JP2004240361A

JP2004240361A - レンズ一体型光ファイバおよびその製造方法、光モジュール、ならびに光伝達装置

Info

Publication number: JP2004240361A
Application number: JP2003032076A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kaneko; 剛金子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-08-26
Also published as: US20040165824A1; US6944371B2

Abstract

【課題】安価であり、かつ光学特性が良好に制御されたレンズ一体型光ファイバおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】レンズ一体型光ファイバ１５０は、光ファイバ１２０と、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に設けられたレンズ１４０を含む。レンズは、液体材料の液滴を光ファイバ端面に吐出して硬化させて、その最大輻が光ファイバの端面の最大輻よりも大きくなるように形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ一体型光ファイバおよびその製造方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、レンズ一体型光ファイバを含む光モジュールおよび光伝達装置に関する。
【０００３】
【背景技術】
近年、情報通信が高速化・大容量化の傾向にあり、光通信の開発が進んでいる。一般に、光通信では、電気信号を光信号に変換し、光信号を光ファイバで送信し、受信した光信号を電気信号に変換する。電気信号と光信号との変換は、光素子によって行なわれる。
【０００４】
この場合、光ファイバとして、先球ファイバが用いられる場合がある。この先球ファイバは、先端に半球状のレンズが設置されているファイバである。先球ファイバを用いることにより、通常光ファイバと光素子との間に設置されるレンズが省略可能となるため、光路の調整が容易となるうえ、装置の小型化が可能となる。
【０００５】
しかしながら、先球ファイバを製造するためには、複雑な加工が必要となる場合が多い（例えば、特許文献１参照）。このため、先球ファイバは一般に、通常の光ファイバと比較してかなり高価である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２８６０８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安価であり、かつ光学特性が良好に制御されたレンズ一体型光ファイバおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、前記レンズ一体型光ファイバを含む光モジュールおよび光伝達装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明のレンズ一体型光ファイバは、
光ファイバの端面上に設けられたレンズを含み、
前記光ファイバの端面と平行でかつ前記レンズの切断面の面積が最大となる面で前記レンズを切断した場合の切断面を最大切断面Ｓ_１としたとき、
前記最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２が、前記光ファイバの端面の最大幅ｄ_１よりも大きい。
【００１０】
（２）また、本発明のレンズ一体型光ファイバは、
コアおよびクラッドを含む光ファイバと、
前記光ファイバの端部において、前記コアの端面上に設けられたレンズと、
を含む。
【００１１】
ここで、前記光ファイバの端面は、前記レンズを設置できる限り、形状は特に限定されるわけではなく、円形であってもよいし楕円形であってもよい。また、前記レンズの切断面も同様に、形状は特に限定されるわけではない。
【００１２】
また、ここで、「最大切断面Ｓ_１」とは、前記光ファイバの端面と平行な面で前記レンズを切断した場合の切断面のうち、面積が最大である切断面をいう。また、「最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２」とは、前記最大切断面Ｓ_１における最大の幅をいう。さらに、「光ファイバの端面の最大幅ｄ_１」とは、前記光ファイバの端面における最大の幅をいい、例えば光ファイバの端面が円形である場合、光ファイバの端面を構成する円の直径をいい、例えば光ファイバの端面が楕円形である場合、光ファイバの端面を構成する楕円の長軸をいう。
【００１３】
本発明のレンズ一体型光ファイバによれば、上記構成を有することにより、前記レンズの曲面（前記レンズの表面）の上部と前記光ファイバの端面との距離を大きくすることができるため、前記レンズのレンズ効果を高めることができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００１４】
