光結合方法
【課題】光デバイス同士又は光デバイスの構成部品同士を容易に且つ高精度に光結合することができる光結合方法を提供する。
【解決手段】光デバイスを構成する第１の構成部品２１０の凹部の縁部近傍の高台部分に、Ｘ軸方向に沿って複数の導電パターン２１１ａ，２１１ｂを形成する。また、光デバイスを構成する第２の構成部品２２０の下面のエッジ部に、Ｘ軸方向に沿って導電パターン２２１ａ，２２１ｂを形成する。導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとが最適な状態で接触して端子２１２ａ間に電流が流れるように、第２の構成部品２２０の角度θｚを調整する。更に、導電パターン２１１ｂと導電パターン２２１ｂとが接触するように第２の構成部品２２０を移動させ、角度θｘを調整する。
【解決手段】光デバイスを構成する第１の構成部品２１０の凹部の縁部近傍の高台部分に、Ｘ軸方向に沿って複数の導電パターン２１１ａ，２１１ｂを形成する。また、光デバイスを構成する第２の構成部品２２０の下面のエッジ部に、Ｘ軸方向に沿って導電パターン２２１ａ，２２１ｂを形成する。導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとが最適な状態で接触して端子２１２ａ間に電流が流れるように、第２の構成部品２２０の角度θｚを調整する。更に、導電パターン２１１ｂと導電パターン２２１ｂとが接触するように第２の構成部品２２０を移動させ、角度θｘを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス同士又は光デバイスを構成する構成部品同士を位置合わせして光結合する光結合方法に関し、特にあおり方向の位置合わせを容易に且つ高精度に行うことができる光結合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信は高速且つ大容量の信号伝送に適しており、長距離の基幹通信システムでは既に実用化されている。このような通信システムにおいて、信号の伝送経路を切換える信号切換装置は必須のデバイスである。従来の通信システムでは、光信号を一旦電気信号に変換してから半導体スイッチで信号の伝送経路を切換え、その後再び光信号に変換する方式が広く使用されていた。しかし、近年、光通信のより一層の高速化及び大容量化が進んでいるため、半導体スイッチでは対応できなくなってきている。そこで、光信号のままで伝送経路の切換えができる光スイッチの開発が進められている。
【０００３】
本願発明者等は、特許文献１において、電気光学効果を利用して光信号の伝送経路を切換える光スイッチを提案している。図１（ａ）はその光スイッチを示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。
【０００４】
この光スイッチは、入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、入射側光偏向素子部１０３、共通導波路１０４、出射側光偏向素子部１０５、集光部１０６及び出射側光導波路部１０７により構成されている。入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、共通導波路１０４、集光部１０６及び出射側光導波路部１０７は、基板１００上に光学膜を積層することにより形成されている。また、入射側光偏向素子部１０３及び出射側光偏向素子部１０５は、電気光学効果を示す材料を用いて形成された後、基板１００上に搭載される。
【０００５】
入射側光導波路部１０１は、ｎ本（図１に示す例では、ｎ＝４）の光導波路（コア層）１０１ａと、これらの光導波路１０１ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路１０１ａ内に閉じ込めるクラッド層１０１ｂとにより構成されている。出射側光導波路部１０７も、これと同様に、複数本の光導波路（コア層）１０７ａと、これらの光導波路１０７ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路１０７ａ内に閉じ込めるクラッド層１０７ｂとにより構成されている。
【０００６】
コリメート部１０２は、ｎ組のコリメートレンズ１０２ａにより構成されている。これらのコリメートレンズ１０２ａは、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。光導波路１０１ａから出射された光は放射状に広がるが、コリメートレンズ１０２ａによってほぼ平行光となる。
【０００７】
入射側光偏向素子部１０３にはｎ組の光偏向素子１０３ａが設けられている。各光偏向素子１０３ａは光導波路を上下方向から挟む一対の少なくとも一方が楔状の電極を有しており、電気光学効果を利用して光信号の伝搬方向を変更する。この例では、光偏向素子１０３ａに各伝送経路に沿ってｎ組の楔状電極が向きを交互に変えて配置されている。
【０００８】
共通導波路１０４は、薄膜状のコア層と、そのコア層を上下方向から挟むクラッド層とからなるスラブ（slab）導波路で構成されている。この共通導波路１０４には入射側光偏向素子部１０３から出力された複数の光信号が同時に通るが、これらの光信号は共通導波路１０４内を決められた方向に直進するので、他の光信号と干渉することなく出射側光偏向素子部１０５に伝達される。
【０００９】
出射側光偏向素子部１０５にはｍ組（図１に示す例では、ｍ＝４）の楔状電極を形成した光偏向素子１０５ａが設けられている。これらの光偏向素子１０５ａは、共通導波路１０４を通って光偏向素子１０５ａに到達した光を、光導波路１０７ａに平行な方向に偏向する。この出射側光偏向素子部１０５は、入射側光偏向素子部１０３と同様の構造を有している。
【００１０】
集光部１０６は、ｍ組の集光レンズ１０６ａにより構成されている。これらの集光レンズ１０６ａも、コリメートレンズ１０３ａと同様に、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。これらの集光レンズ１０６ａは、光偏向素子１０５ａを通過した光を集光して光導波路１０７に導くという働きがある。
【００１１】
このように構成された光スイッチにおいて、光偏向素子１０３ａ，１０５ａに電圧が印加されていないときには、ｉ番目（ｉは１〜ｎの任意の整数）の光導波路１０１ａに入射された光信号は、コリメートレンズ１０２ａにより平行光に変換された後、光偏向素子１０３ａ、共通導波路１０４及び光偏向素子１０５ａを直進し、集光レンズ１０６ａにより集光されて、ｉ番目の光導波路１０７ａに伝達される。
【００１２】
一方、光偏向素子１０３ａ，１０５ａに所定の電圧を印加すると、ｉ番目の光導波路１０１ａに入射された光信号は、光偏向素子１０３ａで電圧に応じた角度で進行方向が曲げられる。そして、共通導波路１０４を直進し、ｊ番目（ｊは１〜ｍの任意の整数、但し、ｉ≠ｊ）の光偏向素子１０５ａに伝達される。その後、この光偏向素子１０５ａにより屈折され、ｊ番目の集光レンズ１０６ａを通ってｊ番目の光導波路１０７ａに伝達される。
【００１３】
その他、本発明に関係する従来技術として、特許文献２に記載されたものがある。
【特許文献１】特開２００２−３１８３９８号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
一般的に、光通信システムは、光ファイバ、光スイッチ及びその他の光デバイスを光結合して構成されている。また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、複数の構成部品を光結合して形成された光デバイスも存在する。そのため、光通信システムを構築するためには、光デバイス同士又は構成部品同士を高精度に位置合わせすることが重要である。例えば、図１（ａ），（ｂ）に示す光スイッチでは、光偏向素子部１０３，１０５を、光導波路１０１ａ，１０７ａ、コリメートレンズ１０２ａ及び集光レンズ１０６ａに対し位置合わせしながら基板１００上に搭載する必要がある。
【００１５】
複数の構成部品を組み合わせて光デバイスを形成する場合に、各構成部品に予め位置合わせマーク（アライメントマーク）を設けておき、それらの位置合わせマークを用いて各構成部品の位置合わせを行うことが考えられる。しかし、この方法では、図２に示す水平方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向：本願では慣例に従い、Ｚ軸は光の伝搬方向とする）及びＹ軸を中心とする回転方向（θｙ方向）の位置合わせは可能であるものの、あおり方向、すなわちＸ軸を中心とする回転方向（θｘ方向）及びＺ軸を中心とする回転方向（θｚ方向）の位置合わせを行うことは困難である。
【００１６】
前述の特許文献２には、各光デバイス構成部品にそれぞれ位置合わせ用チャネル導波路を形成しておき、それらの位置合わせ用チャネル導波路に光を通して結合損失が最小となるように各構成部品を位置合わせすることが記載されている。しかしながら、特許文献２に記載された方法では、軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向）と、回転方向（θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向）とを同時に調整する必要があり、操作が複雑になって位置合わせに要する時間が長くなるという欠点がある。
【００１７】
また、図１（ａ），（ｂ）に示すようにスラブ導波路を用いた光デバイスでは、この方法を採用することは困難である。すなわち、特許文献２に記載された技術では、光デバイスを構成する各構成部品にそれぞれ位置合わせ用チャネル導波路を形成する必要がある。しかし、スラブ導波路中に位置合わせ用チャネル導波路を形成するためには、多くの工程を追加する必要がある。また、電気光学材料を用いた光デバイスでは、チャネル導波路の形成は技術的な難度が極めて高い。
【００１８】
更に、以下に示す問題点もある。すなわち、スラブ導波路は横方向の光の閉じ込めがないため、通常は横方向（図２に示すＸ軸方向）の位置合わせが不要である。しかし、特許文献２に記載された技術では、スラブ導波路を有する構成部品にもチャネル導波路を形成してそのチャネル導波路を他の構成部品のチャネル導波路と高精度に位置合わせする必要があるので、位置合わせが容易であるというスラブ導波路の利点が失われてしまう。
【００１９】
以上から、本発明の目的は、光デバイス同士又は光デバイスの構成部品同士を容易に且つ高精度に光結合することができる光結合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一観点によれば、第１の光学部材の上面のエッジ近傍に相互に離隔した複数の第１の導電パターンを形成し、第２の光学部材の下面のエッジ近傍に前記第１の導電パターンに対し相補的な関係を有する第２の導電パターンを形成し、前記第２の光学部材の下面の前記エッジ近傍の部分を前記第１の光学部材の上面の前記エッジ近傍の部分に突き当て、前記第２の導電パターンにより前記複数の第１の導電パターン間が電気的に接続されるように前記第２の光学部材の角度を調整し、前記第２の光学部材の角度を調整した状態で前記第２の光学部材を所定の位置に配置して、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを固定する光結合方法が提供される。
【００２１】
第１の光学部材（光デバイス又は光デバイスの構成部品）と第２の光学部材（光デバイス又は光デバイスの構成部品）とを光結合させる場合、第１の光学部材に対する第２の光学部材の角度（あおり角）を調整する必要がある。この場合、例えば、第１の光学部材の平坦面に第２の光学部材の下面全体を突き当てて、第２の光学部材の角度を決定することが考えられる。しかしながら、この方法では、第１及び第２の光学部品に反りや変形が発生していたり、異物による突起などがあると、第２の光学部材の角度にずれが発生し、良好な光結合を得ることができない。
【００２２】
これに対し、本発明においては、前記第１の光学部材のエッジ近傍の面に第２の光学部材のエッジ近傍の面を突き当てて前記第１の光学部材に対する前記第２の光学部材の傾きを補正するので、反りや変形、及び異物による突起などの影響を受けるおそれが少なく、高精度な位置合わせ（光結合）が可能になる。
