーである請求項１に記載の光結合装置。
3. 【請求項３】上記光出射部材は、配列された複数個の発
   光部を有する発光素子である請求項２に記載の光結合装
   置。
4. 【請求項４】上記発光素子は、発光素子基板上に上記各
   発光部が配列して形成されている請求項３に記載の光結
   合装置。
5. 【請求項５】上記発光部、上記光ファイバーおよび上記
   光学レンズ部の配列は、それぞれ直線状の配列である請
   求項３に記載の光結合装置。
6. 【請求項６】上記発光部、上記光ファイバーおよび上記
   光学レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の配列
   である請求項３に記載の光結合装置。
7. 【請求項７】上記光ファイバーの配列は、その外径が互
   いに接するような配列である請求項３に記載の光結合装
   置。
8. 【請求項８】上記発光素子は、半導体レーザである請求
   項３に記載の光結合装置。
9. 【請求項９】上記発光部、上記光ファイバーおよび上記
   光学レンズ部の配列は、それぞれ２次元の配列である請
   求項３に記載の光結合装置。
10. 【請求項１０】上記発光素子は、発光ダイオードである
    請求項９に記載の光結合装置。
11. 【請求項１１】上記発光素子は、面発光型の半導体レー
    ザである請求項９に記載の光結合装置。
12. 【請求項１２】上記光学レンズアレイの上記各光学レン
    ズ部は、上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸
    レンズである請求項３に記載の光結合装置。
13. 【請求項１３】上記光学レンズアレイの上記レンズ基板
    にアパーチャーが形成されている光吸収体が形成されて
    いる請求項３に記載の光結合装置。
14. 【請求項１４】上記光学レンズアレイは、上記レンズ基
    板の平坦な面上に上記各光学レンズ部が配列して形成さ
    れている請求項１２に記載の光結合装置。
15. 【請求項１５】上記光学レンズアレイは、上記凸形状の
    上記各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面と
    の境界部に溝が形成されている請求項１４に記載の光結
    合装置。
16. 【請求項１６】上記光出射部材は、配列された複数本の
    光ファイバーである請求項１に記載の光結合装置。
17. 【請求項１７】上記光入射部材は、配列された複数個の
    受光部を有する受光素子である請求項１６に記載の光結
    合装置。
18. 【請求項１８】上記受光素子は、受光素子基板上に上記
    各受光部が配列して形成されている請求項１７に記載の
    光結合装置。
19. 【請求項１９】上記光ファイバー、上記受光部および上
    記光学レンズ部の配列は、それぞれ直線状の配列である
    請求項１７に記載の光結合装置。
20. 【請求項２０】上記光ファイバー、上記受光部および上
    記光学レンズ部の配列は、それぞれ複数本の直線状の配
    列である請求項１７に記載の光結合装置。
21. 【請求項２１】上記光ファイバーの配列は、その外径が
    互いに接するような配列である請求項１７に記載の光結
    合装置。
22. 【請求項２２】上記光ファイバー、上記受光部および上
    記光学レンズ部の配列は、それぞれ２次元の配列である
    請求項１７に記載の光結合装置。
23. 【請求項２３】上記受光素子は、フォトダイオードであ
    る請求項１７に記載の光結合装置。
24. 【請求項２４】上記光学レンズアレイの上記各光学レン
    ズ部は、上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸
    レンズである請求項１７に記載の光結合装置。
25. 【請求項２５】上記光学レンズアレイの上記レンズ基板
    にアパーチャーが形成されている光吸収体が形成されて
    いる請求項１７に記載の光結合装置。
26. 【請求項２６】上記光学レンズアレイは、上記レンズ基
    板の平坦な面上に上記各光学レンズ部が配列して形成さ
    れている請求項２４に記載の光結合装置。
27. 【請求項２７】上記光学レンズアレイは、上記凸形状の
    上記各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面と
    の境界部に溝が形成されている請求項２６に記載の光結
    合装置。
28. 【請求項２８】上記光入射部材および上記光出射部材の
    一部は、配列された複数本の光ファイバーである請求項
    １に記載の光結合装置。
29. 【請求項２９】上記光出射部材の残部は、配列された複
    数個の発光部を有する発光素子であり、上記光入射部材