なお、本発明において、光ファイバの材質は特に限定されるわけではなく、例えば石英ガラス、プラスチック、プラスチックと石英との複合体、あるいは多成分ガラスからなる光ファイバに本発明を適用することができる。
【００１５】
（３）このレンズ一体型光ファイバにおいて、前記端部において、前記コアの端面と前記クラッドの端面との高さが異なるようにすることができる。
【００１６】
（ｉ）この場合、前記端部において、前記コアを、前記クラッドで覆われていないようにすることができる。これにより、前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凸部を構成することができる。
【００１７】
ここで、前記端部において、前記コアの周囲を封止材で覆うことができる。この構成によれば、前記レンズを前記端面上に確実に固定することができる。その結果、歩留まりが高いレンズ一体型光ファイバを得ることができる。
【００１８】
また、ここで、前記コアの端面と平行でかつ前記レンズの切断面の面積が最大となる面で前記レンズを切断した場合の切断面を最大切断面Ｓ_２としたとき、
前記最大切断面Ｓ_２の最大幅ｄ_４を、前記コアの端面の最大幅ｄ_３よりも大きくすることができる。
【００１９】
ここで、「最大切断面Ｓ_２」とは、前記コアの端面と平行な面で前記レンズを切断した場合の切断面のうち、面積が最大である切断面をいう。また、「コアの端面の最大幅ｄ_３」とは、前記コアの端面における最大の幅をいい、例えばコアの端面が円形である場合、コアの端面を構成する円の直径をいい、例えばコアの端面が楕円形である場合、コアの端面を構成する楕円の長軸をいう。さらに、「最大切断面Ｓ_２の最大幅ｄ_４」とは、前記最大切断面Ｓ_２における最大の幅をいう。
【００２０】
この構成によれば、レンズ効果が大きいレンズを、前記コアの端面上に設置することができる。
【００２１】
（ｉｉ）また、この場合、前記端部において、前記クラッドは前記コアを覆っていないようにすることができる。これにより、前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凹部が構成される。この構成によれば、前記レンズを前記端面上に確実に固定することができる。その結果、歩留まりが高いレンズ一体型光ファイバを得ることができる。
【００２２】
（４）このレンズ一体型光ファイバにおいて、前記レンズの屈折率を、前記コアの屈折率とほぼ等しくすることができる。
【００２３】
また、前記レンズの屈折率を、前記封止材の屈折率より大きく、前記封止材の屈折率を、前記クラッドの屈折率とほぼ等しくすることができる。
【００２４】
（５）このレンズ一体型光ファイバにおいて、前記レンズは、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成できる。これにより、前記レンズが所望の形状および大きさに調整されることにより、光学特性が良好に制御されたレンズを含むレンズ一体型光ファイバを得ることができる。
【００２５】
この場合、前記レンズは、紫外線硬化型樹脂からなることができる。
【００２６】
（６）本発明の光モジュールは、前述した本発明のレンズ一体型光ファイバと、
光学的部分を有する光素子と、
前記光素子と電気的に接続された半導体チップと、を含む。
【００２７】
本発明の光モジュールによれば、前記レンズ一体型光ファイバと、前記光素子とを含むことにより、光ファイバと光素子との間に別途レンズが設けられた一般的な光モジュールと比較して、装置の簡素化を図ることができるうえ、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００２８】
また、光ファイバと光素子との間に別途レンズが設けられた一般的な光モジュールと比較して、本発明のレンズ一体型光ファイバでは、前記レンズが前記光ファイバに設置されているため、別途設けられるレンズと、光ファイバおよび光素子との位置合わせが不要になる。すなわち、前記レンズ一体型光ファイバと前記光素子との間の位置合わせを行なうだけで足りるため、光路調整の簡易化を図ることができる。
【００２９】
（７）本発明の光伝達装置は、前述した本発明のレンズ一体型光ファイバと、
前記光ファイバの一方の端面に発光部を向けて搭載された発光素子と、
前記発光素子と電気的に接続されて前記発光素子とパッケージ化された半導体チップと、
前記光ファイバの他方の端面に受光部を向けて搭載された受光素子と、
前記受光素子と電気的に接続されて前記受光素子とパッケージ化された半導体チップと、を含む。
【００３０】
（８）本発明のレンズ一体型光ファイバの製造方法は、
（ａ）光ファイバの端面に対して液滴を吐出して、レンズ前駆体を前記光ファイバの端面上に形成し、
（ｂ）前記レンズ前駆体を硬化させて、レンズを形成すること、を含み、
前記光ファイバの端面と平行でかつ前記レンズの切断面の面積が最大となる面で前記レンズを切断した場合の切断面を最大切断面Ｓ_１としたとき、
前記最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２を、前記光ファイバの端面の最大幅ｄ_１よりも大きくなるように形成する。