【００２３】
そして、本発明においては、第１の光学部材の上面のエッジ近傍に形成された第１の導電パターンと、第２の光学部材の下面のエッジ近傍に形成された第２の導電パターンとを接触させる。これにより、第１の光学部材の上面のエッジ近傍の面と第２の光学部材の下面のエッジ近傍の面とが良好な状態で接触しているか否かを電気的に検出することができる。その結果、第１の光学部材に対する第２の光学部材の角度を容易に且つ高精度に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。ここでは、図３に示すように、光デバイスを構成する２つの構成部品２１０，２２０のあおり方向（θｘ方向及びθｚ方向）の位置合わせ（光結合）を行う場合について説明する。第１の構成部品２１０には凹部が設けられており、この凹部内に第２の構成部品２２０が適正に配置されると、第１の構成部品２１０の導波路（図示せず）と第２の構成部品２２０の導波路（図示せず）とが光結合するようになっている。
【００２６】
図３に示すように、第１の構成部品２１０の凹部近傍の高台縁部には、予め幅方向（Ｘ方向）に沿って２組の導電パターン２１１ａ，２１１ｂが形成されている。この図３に示すように、一方の組の導電パターン２１１ａは凹部の右側の縁部（エッジ）に沿って相互に離隔して配置され、他方の組の導電パターン２１１ｂは凹部の左側の縁部（エッジ）に沿って相互に離隔して配置されている。導電パターン２１１ａのうち幅方向（Ｘ軸方向）の最も外側に配置された導電パターン２１１ａには端子２１２ａが接続されている。これと同様に、導電パターン２１１ｂのうち幅方向（Ｘ軸方向）の最も外側に配置された導電パターン２１１ｂには、端子２１２ｂが接続されている。
【００２７】
また、第２の構成部品２２０の裏面側の縁部（Ｚ軸方向の両端部）にも、幅方向（Ｘ軸方向）に沿って複数の導電パターン２２１ａ，２２１ｂが形成されている。図３に示すように、導電パターン２２１ａは導電パターン２１１ａに対向する側に配置され、導電パターン２２１ｂは導電パターン２１１ｂに対向する側に配置されている。
【００２８】
第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ａと第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ａとは相補的な関係を有している。すなわち、これらの導電パターン２１１ａ，２２１ａが最適な状態で重なり合うと、幅方向（Ｘ軸方向）につながって１本の配線を構成し、２つの端子２１２ａ間に電気が通るようになっている。これと同様に、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ｂと第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ｂとは相補的な関係を有している。これらの導電パターン２１１ｂ，２２１ｂが最適な状態で重なり合うと、幅方向（Ｘ軸方向）につながって１本の配線を構成し、２つの端子２１２ｂ間に電気が通るようになっている。
【００２９】
図４〜図７は、あおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図である。まず、図４に示すように、第１の構成部品２１０を固定ステージ２３０上に載置し、２つの端子２１２ａの間に導通メータ２３３を接続する。また、第２の構成部品２２０を、制御部２３１により制御される電動の精密移動ステージ２３２の下に保持する。この移動ステージ２３２は、制御部２３１からの信号に応じて第２の構成部品２２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させることが可能であるとともに、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向に一定の角度だけ回転させることができる。
【００３０】
移動ステージ２３２には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置（座標）を検出することができる位置検出機能（エンコーダ又はパルスモータ駆動回路のパルスカウンタ等：図示せず）と、θｘ、θｙ，θｚ方向の角度を検出する角度検出機能（エンコーダ又はパルスモータ駆動回路のパルスカウンタ等：図示せず）とが設けられている。これらの位置検出機能及び角度検出機能から出力される信号は、制御部２３１に入力される。
【００３１】
上述した精密移動ステージ２３２に第２の構成部品２２０を保持した後、制御部２３１を介して精密移動ステージ２３２を制御し、第２の構成部品２２０の長さ方向（Ｚ軸方向）の端面のエッジと第１の構成部品２１０の凹部のエッジとを向かい合わせ、両者が平行となるようにθｙ方向の角度を調整する。その後、図５に示すように、移動ステージ２３２を制御して、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ａの上方に第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ａが位置するように、第２の構成部品２２０を水平方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）に移動させる。
【００３２】
次いで、図６に示すように、高さ方向（Ｙ軸方向）の位置とθｚ方向の角度とを調整して、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ａと第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ａとを重ね合わせる。なお、図６は図５に矢印Ａで示す方向から見たときの側面図を示している。
【００３３】
導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとが隙間なく重なると、導通メータ２３３の値が変化する。これにより、導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとが接触したことがわかる。導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとが隙間なく重なったときは、第１の構成部品２１０のあおり角θｚと第２の構成部品２２０のあおり角θｚとが一致したことを意味している。このときのＹ軸方向の位置（座標）を、制御部２３１に記憶させておく。また、精密移動ステージ２３２のあおり角θｚを固定する。
【００３４】
なお、第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０とが接触しても導通メータ２３３の値が変化しないときは、θｚの角度が適正でないので、θｚの角度を変更して再度第２の構成部品２２０を第１の構成部品２１０に接触させる。
【００３５】
このようにして角度θｚを調整した後、次に２つの端子２１２ｂ間に導通メータ２３３を接続する。そして、図７に示すように、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ｂの上方に第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ｂが位置するように、精密移動ステージ２３２により第２の構成部品２２０を移動させる。その後、上記と同様にして、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ｂと第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ｂとが重なり合うように、移動ステージ２３２のＹ軸方向（高さ方向）の位置を調整する。導電パターン２１１ｂと導電パターン２２１ｂとが重なり合うと、２つの端子２１２ｂ間に電流が流れ、導通メータ２３３の値が変化する。このときのＹ軸方向の位置（座標）を制御部２３１に記憶させる。
【００３６】
このようにして、導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとを接触させたときのＹ軸方向の座標と、導電パターン２２１ｂと導電パターン２２１ｂとを接触させたときのＹ軸方向の座標を測定すると、それらの差から第２の構成部品２２０がＸ軸を中心にどれだけ回転しているか、すなわち第１の構成部品２１０に対する第２の構成部品２２０のあおり角θｘを演算することができる。その演算結果を基に、第２の構成部品２２０のあおり角θｘを調整する。
【００３７】
上述したようにして第２の構成部品２２０のあおり角θｘ及びθｚを調整した後、第２の構成部品２２０を第１の構成部品２１０の凹部内に移動させて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びθｙ方向を調整する。Ｘ軸方向、Ｚ軸方向及びθｙ方向は、例えば予め第１の構成部品２１０及び第２の構成部品２２０にそれぞれ位置合わせ用マークを設けておき、それらの位置合わせマークが一致するように第２の構成部品２２０を移動させることにより行う。また、Ｙ軸方向の調整は、例えば第１の構成部品２１０の一方の面側から導波路内に光を入射し、第２の構成部品２２０の導波路を通過して第１の構成部品２１０の他方の面から出射する光の光量を測定し、その光量が最大となるように第２の構成部品２２０をＹ軸方向に移動させることにより行う。
【００３８】
このようにして第１の構成部品２１０に対する第２の構成部品２２０の最適位置が決定したら、第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０との隙間に光学接着剤を注入して両者を接合する。これにより、第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０との位置合わせ（光結合）が完了する。
【００３９】
このように、本実施形態では、第１及び第２の構成部品２１０，２２０に相補的に設けられた導電パターン２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂを使用し、導電メータ２３３により導通を調べて第２の構成部品２２０のあおり角θｚ，θｘを調整するので、あおり角θｚ，θｘの調整を容易に且つ高精度に行うことができる。
【００４０】
なお、第２の構成部品２２０全体を第１の構成部品２１０の平滑な面に突き当てて第２の構成部品２２０のあおり角θｚ，θｘを調整することも考えられる。しかし、その場合は構成部品２１０，２２０の反りや変形、及び異物による突起などが障害となって、第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０とを高精度に光結合できないことがある。
【００４１】
一方、本実施形態では、エッジ近傍のみを使用して第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０との位置合わせを行うので、構成部品２１０，２２０の反りや変形、及び異物による突起などの影響を受けるおそれが少なく、高精度な位置合わせ（光結合）が可能になる。
【００４２】
なお、構成部品に反りや変形、及び異物による突起などがあっても高精度な位置合わせを行うために、配線パターン２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂの少なくとも一部を導電性ペースト等の軟質な材料により形成することが好ましい。
【００４３】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【００４４】
第１の実施形態では第１及び第２の構成部品にそれぞれ幅方向（Ｘ軸方向）に延びる導電パターンを形成したが、本実施形態では長さ方向（Ｚ軸方向）に延びる導電パターンを形成し、それらの導電パターンを用いてあおり角θｘ，θｚを調整する。
【００４５】
すなわち、図８に示すように、第１の構成部品２５０には凹部が設けられており、この凹部内に第２の構成部品２６０が適正に配置されると、第１の構成部品２５０の導波路（図示せず）と第２の構成部品２６０の導波路（図示せず）とが光結合するようになっている。