    の残部は、配列された複数個の受光部を有する受光素子
    である請求項２８に記載の光結合装置。
30. 【請求項３０】上記発光素子および受光素子として、同
    一の素子基板上に上記各発光部および各受光部が配列し
    て形成されている請求項２９に記載の光結合装置。
31. 【請求項３１】上記発光部および受光部、上記光ファイ
    バーおよび上記光学レンズ部の配列は、それぞれ直線状
    の配列である請求項２９に記載の光結合装置。
32. 【請求項３２】上記発光部および受光部、上記光ファイ
    バーおよび上記光学レンズ部の配列は、それぞれ複数本
    の直線状の配列である請求項２９に記載の光結合装置。
33. 【請求項３３】上記光ファイバーの配列は、その外径が
    互いに接するような配列である請求項２９に記載の光結
    合装置。
34. 【請求項３４】上記発光部および受光部、上記光ファイ
    バーおよび上記光学レンズ部の配列は、それぞれ２次元
    の配列である請求項２９に記載の光結合装置。
35. 【請求項３５】上記発光素子は、発光ダイオードである
    請求項２９に記載の光結合装置。
36. 【請求項３６】上記発光素子は、面発光型の半導体レー
    ザである請求項２９に記載の光結合装置。
37. 【請求項３７】上記受光素子は、フォトダイオードであ
    る請求項２９に記載の光結合装置。
38. 【請求項３８】上記光学レンズアレイの上記各光学レン
    ズ部は、上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸
    レンズである請求項２９に記載の光結合装置。
39. 【請求項３９】上記光学レンズアレイの上記レンズ基板
    にアパーチャーが形成されている光吸収体が形成されて
    いる請求項２９に記載の光結合装置。
40. 【請求項４０】上記光学レンズアレイは、上記レンズ基
    板の平坦な面上に上記各光学レンズ部が配列して形成さ
    れている請求項３８に記載の光結合装置。
41. 【請求項４１】上記光学レンズアレイは、上記凸形状の
    上記各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面と
    の境界部に溝が形成されている請求項４０に記載の光結
    合装置。
42. 【請求項４２】上記光学レンズアレイは、光学材料より
    なるレンズ基板上に、所定の光学レンズ部のパターンを
    有する複数個の光学レンズ部の形状に対応する複数個の
    マスク層を形成し、上記各マスク層と上記レンズ基板を
    エッチングにより同時に除去することで、上記各マスク
    層の形状を上記レンズ基板に転写し、複数個の光学レン
    ズ部の形状とした光学レンズアレイである請求項１に記
    載の光結合装置。
43. 【請求項４３】上記光学レンズアレイは、上記複数個の
    マスク層を形成した後、上記各マスク層の形状を表面積
    が小さくなるように変形させて形成した光学レンズアレ
    イである請求項４２に記載の光結合装置。
44. 【請求項４４】上記光学レンズアレイは、熱処理を行う
    ことにより上記各マスク層の形状を表面積が小さくなる
    ように変形させて形成した光学レンズアレイである請求
    項４３に記載の光結合装置。
45. 【請求項４５】上記光学レンズアレイは、上記マスク層
    材料として感熱性材料を露光および現像することで上記
    所定の光学レンズ部のパターンを有する複数個の光学レ
    ンズ部の形状に対応するように形成して得た光学レンズ
    アレイである請求項４２に記載の光結合装置。
46. 【請求項４６】上記光学レンズアレイは、上記マスク層
    の材料のガラス転移温度よりも高い温度の熱処理により
    上記各マスク層の形状を表面積が小さくなるように変形
    させて得た光学レンズアレイである請求項４４に記載の
    光結合装置。
47. 【請求項４７】上記光学レンズアレイは、上記マスク層
    の材料の炭化温度よりも低い温度の熱処理により上記各
    マスク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて
    得た光学レンズアレイである請求項４４に記載の光結合
    装置。
48. 【請求項４８】上記光学レンズアレイは、上記マスク層
    の材料の室温よりも高い温度の熱処理により上記各マス
    ク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて得た
    光学レンズアレイである請求項４４に記載の光結合装
    置。
49. 【請求項４９】上記光学レンズアレイは、上記各マスク
    層と上記レンズ基板をドライエッチングにより同時に除
    去して得た光学レンズアレイである請求項４２に記載の
    光結合装置。