【００３１】
（９）また、本発明のレンズ一体型光ファイバの製造方法は、
（ａ）コアとクラッドとを含む光ファイバの端部において、前記コアの端面に対して液滴を吐出して、レンズ前駆体を前記コアの端面上に形成し、
（ｂ）前記レンズ前駆体を硬化させて、レンズを形成すること、を含む。
【００３２】
本発明のレンズ一体型光ファイバの製造方法によれば、より簡便な方法にて、所望の形状および大きさに調整されかつ光学特性が良好に制御されたレンズを含む、レンズ一体型光ファイバを得ることができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００３３】
（１０）このレンズ一体型光ファイバの製造方法において、さらに、前記（ａ）および（ｂ）の前に、（ｃ）前記端部において、前記コアの端面の高さが、前記クラッドの端面の高さと異なるように形成すること、を含むことができる。
【００３４】
（ｉ）この場合、前記（ｃ）は、前記端部において、前記コアの周囲の前記クラッドを除去すること、を含むことができる。あるいは、この場合、前記（ｃ）は、前記端部において、前記コアを伸長すること、を含むことができる。
【００３５】
また、この場合、さらに、（ｄ）前記コアの周囲を封止材で覆うこと、を含むことができる。
【００３６】
さらに、この場合、前記コアの端面と平行でかつ前記レンズの切断面の面積が最大となる面で前記レンズを切断した場合の切断面を最大切断面Ｓ_２としたとき、
前記最大切断面Ｓ_２の最大幅ｄ_４を、前記コアの端面の最大幅ｄ_３よりも大きくなるように形成することができる。
【００３７】
（ｉｉ）また、この場合、前記端部において、前記クラッドに隣り合う前記コアを除去すること、を含むことができる。
【００３８】
（１１）このレンズ一体型光ファイバの製造方法において、前記液滴の吐出を、インクジェット法により行なうことができる。この方法によれば、前記液滴の吐出量の微妙な調整が可能であるため、微細なレンズを、前記光ファイバの端面上に簡便に設置することができる。
【００３９】
（１２）このレンズ一体型光ファイバの製造方法において、前記レンズ前駆体の硬化を、エネルギーの付加により行なうことができる。
【００４０】
この場合、前記レンズ前駆体は、紫外線硬化型樹脂からなり、
前記エネルギーは、紫外光であり、
前記レンズ前駆体の硬化は、前記光ファイバの他方の端部において、前記コアの端面から紫外光を入射させた後、該紫外光が前記コア内を伝搬し、前記光ファイバの端部から出射した紫外光が該レンズ前駆体に照射することにより行なわれる。この方法によれば、前記紫外光が前記コアの端面から出射して直接前記レンズ前駆体に照射されるため、前記レンズ前駆体を確実に硬化させることができるのに加えて、より少ない紫外線の量で前記レンズ前駆体を効率良く硬化させることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
１．レンズ一体型光ファイバの構造
図１（ａ）は、本発明を適用した一実施の形態に係るレンズ一体型光ファイバ１５０を模式的に示す側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すレンズ一体型光ファイバ１５０を模式的に示す正面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）は、レンズ一体型光ファイバ１５０のうち、端面１２０ａ上にレンズ１４０が設けられた光ファイバ１２０の端部を示している。
【００４３】
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ１５０は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、光ファイバ１２０と、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に設けられたレンズ１４０とを含む。
【００４４】
［光ファイバ］
光ファイバ１２０は一般に、コア１２２およびクラッド１２４を含む。クラッド１２４はコア１２２を同心円状に囲んでいる。光ファイバ１２０では、コア１２２とクラッド１２４との境界で光が反射されて、コア１２２内に光が閉じ込められ、コア１２２内を光が伝搬する。また、クラッド１２４の周囲は、ジャケット（図示せず）によって保護することができる。
【００４５】
また、本実施の形態においては、光ファイバ１２０の断面形状が円形である場合について示したが、光ファイバ１２０の断面形状は特に限定されるわけではない。このことは、後述する実施形態および変形例に示される光ファイバについても同様である。例えば、光ファイバ１２０として、断面形状が楕円形である光ファイバや、コアが円形または楕円形でクラッドがその他の形状である光ファイバを用いることができる。
【００４６】