【００４６】
第１の構成部品２５０の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第２の構成部品２６０の幅（Ｘ軸方向の長さ）よりも広くなっており、第１の構成部品２５０の幅方向（Ｘ軸方向）の両端部では、凹部の幅（Ｚ軸方向の長さ）が第２の構成部品２６０を配置する部分の幅（Ｚ軸方向の長さ）よりも狭くなっている。また、第１の構成部品２５０の幅方向（Ｘ軸方向）の端部の高台部分には、凹部を挟んで配置された２組の導電パターン２５１ａ，２５１ｂが形成されている。ここで、図８に示すように、導電パターン２５１ａは一方の端部側（手前側）に凹部を挟んで配置された一対のパターンであり、導電パターン２５１ｂは他方の端部側（奥側）に凹部を挟んで配置された一対のパターンである。
【００４７】
第２の構成部品２６０の下面の幅方向（Ｘ軸方向）の端部には、長さ方向（Ｚ軸方向）に延びる導電パターン２６１ａ，２６１ｂが設けられている。図８に示すように、導電パターン２６１ａは一方の端部側（手前側）に配置されており、導電パターン２６１ｂは他方の端部側（奥側）に配置されている。導電パターン２６１ａの長さは第１の構成部品２５０の２つの導電パターン２５１ａ間の間隔よりも長く設定され、導電パターン２６１ｂの長さは第１の構成部品２５０の２つの導電パターン２５１ｂ間の間隔よりも長く設定されている。
【００４８】
導電パターン２５１ａと導電パターン５６１ａとは相補的な関係を有しており、これらの導電パターン２５１ａ，２６１ａが最適な状態で重なり合うと、２つの導電パターン２５１ａ間が電気的に接続される。これと同様に、導電パターン２５１ｂと導電パターン２６１ｂとは相補的な関係を有しており、これらの導電パターン２５１ｂ，２６１ｂが最適な状態で重なり合うと、２つの導電パターン２５１ｂ間が電気的に接続される。
【００４９】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様にして第２の構成部品２６０のあおり角θｘ，θｚを調整するので、ここではその詳細な説明を省略する。但し、本実施形態では、導電パターン２５２ａ，２５１ｂ及び導電パターン２６１ａ，２６１ｂが幅方向（Ｘ軸方向）の両端部に配置されているので、図９に示すようにあおり角θｘを調整してからあおり角θｚを調整する点が第１の実施形態と異なる。なお、図９は、図８の矢印Ｂで示す方向から見たときの側面図を示している。
【００５０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【００５２】
第１の構成部品３１０には凹部が設けられており、この凹部内に第２の構成部品３２０が適正に配置されると、第１の構成部品３１０の導波路（図示せず）と第２の構成部品３２０の導波路（図示せず）とが光結合するようになっている。
【００５３】
第１の構成部品３１０の幅（Ｘ方向の長さ）は、第２の構成部品３２０の幅よりも長くなっている。また、第１の構成部品３１０の幅方向の一方の端部側（図１０では手前側）では、凹部の幅（Ｘ軸方向の長さ）が第２の構成部品３２０を配置する部分よりも狭くなっている。そして、第１の構成部品３１０の高台部分には、この狭くなった凹部を挟んで、一対の導電パターン３１１ａが形成されている。更に、第１の構成部品３１０の凹部の一方のエッジ（図１０では右側のエッジ）の縁部近傍の高台部分には、幅方向（Ｘ軸方向）に沿って複数の導電パターン３１１ｂが形成されている。
【００５４】
第２の構成部品３２０の下面の幅方向（Ｘ軸方向）の一方の端部（図１０では手前側）には、長さ方向（Ｚ軸方向）に延びる導電パターン３２１ａが形成されている。また、第２の構成部品３２０の長さ方向（Ｚ軸方向）の一方の端部（図１０では右側）には、幅方向（Ｘ軸方向）に沿って複数の導電パターン３２１ｂが形成されている。
【００５５】
第１の構成部品３１０の導電パターン３１１ａと第２の構成部品３２０の導電パターン３２１ａとは相補的な関係を有しており、これらの導電パターン３１１ａ，３２１ａが最適な状態で重なり合うと、長さ方向（Ｚ軸方向）につながって１本の配線を構成するようになっている。また、第１の構成部品３１０の導電パターン３１１ｂと第２の構成部品３２０の導電パターン３２１ｂとは相補的な関係を有しており、これらの導電パターン３１１ｂ，３２１ｂが最適な状態で重なり合うと、幅方向（Ｘ軸方向）につながって１本の配線を構成するようになっている。
【００５６】
本実施形態においては、第１の実施形態と同様にして、第１の構成部品３１０を固定ステージ上に載置し、第２の構成部品３２０を精密移動ステージの下に保持する（図４参照）。そして、精密ステージにより、導電パターン３１１ａ，３２１ａに電気が通じるように、第２の構成部品３２０の位置を調整する。導電パターン３１１ａと導電パターン３２１ａとが隙間なく重なると、導通メータの値が変化する。このように導電パターン３１１ａと導電パターン３２１ａとが隙間なく重なったときは、第１の構成部品３１０のあおり角θｘと第２の構成部品３２０のあおり角θｘとが一致したことを意味する。この状態で、第２の構成部品３２０のあおり角θｘを固定する。
【００５７】
次に、精密ステージにより、導電パターン３１１ｂ，３２１ｂに電気が通じるように、第２の構成部品３２０の位置を調整する。導電パターン３１１ｂと導電パターン３２１ｂとが隙間なく重なると、導通メータの値が変化する。このように導電パターン３１１ｂと導電パターン３２１ｂとが隙間なく重なったときは、第１の構成部品３１０のあおり角θｚと第２の構成部品３２０のあおり角θｚとが一致したことを意味する。この状態で、第２の構成部品のあおり角θｚを固定する。
【００５８】
このようにして、本実施形態においては、第２の構成部品３２０のあおり角θｘ，θｚを調整する。なお、本実施形態ではあおり角θｘを調整した後にあおり角θｚを調整するものとしたが、あおり角θｚを調整した後にあおり角θｘを調整してもよい。
【００５９】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（光デバイスの製造方法）
以下、本発明を応用した光デバイス（光スイッチ）の製造方法について説明する。
【００６１】
図１１（ａ）は光スイッチを示す平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のII−II線による断面図である。
【００６２】
この光スイッチは、入射側光導波路部４０１、コリメート部４０２、入射側光偏向素子部４０３、共通導波路４０４、出射側光偏向素子部４０５、集光部４０６及び出射側光導波路部４０７により構成されている。入射側光導波路部４０１、コリメート部４０２、共通導波路４０４、集光部４０６及び出射側光導波路部４０７は、基板４００上に光学膜を積層することにより形成されている。また、入射側光偏向素子部４０３及び出射側光偏向素子部４０５は、電気光学効果を示す材料を用いて形成された後、基板４００上に搭載される。
【００６３】
入射側光導波路部４０１は、ｎ本（図１１に示す例では、ｎ＝４）の光導波路（コア層）４０１ａと、これらの光導波路４０１ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路４０１ａ内に閉じ込めるクラッド層４０１ｂとにより構成されている。出射側光導波路部４０７も、これと同様に、複数本の光導波路（コア層）４０７ａと、これらの光導波路４０７ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路４０７ａ内に閉じ込めるクラッド層４０７ｂとにより構成されている。
【００６４】
コリメート部４０２は、ｎ組のコリメートレンズ４０２ａにより構成されている。これらのコリメートレンズ４０２ａは、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。光導波路４０１ａから出射された光は放射状に広がるが、コリメートレンズ４０２ａによって平行光となる。
【００６５】
入射側光偏向素子部４０３にはｎ組の光偏向素子４０３ａが設けられている。各光偏向素子４０３ａの下側には楔状の下部電極が形成されており、上側には各光偏向素子４０３ａに共通の上部電極が形成されている。これらの下部電極と上部電極との間に電圧を印加すると、電気光学効果により光信号の伝搬方向が変更される。この例では、各伝送経路毎に４個の光偏向素子４０３ａが伝送経路に沿って楔状電極の向きを交互に変えて配置されている。
【００６６】
共通導波路４０４は、薄膜状のコア層と、そのコア層を上下方向から挟むクラッド層とからなるスラブ（slab）導波路で構成されている。この共通導波路４０４には入射側光偏向素子部４０３から出力された複数の光信号が同時に通るが、これらの光信号は共通導波路４０４内を決められた方向に直進するので、他の光信号と干渉することなく出射側光偏向素子部４０５に伝達される。
【００６７】
出射側光偏向素子部４０５にはｍ組（図１１に示す例ではｍ＝４）の光偏向素子４０５ａが設けられている。これらの光偏向素子４０５ａは、共通導波路４０４を通って光偏向素子４０５ａに到達した光を、光導波路４０７ａに平行な方向に偏向する。この出射側光偏向素子部４０５は、入射側光偏向素子部４０３と同様の構造を有している。
【００６８】
集光部４０６は、ｍ組の集光レンズ４０６ａにより構成されている。これらの集光レンズ４０６ａも、コリメートレンズ４０３ａと同様に、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。これらの集光レンズ４０６ａは、光偏向素子４０５ａを通過した光を集光して光導波路４０７に導くという働きがある。
【００６９】
図１１（ａ）に示すように、入射側光偏向素子部４０３及び出射側光偏向素子部４０５が配置される凹部の両側には、偏向素子部４０３，４０５を配置する部分よりも狭くなった凹部を挟んでそれぞれ導電パターン４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄが形成されている。また、入射側光偏向素子部４０３及び出射側光偏向素子部４０５の下面側の幅方向の縁部には、それぞれ長さ方向に延びる導電パターン４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃ，４０９ｄが形成されている。導電パターン４０８ａと導電パターン４０９ａとは第２の実施形態で説明したような相補的な関係を有している。これと同様に導電パターン４０８ｂと導電パターン４０９ｂとは相補的な関係を有し、導電パターン４０８ｃと導電パターン４０９ｃとは相補的な関係を有し、導電パターン４０８ｄと導電パターン４０９ｄとは相補的な関係を有している。
【００７０】
以下、図１２，図１３を参照して、図１１（ａ），（ｂ）に示す光スイッチの製造方法を説明する。
【００７１】
まず、図１２（ａ）〜（ｃ）を参照して、入射側光偏向素子部４０３の形成方法について説明する。なお、出射側光偏向素子部４０５も入射側光偏向素子部４０３と同様の方法で形成するので、ここでは出射側光偏向素子部４０５の形成方法の説明は省略する。また、光偏向素子部４０５は楔状の下部電極が形成された面を下側にして基板４００の上に搭載されるが、図１２（ａ）〜（ｃ）では便宜上、下部電極を形成する面を上側にしている。
【００７２】
図１２（ａ）に示すように、Ｎｂ（ニオブ）をドープして導電性を付与したＳｒＴｉＯ3基板４１１を用意し、そのＳｒＴｉＯ3基板４１１の上に、第１のクラッド層（上部クラッド層）４１２として例えばＰＬＺＴ（ＰｂxＬａ1-x（ＺｒyＴｉ1-yＯ3）：但し、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１））膜を、ゾルゲル法、ＰＬＤ（パルスレーザ堆積）法又はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法等により形成する。なお、ＳｒＴｉＯ3基板４１１は、各光偏向素子４０３ａに共通の上部電極となる。
【００７３】
次に、図１２（ｂ）に示すように、第１のクラッド層４１２の上にコア層４１３として、クラッド層４１２よりも屈折率が高く且つ電気光学効果を示す膜、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒyＴｉ1-yＯ3）、但し、０＜ｙ＜１）をゾルゲル法、ＰＬＤ法又はＭＯＣＶＤ法等により例えば３〜５μｍの厚さに形成する。なお、コア層４１３は、第１のクラッド層４１２よりも屈折率が高いＰＬＺＴにより形成してもよい。
【００７４】
次に、図１２（ｃ）に示すように、コア層４１３の上に、第２のクラッド層（下部クラッド層）４１４として、例えば第１のクラッド層４１２と同一組成のＰＬＺＴ膜を形成する。その後、第２のクラッド層４１４の上に例えばＡｕ（金）等をスパッタリングして、厚さが約２００ｎｍの導電体膜を形成する。そして、この導電体膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、楔状の下部電極４１５と、導電パターン４０８ａ，４０８ｂ（図１１（ａ）参照）と、位置合わせマーク（図示せず）とを形成する。
【００７５】
このようにして、基板４１１上に第１のクラッド層４１２、コア層４１３及び第２のクラッド層４１４、下部電極４１５及び導電パターン４０８ａ，４０８ｂ等を形成した後、研磨により所定の大きさに加工する。これにより、入射側光偏向素子部４０３が完成する。また、同様の方法により、出射側光偏向素子部４０５を形成する。
【００７６】
次に、図１３（ａ）〜（ｅ）を参照して、入射側光導波路部４０１、コリメート部４０２、共通導波路部４０４、集光部４０６及び出射側光導波路部４０６の形成方法を説明する。
【００７７】
まず、図１３（ａ）に示すように、基板４００を用意する。本実施形態では、基板４００としてシリコン基板を使用する。
【００７８】
次に、図１３（ｂ）に示すように、基板４００の上に石英（シリカ）系の材料をＭＯＣＶＤ法により堆積させて、下部クラッド層４２１及びコア層４２２を形成する。そして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法により入力側光導波路部４０１及び出力側光導波路部４０７のコア層４２２をパターニングして、光導波路４０１ａ，４０７ａを形成する（図１１（ａ）参照）。
【００７９】
次に、図１３（ｃ）に示すように、基板４００の上に石英系の材料をＭＯＣＶＤ法により堆積させて、上部クラッド層４２３を形成する。なお、下部クラッド層４２１、コア層４２２及び上部クラッド層４２３は、ポリマー系の材料により形成してもよい。
【００８０】
次に、図１３（ｄ）に示すように、ＲＩＥ法により、上部クラッド層４２３、コア層４２２及び下部クラッド層４２１をエッチングして、光偏向素子部４０３，４０５を搭載するための凹部４２４と、コリメータレンズ部４０２のコリメータレンズ４０２ａと、集光部３０６の集光レンズ３０６ａとを形成する。なお、凹部４２４は、前述したようにＸ方向の両端部の幅（Ｚ軸方向の長さ）を、光偏向素子部４０３，４０５の長さ（Ｚ軸方向の長さ）よりも狭くしておくことが必要である。
【００８１】
その後、スパッタリング法によりＡｕ膜を約２００ｎｍの厚さに形成した後、このＡｕ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、更にめっき法により厚さを３〜５μｍとすることで、入射側光偏向素子４０３及び出射側光偏向素子４０５の下部電極に給電する配線パターン（図示せず）と、導電パターン４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄ（図１１（ａ）参照）と、位置合わせマーク（図示せず）とを形成する。
【００８２】
このようにして、入力側光導波路部４０１、コリメート部４０２、共通導波路部４０４、集光部４０６及び出射側光導波路部４０７を有する基板４００と光偏向素子部４０３，４０５とをそれぞれ個別に形成した後、第２の実施形態で説明した方法により位置合わせを行って、光偏向素子部４０３，４０５を基板４００上に搭載する。これにより、図１１（ａ），（ｂ）に示す光スイッチが完成する。
【００８３】
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
【００８４】
（付記１）第１の光学部材と第２の光学部材とを光結合する光結合方法において、
前記第１の光学部材のエッジ近傍の面に第２の光学部材のエッジ近傍の面を突き当てて、前記第１の光学部材に対する前記第２の光学部材の傾きを補正することを特徴とする光結合方法。
【００８５】
（付記２）第１の光学部材の上面のエッジ近傍に相互に離隔した複数の第１の導電パターンを形成し、
第２の光学部材の下面のエッジ近傍に前記第１の導電パターンに対し相補的な関係を有する第２の導電パターンを形成し、
前記第２の光学部材の下面の前記エッジ近傍の部分を前記第１の光学部材の上面の前記エッジ近傍の部分に突き当て、前記第２の導電パターンにより前記複数の第１の導電パターン間が電気的に接続されるように前記第２の光学部材の角度を調整し、
前記第２の光学部材の角度を調整した状態で前記第２の光学部材を所定の位置に配置して、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを固定することを特徴とする光結合方法。
【００８６】
（付記３）前記第１の導電パターン及び前記第２の導電パターンの少なくとも一部が軟質な材料により形成されていることを特徴とする付記２に記載の光結合方法。
【００８７】
（付記４）前記第１の光学部材には前記第２の光学部材を配置する凹部が設けられ、前記第１の導電パターンは前記凹部の相互に対向する２つのエッジの近傍にそれぞれ形成され、
前記第２の光学部材の下面には相互に対向する２つのエッジの近傍にそれぞれ前記第２の導電パターンが形成されていることを特徴とする付記２に記載の光結合方法。
【００８８】
（付記５）前記第２の光学部材の下面の一方のエッジの近傍に形成された前記第２の導電パターンを前記第１の光学部材の前記凹部の一方のエッジの近傍に形成された前記第１の導電パターンに電気的に接続するように前記第２の光学部材の第１の角度を調整し、
前記第２の光学部材の下面の他方のエッジの近傍に形成された前記第２の導電パターンを前記第１の光学部材の前記凹部の他方のエッジの近傍に形成された前記第１の導電パターンに電気的に接続するように前記第２の光学部材を移動させて前記第２の光学部材の第２の角度を調整することを特徴とする付記４に記載の光結合方法。
【００８９】
（付記６）前記第１の光学部材には前記第２の光学部材を配置する凹部が設けられ、前記第１の導電パターンは前記凹部の相互に隣り合う２つのエッジの近傍にそれぞれ形成され、
前記第２の光学部材の下面には相互に隣り合う２つのエッジの近傍にそれぞれ前記第２の導電パターンが形成されていることを特徴とする付記２に記載の光結合方法。
【００９０】
（付記７）前記第２の光学部材の下面の一方のエッジの近傍に形成された前記第２の導電パターンを前記第１の光学部材の前記凹部の一方のエッジの近傍に形成された前記第１の導電パターンに電気的に接続するように前記第２の光学部材の第１の角度を調整し、
前記第２の光学部材の下面の他方のエッジの近傍に形成された前記第２の導電パターンを前記第１の光学部材の前記凹部の他方のエッジの近傍に形成された前記第１の導電パターンに電気的に接続するように前記第２の光学部材を移動させて前記第２の光学部材の第２の角度を調整することを特徴とする付記６に記載の光結合方法。
【００９１】
（付記８）前記第１の光学部材にはスラブ導波路が形成されていることを特徴とする付記２に記載の光結合方法。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１（ａ）は光スイッチを示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図２】図２は、水平方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）及び回転方向（θｘ方向、θｙ方向及びθｚ）を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【図４】図４は、同じくそのあおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図（その１）である。
【図５】図５は、同じくそのあおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図（その２）である。
【図６】図６は、同じくそのあおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図（その３）である。
【図７】図７は、同じくそのあおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図（その４）である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８の矢印Ｂで示す方向から見たときの側面図を示している。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【図１１】図１１（ａ），（ｂ）は本発明を応用した光デバイス（光スイッチ）の製造方法を示す図であり、図１１（ａ）は光スイッチを示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のII−II線による断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、入射側光偏向素子部の形成方法を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｅ）は、入射側光導波路部、コリメート部、共通導波路部、集光部及び出射側光導波路部の形成方法を説明する。
【符号の説明】
【００９３】
１００，４００…基板、
１０１，１０７，４０１，４０７…光導波路部、
１０１ａ，１０７ａ，４０１ａ，４０７ａ…光導波路、
１０１ｂ，１０７ｂ，４０１ｂ，４０７ｂ…クラッド層、
１０２，４０２…コリメート部、
１０２ａ，４０２ａ…コリメートレンズ、
１０３，１０５，４０３，４０５…光偏向素子部、
１０３ａ，１０５ａ，４０３ａ，４０５ａ…光偏向素子、
１０４，４０４…共通導波路、
１０６，４０６…集光部、
１０６ａ，４０７ａ…集光レンズ、
２１０，２５０，３１０…第１の構成部品、
２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ，２５１ａ，２５１ｂ，２６１ａ，２６１ｂ，３１１ａ，３１１ｂ，３２１ａ，３２１ｂ，４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄ，４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃ，４０９ｄ…導電パターン、
２２０，２６０，３２０…第２の構成部品、
２３０…固定ステージ、
２３１…制御部、
２３２…移動ステージ、
２３３…導通メータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス同士又は光デバイスを構成する構成部品同士を位置合わせして光結合する光結合方法に関し、特にあおり方向の位置合わせを容易に且つ高精度に行うことができる光結合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信は高速且つ大容量の信号伝送に適しており、長距離の基幹通信システムでは既に実用化されている。このような通信システムにおいて、信号の伝送経路を切換える信号切換装置は必須のデバイスである。従来の通信システムでは、光信号を一旦電気信号に変換してから半導体スイッチで信号の伝送経路を切換え、その後再び光信号に変換する方式が広く使用されていた。しかし、近年、光通信のより一層の高速化及び大容量化が進んでいるため、半導体スイッチでは対応できなくなってきている。そこで、光信号のままで伝送経路の切換えができる光スイッチの開発が進められている。
【０００３】
本願発明者等は、特許文献１において、電気光学効果を利用して光信号の伝送経路を切換える光スイッチを提案している。図１（ａ）はその光スイッチを示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。
【０００４】
この光スイッチは、入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、入射側光偏向素子部１０３、共通導波路１０４、出射側光偏向素子部１０５、集光部１０６及び出射側光導波路部１０７により構成されている。入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、共通導波路１０４、集光部１０６及び出射側光導波路部１０７は、基板１００上に光学膜を積層することにより形成されている。また、入射側光偏向素子部１０３及び出射側光偏向素子部１０５は、電気光学効果を示す材料を用いて形成された後、基板１００上に搭載される。
【０００５】
入射側光導波路部１０１は、ｎ本（図１に示す例では、ｎ＝４）の光導波路（コア層）１０１ａと、これらの光導波路１０１ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路１０１ａ内に閉じ込めるクラッド層１０１ｂとにより構成されている。出射側光導波路部１０７も、これと同様に、複数本の光導波路（コア層）１０７ａと、これらの光導波路１０７ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路１０７ａ内に閉じ込めるクラッド層１０７ｂとにより構成されている。
【０００６】
コリメート部１０２は、ｎ組のコリメートレンズ１０２ａにより構成されている。これらのコリメートレンズ１０２ａは、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。光導波路１０１ａから出射された光は放射状に広がるが、コリメートレンズ１０２ａによってほぼ平行光となる。
【０００７】
入射側光偏向素子部１０３にはｎ組の光偏向素子１０３ａが設けられている。各光偏向素子１０３ａは光導波路を上下方向から挟む一対の少なくとも一方が楔状の電極を有しており、電気光学効果を利用して光信号の伝搬方向を変更する。この例では、光偏向素子１０３ａに各伝送経路に沿ってｎ組の楔状電極が向きを交互に変えて配置されている。
【０００８】
共通導波路１０４は、薄膜状のコア層と、そのコア層を上下方向から挟むクラッド層とからなるスラブ（slab）導波路で構成されている。この共通導波路１０４には入射側光偏向素子部１０３から出力された複数の光信号が同時に通るが、これらの光信号は共通導波路１０４内を決められた方向に直進するので、他の光信号と干渉することなく出射側光偏向素子部１０５に伝達される。
【０００９】
出射側光偏向素子部１０５にはｍ組（図１に示す例では、ｍ＝４）の楔状電極を形成した光偏向素子１０５ａが設けられている。これらの光偏向素子１０５ａは、共通導波路１０４を通って光偏向素子１０５ａに到達した光を、光導波路１０７ａに平行な方向に偏向する。この出射側光偏向素子部１０５は、入射側光偏向素子部１０３と同様の構造を有している。
【００１０】
集光部１０６は、ｍ組の集光レンズ１０６ａにより構成されている。これらの集光レンズ１０６ａも、コリメートレンズ１０３ａと同様に、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。これらの集光レンズ１０６ａは、光偏向素子１０５ａを通過した光を集光して光導波路１０７に導くという働きがある。
【００１１】
このように構成された光スイッチにおいて、光偏向素子１０３ａ，１０５ａに電圧が印加されていないときには、ｉ番目（ｉは１〜ｎの任意の整数）の光導波路１０１ａに入射された光信号は、コリメートレンズ１０２ａにより平行光に変換された後、光偏向素子１０３ａ、共通導波路１０４及び光偏向素子１０５ａを直進し、集光レンズ１０６ａにより集光されて、ｉ番目の光導波路１０７ａに伝達される。
【００１２】
一方、光偏向素子１０３ａ，１０５ａに所定の電圧を印加すると、ｉ番目の光導波路１０１ａに入射された光信号は、光偏向素子１０３ａで電圧に応じた角度で進行方向が曲げられる。そして、共通導波路１０４を直進し、ｊ番目（ｊは１〜ｍの任意の整数、但し、ｉ≠ｊ）の光偏向素子１０５ａに伝達される。その後、この光偏向素子１０５ａにより屈折され、ｊ番目の集光レンズ１０６ａを通ってｊ番目の光導波路１０７ａに伝達される。
【００１３】
その他、本発明に関係する従来技術として、特許文献２に記載されたものがある。
【特許文献１】特開２００２−３１８３９８号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
一般的に、光通信システムは、光ファイバ、光スイッチ及びその他の光デバイスを光結合して構成されている。また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、複数の構成部品を光結合して形成された光デバイスも存在する。そのため、光通信システムを構築するためには、光デバイス同士又は構成部品同士を高精度に位置合わせすることが重要である。例えば、図１（ａ），（ｂ）に示す光スイッチでは、光偏向素子部１０３，１０５を、光導波路１０１ａ，１０７ａ、コリメートレンズ１０２ａ及び集光レンズ１０６ａに対し位置合わせしながら基板１００上に搭載する必要がある。
【００１５】
複数の構成部品を組み合わせて光デバイスを形成する場合に、各構成部品に予め位置合わせマーク（アライメントマーク）を設けておき、それらの位置合わせマークを用いて各構成部品の位置合わせを行うことが考えられる。しかし、この方法では、図２に示す水平方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向：本願では慣例に従い、Ｚ軸は光の伝搬方向とする）及びＹ軸を中心とする回転方向（θｙ方向）の位置合わせは可能であるものの、あおり方向、すなわちＸ軸を中心とする回転方向（θｘ方向）及びＺ軸を中心とする回転方向（θｚ方向）の位置合わせを行うことは困難である。
【００１６】
前述の特許文献２には、各光デバイス構成部品にそれぞれ位置合わせ用チャネル導波路を形成しておき、それらの位置合わせ用チャネル導波路に光を通して結合損失が最小となるように各構成部品を位置合わせすることが記載されている。しかしながら、特許文献２に記載された方法では、軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向）と、回転方向（θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向）とを同時に調整する必要があり、操作が複雑になって位置合わせに要する時間が長くなるという欠点がある。
【００１７】
また、図１（ａ），（ｂ）に示すようにスラブ導波路を用いた光デバイスでは、この方法を採用することは困難である。すなわち、特許文献２に記載された技術では、光デバイスを構成する各構成部品にそれぞれ位置合わせ用チャネル導波路を形成する必要がある。しかし、スラブ導波路中に位置合わせ用チャネル導波路を形成するためには、多くの工程を追加する必要がある。また、電気光学材料を用いた光デバイスでは、チャネル導波路の形成は技術的な難度が極めて高い。
【００１８】
更に、以下に示す問題点もある。すなわち、スラブ導波路は横方向の光の閉じ込めがないため、通常は横方向（図２に示すＸ軸方向）の位置合わせが不要である。しかし、特許文献２に記載された技術では、スラブ導波路を有する構成部品にもチャネル導波路を形成してそのチャネル導波路を他の構成部品のチャネル導波路と高精度に位置合わせする必要があるので、位置合わせが容易であるというスラブ導波路の利点が失われてしまう。
【００１９】
以上から、本発明の目的は、光デバイス同士又は光デバイスの構成部品同士を容易に且つ高精度に光結合することができる光結合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一観点によれば、第１の光学部材の上面のエッジ近傍に相互に離隔した複数の第１の導電パターンを形成し、第２の光学部材の下面のエッジ近傍に前記第１の導電パターンに対し相補的な関係を有する第２の導電パターンを形成し、前記第２の光学部材の下面の前記エッジ近傍の部分を前記第１の光学部材の上面の前記エッジ近傍の部分に突き当て、前記第２の導電パターンにより前記複数の第１の導電パターン間が電気的に接続されるように前記第２の光学部材の角度を調整し、前記第２の光学部材の角度を調整した状態で前記第２の光学部材を所定の位置に配置して、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを固定する光結合方法が提供される。
【００２１】
第１の光学部材（光デバイス又は光デバイスの構成部品）と第２の光学部材（光デバイス又は光デバイスの構成部品）とを光結合させる場合、第１の光学部材に対する第２の光学部材の角度（あおり角）を調整する必要がある。この場合、例えば、第１の光学部材の平坦面に第２の光学部材の下面全体を突き当てて、第２の光学部材の角度を決定することが考えられる。しかしながら、この方法では、第１及び第２の光学部品に反りや変形が発生していたり、異物による突起などがあると、第２の光学部材の角度にずれが発生し、良好な光結合を得ることができない。
【００２２】
これに対し、本発明においては、前記第１の光学部材のエッジ近傍の面に第２の光学部材のエッジ近傍の面を突き当てて前記第１の光学部材に対する前記第２の光学部材の傾きを補正するので、反りや変形、及び異物による突起などの影響を受けるおそれが少なく、高精度な位置合わせ（光結合）が可能になる。
【００２３】
そして、本発明においては、第１の光学部材の上面のエッジ近傍に形成された第１の導電パターンと、第２の光学部材の下面のエッジ近傍に形成された第２の導電パターンとを接触させる。これにより、第１の光学部材の上面のエッジ近傍の面と第２の光学部材の下面のエッジ近傍の面とが良好な状態で接触しているか否かを電気的に検出することができる。その結果、第１の光学部材に対する第２の光学部材の角度を容易に且つ高精度に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。ここでは、図３に示すように、光デバイスを構成する２つの構成部品２１０，２２０のあおり方向（θｘ方向及びθｚ方向）の位置合わせ（光結合）を行う場合について説明する。第１の構成部品２１０には凹部が設けられており、この凹部内に第２の構成部品２２０が適正に配置されると、第１の構成部品２１０の導波路（図示せず）と第２の構成部品２２０の導波路（図示せず）とが光結合するようになっている。
【００２６】
図３に示すように、第１の構成部品２１０の凹部近傍の高台縁部には、予め幅方向（Ｘ方向）に沿って２組の導電パターン２１１ａ，２１１ｂが形成されている。この図３に示すように、一方の組の導電パターン２１１ａは凹部の右側の縁部（エッジ）に沿って相互に離隔して配置され、他方の組の導電パターン２１１ｂは凹部の左側の縁部（エッジ）に沿って相互に離隔して配置されている。導電パターン２１１ａのうち幅方向（Ｘ軸方向）の最も外側に配置された導電パターン２１１ａには端子２１２ａが接続されている。これと同様に、導電パターン２１１ｂのうち幅方向（Ｘ軸方向）の最も外側に配置された導電パターン２１１ｂには、端子２１２ｂが接続されている。
【００２７】
また、第２の構成部品２２０の裏面側の縁部（Ｚ軸方向の両端部）にも、幅方向（Ｘ軸方向）に沿って複数の導電パターン２２１ａ，２２１ｂが形成されている。図３に示すように、導電パターン２２１ａは導電パターン２１１ａに対向する側に配置され、導電パターン２２１ｂは導電パターン２１１ｂに対向する側に配置されている。
【００２８】
第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ａと第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ａとは相補的な関係を有している。すなわち、これらの導電パターン２１１ａ，２２１ａが最適な状態で重なり合うと、幅方向（Ｘ軸方向）につながって１本の配線を構成し、２つの端子２１２ａ間に電気が通るようになっている。これと同様に、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ｂと第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ｂとは相補的な関係を有している。これらの導電パターン２１１ｂ，２２１ｂが最適な状態で重なり合うと、幅方向（Ｘ軸方向）につながって１本の配線を構成し、２つの端子２１２ｂ間に電気が通るようになっている。
【００２９】
図４〜図７は、あおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図である。まず、図４に示すように、第１の構成部品２１０を固定ステージ２３０上に載置し、２つの端子２１２ａの間に導通メータ２３３を接続する。また、第２の構成部品２２０を、制御部２３１により制御される電動の精密移動ステージ２３２の下に保持する。この移動ステージ２３２は、制御部２３１からの信号に応じて第２の構成部品２２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させることが可能であるとともに、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向に一定の角度だけ回転させることができる。
【００３０】
移動ステージ２３２には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置（座標）を検出することができる位置検出機能（エンコーダ又はパルスモータ駆動回路のパルスカウンタ等：図示せず）と、θｘ、θｙ，θｚ方向の角度を検出する角度検出機能（エンコーダ又はパルスモータ駆動回路のパルスカウンタ等：図示せず）とが設けられている。これらの位置検出機能及び角度検出機能から出力される信号は、制御部２３１に入力される。
【００３１】
上述した精密移動ステージ２３２に第２の構成部品２２０を保持した後、制御部２３１を介して精密移動ステージ２３２を制御し、第２の構成部品２２０の長さ方向（Ｚ軸方向）の端面のエッジと第１の構成部品２１０の凹部のエッジとを向かい合わせ、両者が平行となるようにθｙ方向の角度を調整する。その後、図５に示すように、移動ステージ２３２を制御して、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ａの上方に第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ａが位置するように、第２の構成部品２２０を水平方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）に移動させる。
【００３２】
次いで、図６に示すように、高さ方向（Ｙ軸方向）の位置とθｚ方向の角度とを調整して、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ａと第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ａとを重ね合わせる。なお、図６は図５に矢印Ａで示す方向から見たときの側面図を示している。
【００３３】
導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとが隙間なく重なると、導通メータ２３３の値が変化する。これにより、導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとが接触したことがわかる。導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとが隙間なく重なったときは、第１の構成部品２１０のあおり角θｚと第２の構成部品２２０のあおり角θｚとが一致したことを意味している。このときのＹ軸方向の位置（座標）を、制御部２３１に記憶させておく。また、精密移動ステージ２３２のあおり角θｚを固定する。
【００３４】
なお、第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０とが接触しても導通メータ２３３の値が変化しないときは、θｚの角度が適正でないので、θｚの角度を変更して再度第２の構成部品２２０を第１の構成部品２１０に接触させる。
【００３５】
このようにして角度θｚを調整した後、次に２つの端子２１２ｂ間に導通メータ２３３を接続する。そして、図７に示すように、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ｂの上方に第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ｂが位置するように、精密移動ステージ２３２により第２の構成部品２２０を移動させる。その後、上記と同様にして、第１の構成部品２１０の導電パターン２１１ｂと第２の構成部品２２０の導電パターン２２１ｂとが重なり合うように、移動ステージ２３２のＹ軸方向（高さ方向）の位置を調整する。導電パターン２１１ｂと導電パターン２２１ｂとが重なり合うと、２つの端子２１２ｂ間に電流が流れ、導通メータ２３３の値が変化する。このときのＹ軸方向の位置（座標）を制御部２３１に記憶させる。
【００３６】
このようにして、導電パターン２１１ａと導電パターン２２１ａとを接触させたときのＹ軸方向の座標と、導電パターン２２１ｂと導電パターン２２１ｂとを接触させたときのＹ軸方向の座標を測定すると、それらの差から第２の構成部品２２０がＸ軸を中心にどれだけ回転しているか、すなわち第１の構成部品２１０に対する第２の構成部品２２０のあおり角θｘを演算することができる。その演算結果を基に、第２の構成部品２２０のあおり角θｘを調整する。
【００３７】
上述したようにして第２の構成部品２２０のあおり角θｘ及びθｚを調整した後、第２の構成部品２２０を第１の構成部品２１０の凹部内に移動させて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びθｙ方向を調整する。Ｘ軸方向、Ｚ軸方向及びθｙ方向は、例えば予め第１の構成部品２１０及び第２の構成部品２２０にそれぞれ位置合わせ用マークを設けておき、それらの位置合わせマークが一致するように第２の構成部品２２０を移動させることにより行う。また、Ｙ軸方向の調整は、例えば第１の構成部品２１０の一方の面側から導波路内に光を入射し、第２の構成部品２２０の導波路を通過して第１の構成部品２１０の他方の面から出射する光の光量を測定し、その光量が最大となるように第２の構成部品２２０をＹ軸方向に移動させることにより行う。
【００３８】
このようにして第１の構成部品２１０に対する第２の構成部品２２０の最適位置が決定したら、第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０との隙間に光学接着剤を注入して両者を接合する。これにより、第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０との位置合わせ（光結合）が完了する。
【００３９】
このように、本実施形態では、第１及び第２の構成部品２１０，２２０に相補的に設けられた導電パターン２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂを使用し、導電メータ２３３により導通を調べて第２の構成部品２２０のあおり角θｚ，θｘを調整するので、あおり角θｚ，θｘの調整を容易に且つ高精度に行うことができる。
【００４０】
なお、第２の構成部品２２０全体を第１の構成部品２１０の平滑な面に突き当てて第２の構成部品２２０のあおり角θｚ，θｘを調整することも考えられる。しかし、その場合は構成部品２１０，２２０の反りや変形、及び異物による突起などが障害となって、第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０とを高精度に光結合できないことがある。
【００４１】
一方、本実施形態では、エッジ近傍のみを使用して第１の構成部品２１０と第２の構成部品２２０との位置合わせを行うので、構成部品２１０，２２０の反りや変形、及び異物による突起などの影響を受けるおそれが少なく、高精度な位置合わせ（光結合）が可能になる。
【００４２】
なお、構成部品に反りや変形、及び異物による突起などがあっても高精度な位置合わせを行うために、配線パターン２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂの少なくとも一部を導電性ペースト等の軟質な材料により形成することが好ましい。
【００４３】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【００４４】
第１の実施形態では第１及び第２の構成部品にそれぞれ幅方向（Ｘ軸方向）に延びる導電パターンを形成したが、本実施形態では長さ方向（Ｚ軸方向）に延びる導電パターンを形成し、それらの導電パターンを用いてあおり角θｘ，θｚを調整する。
【００４５】
すなわち、図８に示すように、第１の構成部品２５０には凹部が設けられており、この凹部内に第２の構成部品２６０が適正に配置されると、第１の構成部品２５０の導波路（図示せず）と第２の構成部品２６０の導波路（図示せず）とが光結合するようになっている。
【００４６】
第１の構成部品２５０の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第２の構成部品２６０の幅（Ｘ軸方向の長さ）よりも広くなっており、第１の構成部品２５０の幅方向（Ｘ軸方向）の両端部では、凹部の幅（Ｚ軸方向の長さ）が第２の構成部品２６０を配置する部分の幅（Ｚ軸方向の長さ）よりも狭くなっている。また、第１の構成部品２５０の幅方向（Ｘ軸方向）の端部の高台部分には、凹部を挟んで配置された２組の導電パターン２５１ａ，２５１ｂが形成されている。ここで、図８に示すように、導電パターン２５１ａは一方の端部側（手前側）に凹部を挟んで配置された一対のパターンであり、導電パターン２５１ｂは他方の端部側（奥側）に凹部を挟んで配置された一対のパターンである。
【００４７】
第２の構成部品２６０の下面の幅方向（Ｘ軸方向）の端部には、長さ方向（Ｚ軸方向）に延びる導電パターン２６１ａ，２６１ｂが設けられている。図８に示すように、導電パターン２６１ａは一方の端部側（手前側）に配置されており、導電パターン２６１ｂは他方の端部側（奥側）に配置されている。導電パターン２６１ａの長さは第１の構成部品２５０の２つの導電パターン２５１ａ間の間隔よりも長く設定され、導電パターン２６１ｂの長さは第１の構成部品２５０の２つの導電パターン２５１ｂ間の間隔よりも長く設定されている。
【００４８】
導電パターン２５１ａと導電パターン５６１ａとは相補的な関係を有しており、これらの導電パターン２５１ａ，２６１ａが最適な状態で重なり合うと、２つの導電パターン２５１ａ間が電気的に接続される。これと同様に、導電パターン２５１ｂと導電パターン２６１ｂとは相補的な関係を有しており、これらの導電パターン２５１ｂ，２６１ｂが最適な状態で重なり合うと、２つの導電パターン２５１ｂ間が電気的に接続される。
【００４９】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様にして第２の構成部品２６０のあおり角θｘ，θｚを調整するので、ここではその詳細な説明を省略する。但し、本実施形態では、導電パターン２５２ａ，２５１ｂ及び導電パターン２６１ａ，２６１ｂが幅方向（Ｘ軸方向）の両端部に配置されているので、図９に示すようにあおり角θｘを調整してからあおり角θｚを調整する点が第１の実施形態と異なる。なお、図９は、図８の矢印Ｂで示す方向から見たときの側面図を示している。
【００５０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【００５２】
第１の構成部品３１０には凹部が設けられており、この凹部内に第２の構成部品３２０が適正に配置されると、第１の構成部品３１０の導波路（図示せず）と第２の構成部品３２０の導波路（図示せず）とが光結合するようになっている。
【００５３】
第１の構成部品３１０の幅（Ｘ方向の長さ）は、第２の構成部品３２０の幅よりも長くなっている。また、第１の構成部品３１０の幅方向の一方の端部側（図１０では手前側）では、凹部の幅（Ｘ軸方向の長さ）が第２の構成部品３２０を配置する部分よりも狭くなっている。そして、第１の構成部品３１０の高台部分には、この狭くなった凹部を挟んで、一対の導電パターン３１１ａが形成されている。更に、第１の構成部品３１０の凹部の一方のエッジ（図１０では右側のエッジ）の縁部近傍の高台部分には、幅方向（Ｘ軸方向）に沿って複数の導電パターン３１１ｂが形成されている。
【００５４】
第２の構成部品３２０の下面の幅方向（Ｘ軸方向）の一方の端部（図１０では手前側）には、長さ方向（Ｚ軸方向）に延びる導電パターン３２１ａが形成されている。また、第２の構成部品３２０の長さ方向（Ｚ軸方向）の一方の端部（図１０では右側）には、幅方向（Ｘ軸方向）に沿って複数の導電パターン３２１ｂが形成されている。
【００５５】
第１の構成部品３１０の導電パターン３１１ａと第２の構成部品３２０の導電パターン３２１ａとは相補的な関係を有しており、これらの導電パターン３１１ａ，３２１ａが最適な状態で重なり合うと、長さ方向（Ｚ軸方向）につながって１本の配線を構成するようになっている。また、第１の構成部品３１０の導電パターン３１１ｂと第２の構成部品３２０の導電パターン３２１ｂとは相補的な関係を有しており、これらの導電パターン３１１ｂ，３２１ｂが最適な状態で重なり合うと、幅方向（Ｘ軸方向）につながって１本の配線を構成するようになっている。
【００５６】
本実施形態においては、第１の実施形態と同様にして、第１の構成部品３１０を固定ステージ上に載置し、第２の構成部品３２０を精密移動ステージの下に保持する（図４参照）。そして、精密ステージにより、導電パターン３１１ａ，３２１ａに電気が通じるように、第２の構成部品３２０の位置を調整する。導電パターン３１１ａと導電パターン３２１ａとが隙間なく重なると、導通メータの値が変化する。このように導電パターン３１１ａと導電パターン３２１ａとが隙間なく重なったときは、第１の構成部品３１０のあおり角θｘと第２の構成部品３２０のあおり角θｘとが一致したことを意味する。この状態で、第２の構成部品３２０のあおり角θｘを固定する。
【００５７】
次に、精密ステージにより、導電パターン３１１ｂ，３２１ｂに電気が通じるように、第２の構成部品３２０の位置を調整する。導電パターン３１１ｂと導電パターン３２１ｂとが隙間なく重なると、導通メータの値が変化する。このように導電パターン３１１ｂと導電パターン３２１ｂとが隙間なく重なったときは、第１の構成部品３１０のあおり角θｚと第２の構成部品３２０のあおり角θｚとが一致したことを意味する。この状態で、第２の構成部品のあおり角θｚを固定する。
【００５８】
このようにして、本実施形態においては、第２の構成部品３２０のあおり角θｘ，θｚを調整する。なお、本実施形態ではあおり角θｘを調整した後にあおり角θｚを調整するものとしたが、あおり角θｚを調整した後にあおり角θｘを調整してもよい。
【００５９】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（光デバイスの製造方法）
以下、本発明を応用した光デバイス（光スイッチ）の製造方法について説明する。
【００６１】
図１１（ａ）は光スイッチを示す平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のII−II線による断面図である。
【００６２】
この光スイッチは、入射側光導波路部４０１、コリメート部４０２、入射側光偏向素子部４０３、共通導波路４０４、出射側光偏向素子部４０５、集光部４０６及び出射側光導波路部４０７により構成されている。入射側光導波路部４０１、コリメート部４０２、共通導波路４０４、集光部４０６及び出射側光導波路部４０７は、基板４００上に光学膜を積層することにより形成されている。また、入射側光偏向素子部４０３及び出射側光偏向素子部４０５は、電気光学効果を示す材料を用いて形成された後、基板４００上に搭載される。
【００６３】
入射側光導波路部４０１は、ｎ本（図１１に示す例では、ｎ＝４）の光導波路（コア層）４０１ａと、これらの光導波路４０１ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路４０１ａ内に閉じ込めるクラッド層４０１ｂとにより構成されている。出射側光導波路部４０７も、これと同様に、複数本の光導波路（コア層）４０７ａと、これらの光導波路４０７ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路４０７ａ内に閉じ込めるクラッド層４０７ｂとにより構成されている。
【００６４】
コリメート部４０２は、ｎ組のコリメートレンズ４０２ａにより構成されている。これらのコリメートレンズ４０２ａは、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。光導波路４０１ａから出射された光は放射状に広がるが、コリメートレンズ４０２ａによって平行光となる。
【００６５】
入射側光偏向素子部４０３にはｎ組の光偏向素子４０３ａが設けられている。各光偏向素子４０３ａの下側には楔状の下部電極が形成されており、上側には各光偏向素子４０３ａに共通の上部電極が形成されている。これらの下部電極と上部電極との間に電圧を印加すると、電気光学効果により光信号の伝搬方向が変更される。この例では、各伝送経路毎に４個の光偏向素子４０３ａが伝送経路に沿って楔状電極の向きを交互に変えて配置されている。
【００６６】
共通導波路４０４は、薄膜状のコア層と、そのコア層を上下方向から挟むクラッド層とからなるスラブ（slab）導波路で構成されている。この共通導波路４０４には入射側光偏向素子部４０３から出力された複数の光信号が同時に通るが、これらの光信号は共通導波路４０４内を決められた方向に直進するので、他の光信号と干渉することなく出射側光偏向素子部４０５に伝達される。
【００６７】
出射側光偏向素子部４０５にはｍ組（図１１に示す例ではｍ＝４）の光偏向素子４０５ａが設けられている。これらの光偏向素子４０５ａは、共通導波路４０４を通って光偏向素子４０５ａに到達した光を、光導波路４０７ａに平行な方向に偏向する。この出射側光偏向素子部４０５は、入射側光偏向素子部４０３と同様の構造を有している。
【００６８】
集光部４０６は、ｍ組の集光レンズ４０６ａにより構成されている。これらの集光レンズ４０６ａも、コリメートレンズ４０３ａと同様に、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。これらの集光レンズ４０６ａは、光偏向素子４０５ａを通過した光を集光して光導波路４０７に導くという働きがある。
【００６９】
図１１（ａ）に示すように、入射側光偏向素子部４０３及び出射側光偏向素子部４０５が配置される凹部の両側には、偏向素子部４０３，４０５を配置する部分よりも狭くなった凹部を挟んでそれぞれ導電パターン４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄが形成されている。また、入射側光偏向素子部４０３及び出射側光偏向素子部４０５の下面側の幅方向の縁部には、それぞれ長さ方向に延びる導電パターン４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃ，４０９ｄが形成されている。導電パターン４０８ａと導電パターン４０９ａとは第２の実施形態で説明したような相補的な関係を有している。これと同様に導電パターン４０８ｂと導電パターン４０９ｂとは相補的な関係を有し、導電パターン４０８ｃと導電パターン４０９ｃとは相補的な関係を有し、導電パターン４０８ｄと導電パターン４０９ｄとは相補的な関係を有している。
【００７０】
以下、図１２，図１３を参照して、図１１（ａ），（ｂ）に示す光スイッチの製造方法を説明する。
【００７１】
まず、図１２（ａ）〜（ｃ）を参照して、入射側光偏向素子部４０３の形成方法について説明する。なお、出射側光偏向素子部４０５も入射側光偏向素子部４０３と同様の方法で形成するので、ここでは出射側光偏向素子部４０５の形成方法の説明は省略する。また、光偏向素子部４０５は楔状の下部電極が形成された面を下側にして基板４００の上に搭載されるが、図１２（ａ）〜（ｃ）では便宜上、下部電極を形成する面を上側にしている。
【００７２】
図１２（ａ）に示すように、Ｎｂ（ニオブ）をドープして導電性を付与したＳｒＴｉＯ3基板４１１を用意し、そのＳｒＴｉＯ3基板４１１の上に、第１のクラッド層（上部クラッド層）４１２として例えばＰＬＺＴ（ＰｂxＬａ1-x（ＺｒyＴｉ1-yＯ3）：但し、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１））膜を、ゾルゲル法、ＰＬＤ（パルスレーザ堆積）法又はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法等により形成する。なお、ＳｒＴｉＯ3基板４１１は、各光偏向素子４０３ａに共通の上部電極となる。
【００７３】
次に、図１２（ｂ）に示すように、第１のクラッド層４１２の上にコア層４１３として、クラッド層４１２よりも屈折率が高く且つ電気光学効果を示す膜、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒyＴｉ1-yＯ3）、但し、０＜ｙ＜１）をゾルゲル法、ＰＬＤ法又はＭＯＣＶＤ法等により例えば３〜５μｍの厚さに形成する。なお、コア層４１３は、第１のクラッド層４１２よりも屈折率が高いＰＬＺＴにより形成してもよい。
【００７４】
次に、図１２（ｃ）に示すように、コア層４１３の上に、第２のクラッド層（下部クラッド層）４１４として、例えば第１のクラッド層４１２と同一組成のＰＬＺＴ膜を形成する。その後、第２のクラッド層４１４の上に例えばＡｕ（金）等をスパッタリングして、厚さが約２００ｎｍの導電体膜を形成する。そして、この導電体膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、楔状の下部電極４１５と、導電パターン４０８ａ，４０８ｂ（図１１（ａ）参照）と、位置合わせマーク（図示せず）とを形成する。
【００７５】
このようにして、基板４１１上に第１のクラッド層４１２、コア層４１３及び第２のクラッド層４１４、下部電極４１５及び導電パターン４０８ａ，４０８ｂ等を形成した後、研磨により所定の大きさに加工する。これにより、入射側光偏向素子部４０３が完成する。また、同様の方法により、出射側光偏向素子部４０５を形成する。
【００７６】
次に、図１３（ａ）〜（ｅ）を参照して、入射側光導波路部４０１、コリメート部４０２、共通導波路部４０４、集光部４０６及び出射側光導波路部４０６の形成方法を説明する。
【００７７】
まず、図１３（ａ）に示すように、基板４００を用意する。本実施形態では、基板４００としてシリコン基板を使用する。
【００７８】
次に、図１３（ｂ）に示すように、基板４００の上に石英（シリカ）系の材料をＭＯＣＶＤ法により堆積させて、下部クラッド層４２１及びコア層４２２を形成する。そして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法により入力側光導波路部４０１及び出力側光導波路部４０７のコア層４２２をパターニングして、光導波路４０１ａ，４０７ａを形成する（図１１（ａ）参照）。
【００７９】
次に、図１３（ｃ）に示すように、基板４００の上に石英系の材料をＭＯＣＶＤ法により堆積させて、上部クラッド層４２３を形成する。なお、下部クラッド層４２１、コア層４２２及び上部クラッド層４２３は、ポリマー系の材料により形成してもよい。
【００８０】
次に、図１３（ｄ）に示すように、ＲＩＥ法により、上部クラッド層４２３、コア層４２２及び下部クラッド層４２１をエッチングして、光偏向素子部４０３，４０５を搭載するための凹部４２４と、コリメータレンズ部４０２のコリメータレンズ４０２ａと、集光部３０６の集光レンズ３０６ａとを形成する。なお、凹部４２４は、前述したようにＸ方向の両端部の幅（Ｚ軸方向の長さ）を、光偏向素子部４０３，４０５の長さ（Ｚ軸方向の長さ）よりも狭くしておくことが必要である。
【００８１】
その後、スパッタリング法によりＡｕ膜を約２００ｎｍの厚さに形成した後、このＡｕ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、更にめっき法により厚さを３〜５μｍとすることで、入射側光偏向素子４０３及び出射側光偏向素子４０５の下部電極に給電する配線パターン（図示せず）と、導電パターン４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄ（図１１（ａ）参照）と、位置合わせマーク（図示せず）とを形成する。
【００８２】
このようにして、入力側光導波路部４０１、コリメート部４０２、共通導波路部４０４、集光部４０６及び出射側光導波路部４０７を有する基板４００と光偏向素子部４０３，４０５とをそれぞれ個別に形成した後、第２の実施形態で説明した方法により位置合わせを行って、光偏向素子部４０３，４０５を基板４００上に搭載する。これにより、図１１（ａ），（ｂ）に示す光スイッチが完成する。
【００８３】
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
【００８４】
（付記１）第１の光学部材と第２の光学部材とを光結合する光結合方法において、
前記第１の光学部材のエッジ近傍の面に第２の光学部材のエッジ近傍の面を突き当てて、前記第１の光学部材に対する前記第２の光学部材の傾きを補正することを特徴とする光結合方法。
【００８５】
（付記２）第１の光学部材の上面のエッジ近傍に相互に離隔した複数の第１の導電パターンを形成し、
第２の光学部材の下面のエッジ近傍に前記第１の導電パターンに対し相補的な関係を有する第２の導電パターンを形成し、
前記第２の光学部材の下面の前記エッジ近傍の部分を前記第１の光学部材の上面の前記エッジ近傍の部分に突き当て、前記第２の導電パターンにより前記複数の第１の導電パターン間が電気的に接続されるように前記第２の光学部材の角度を調整し、
前記第２の光学部材の角度を調整した状態で前記第２の光学部材を所定の位置に配置して、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを固定することを特徴とする光結合方法。
【００８６】
（付記３）前記第１の導電パターン及び前記第２の導電パターンの少なくとも一部が軟質な材料により形成されていることを特徴とする付記２に記載の光結合方法。
【００８７】
（付記４）前記第１の光学部材には前記第２の光学部材を配置する凹部が設けられ、前記第１の導電パターンは前記凹部の相互に対向する２つのエッジの近傍にそれぞれ形成され、
前記第２の光学部材の下面には相互に対向する２つのエッジの近傍にそれぞれ前記第２の導電パターンが形成されていることを特徴とする付記２に記載の光結合方法。
【００８８】
（付記５）前記第２の光学部材の下面の一方のエッジの近傍に形成された前記第２の導電パターンを前記第１の光学部材の前記凹部の一方のエッジの近傍に形成された前記第１の導電パターンに電気的に接続するように前記第２の光学部材の第１の角度を調整し、
前記第２の光学部材の下面の他方のエッジの近傍に形成された前記第２の導電パターンを前記第１の光学部材の前記凹部の他方のエッジの近傍に形成された前記第１の導電パターンに電気的に接続するように前記第２の光学部材を移動させて前記第２の光学部材の第２の角度を調整することを特徴とする付記４に記載の光結合方法。
【００８９】
（付記６）前記第１の光学部材には前記第２の光学部材を配置する凹部が設けられ、前記第１の導電パターンは前記凹部の相互に隣り合う２つのエッジの近傍にそれぞれ形成され、
前記第２の光学部材の下面には相互に隣り合う２つのエッジの近傍にそれぞれ前記第２の導電パターンが形成されていることを特徴とする付記２に記載の光結合方法。
【００９０】
（付記７）前記第２の光学部材の下面の一方のエッジの近傍に形成された前記第２の導電パターンを前記第１の光学部材の前記凹部の一方のエッジの近傍に形成された前記第１の導電パターンに電気的に接続するように前記第２の光学部材の第１の角度を調整し、
前記第２の光学部材の下面の他方のエッジの近傍に形成された前記第２の導電パターンを前記第１の光学部材の前記凹部の他方のエッジの近傍に形成された前記第１の導電パターンに電気的に接続するように前記第２の光学部材を移動させて前記第２の光学部材の第２の角度を調整することを特徴とする付記６に記載の光結合方法。
【００９１】
（付記８）前記第１の光学部材にはスラブ導波路が形成されていることを特徴とする付記２に記載の光結合方法。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１（ａ）は光スイッチを示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図２】図２は、水平方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）及び回転方向（θｘ方向、θｙ方向及びθｚ）を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【図４】図４は、同じくそのあおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図（その１）である。
【図５】図５は、同じくそのあおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図（その２）である。
【図６】図６は、同じくそのあおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図（その３）である。
【図７】図７は、同じくそのあおり角θｘ、θｚの調整方法を示す図（その４）である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８の矢印Ｂで示す方向から見たときの側面図を示している。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態に係る光結合方法を示す斜視図である。
【図１１】図１１（ａ），（ｂ）は本発明を応用した光デバイス（光スイッチ）の製造方法を示す図であり、図１１（ａ）は光スイッチを示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のII−II線による断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、入射側光偏向素子部の形成方法を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｅ）は、入射側光導波路部、コリメート部、共通導波路部、集光部及び出射側光導波路部の形成方法を説明する。
【符号の説明】
【００９３】
１００，４００…基板、
１０１，１０７，４０１，４０７…光導波路部、
１０１ａ，１０７ａ，４０１ａ，４０７ａ…光導波路、
１０１ｂ，１０７ｂ，４０１ｂ，４０７ｂ…クラッド層、
１０２，４０２…コリメート部、
１０２ａ，４０２ａ…コリメートレンズ、
１０３，１０５，４０３，４０５…光偏向素子部、
１０３ａ，１０５ａ，４０３ａ，４０５ａ…光偏向素子、
１０４，４０４…共通導波路、
１０６，４０６…集光部、
１０６ａ，４０７ａ…集光レンズ、
２１０，２５０，３１０…第１の構成部品、
２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ，２５１ａ，２５１ｂ，２６１ａ，２６１ｂ，３１１ａ，３１１ｂ，３２１ａ，３２１ｂ，４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄ，４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃ，４０９ｄ…導電パターン、
２２０，２６０，３２０…第２の構成部品、
２３０…固定ステージ、
２３１…制御部、
２３２…移動ステージ、
２３３…導通メータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学部材の上面のエッジ近傍に相互に離隔した複数の第１の導電パターンを形成し、
第２の光学部材の下面のエッジ近傍に前記第１の導電パターンに対し相補的な関係を有する第２の導電パターンを形成し、
前記第２の光学部材の下面の前記エッジ近傍の部分を前記第１の光学部材の上面の前記エッジ近傍の部分に突き当て、前記第２の導電パターンにより前記複数の第１の導電パターン間が電気的に接続されるように前記第２の光学部材の角度を調整し、
前記第２の光学部材の角度を調整した状態で前記第２の光学部材を所定の位置に配置して、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを固定することを特徴とする光結合方法。
【請求項２】
前記第１の光学部材には前記第２の光学部材を配置する凹部が設けられ、前記第１の導電パターンは前記凹部の相互に対向する２つのエッジの近傍にそれぞれ形成され、
前記第２の光学部材の下面には相互に対向する２つのエッジの近傍にそれぞれ前記第２の導電パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合方法。
【請求項３】
前記第１の光学部材には前記第２の光学部材を配置する凹部が設けられ、前記第１の導電パターンは前記凹部の相互に隣り合う２つのエッジの近傍にそれぞれ形成され、
前記第２の光学部材の下面には相互に隣り合う２つのエッジの近傍にそれぞれ前記第２の導電パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合方法。
【請求項１】
第１の光学部材の上面のエッジ近傍に相互に離隔した複数の第１の導電パターンを形成し、
第２の光学部材の下面のエッジ近傍に前記第１の導電パターンに対し相補的な関係を有する第２の導電パターンを形成し、
前記第２の光学部材の下面の前記エッジ近傍の部分を前記第１の光学部材の上面の前記エッジ近傍の部分に突き当て、前記第２の導電パターンにより前記複数の第１の導電パターン間が電気的に接続されるように前記第２の光学部材の角度を調整し、
前記第２の光学部材の角度を調整した状態で前記第２の光学部材を所定の位置に配置して、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを固定することを特徴とする光結合方法。
【請求項２】
前記第１の光学部材には前記第２の光学部材を配置する凹部が設けられ、前記第１の導電パターンは前記凹部の相互に対向する２つのエッジの近傍にそれぞれ形成され、
前記第２の光学部材の下面には相互に対向する２つのエッジの近傍にそれぞれ前記第２の導電パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合方法。
【請求項３】
前記第１の光学部材には前記第２の光学部材を配置する凹部が設けられ、前記第１の導電パターンは前記凹部の相互に隣り合う２つのエッジの近傍にそれぞれ形成され、
前記第２の光学部材の下面には相互に隣り合う２つのエッジの近傍にそれぞれ前記第２の導電パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２６４４４１（Ｐ２００７−２６４４４１Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９１４７４（Ｐ２００６−９１４７４）
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「フォトニックネットワーク技術の開発事業」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「フォトニックネットワーク技術の開発事業」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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