なお、図１（ａ）および図１（ｂ）においては、光ファイバ１２０の端部（一方の端部）を示している。このレンズ一体型光ファイバ１５０は、光ファイバ１２０の両方の端部において、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上にレンズ１４０が形成されていてもよいし、光ファイバ１２０の両方の端部のうちいずれか一方において、光ファイバ１２０の端面上にレンズ１４０が形成されていてもよい。このことは、後述する実施形態および変形例に示されるレンズ一体型光ファイバでも同様である。
【００４７】
［レンズ］
レンズ１４０は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に設けられている。また、最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２は、光ファイバ１２０の端面１２０ａの最大幅ｄ_１よりも大きい。ここで、最大切断面Ｓ_１は、光ファイバ１２０の端面１２０ａと平行な面でレンズ１４０を切断した場合のレンズ１４０の切断面のうち、面積が最大となる切断面である。
【００４８】
また、このレンズ一体型光ファイバ１５０においては、最大切断面Ｓ_１は円形であるため、最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２は、最大切断面Ｓ_１を構成する円の直径である。この場合、図示しないが、最大切断面Ｓ_１がほぼ楕円形である場合、最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２は、最大切断面Ｓ_１を構成する楕円の長軸である。
【００４９】
さらに、このレンズ一体型光ファイバ１５０においては、光ファイバ１２０の端面１２０ａの最大幅ｄ_１は、光ファイバ１２０の端面１２０ａにおける最大の幅である。本実施の形態においては、光ファイバ１２０の端面１２０ａは円形であるため、光ファイバ１２０の端面１２０ａの最大幅ｄ_１は、光ファイバ１２０の端面１２０ａを構成する円の直径である。この場合、図示しないが、光ファイバ１２０の端面１２０ａがほぼ楕円形である場合、光ファイバ１２０の端面１２０ａの最大幅ｄ_１は、光ファイバ１２０の端面１２０ａを構成する楕円の長軸である。
【００５０】
光ファイバ１２０から出射する光を、例えば受光素子（図示せず）に入射させる場合、光ファイバ１２０から出射した光をレンズ１４０によって集光した後、受光素子に入射させることができる。あるいは、発光素子（図示せず）から出射する光を、例えば光ファイバ１２０に入射させる場合、発光素子から出射した光をレンズ１４０に入射させ、レンズ１４０によって該光を集光した後、光ファイバ１２０へと入射させることができる。
【００５１】
レンズ１４０は、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させて形成することができる。前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
【００５２】
さらに、レンズ１４０の屈折率は、光ファイバ１２０のコア１２２の屈折率とほぼ等しくすることができる。この構成によれば、レンズ１４０とコア１２２との界面における光の反射を少なくすることができるため、該界面における光の損失を少なくすることができる。このことは、後述する実施形態および変形例においても同様である。
【００５３】
具体的には、レンズ１４０は、光ファイバ１２０の端面１２０ａに対して液滴を吐出して、レンズ前駆体（後述する）を形成した後、このレンズ前駆体を硬化させることにより形成することができる。
【００５４】
より具体的には、レンズ１４０は、紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂の前駆体からなる。この場合、レンズ１４０の形状および大きさは、レンズ１４０を形成する際に用いる液体材料の種類や量を調整することによって、制御することができる。例えば、図１（ａ）および図１（ｂ）には、最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２が光ファイバ１２０の端面１２０ａの最大幅ｄ_１よりも大きい場合を示したが、レンズ１４０を形成するために用いる液体材料の量および種類を調整することによって、最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２を、光ファイバ１２０の端面１２０ａの最大幅ｄ_１よりも小さくすることもできる。このことは、後述する第２の実施形態のレンズ２４０についても同様に適用される。
【００５５】
２．レンズ一体型光ファイバの製造方法
次に、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバ１５０の製造方法について、図２および図３を参照して説明する。図２および図３はそれぞれ、レンズ一体型光ファイバ１５０の一製造工程を模式的に示す図である。
【００５６】
［レンズ前駆体の形成］
まず、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上にレンズ前駆体１４０ａを形成する（図２および図３参照）。具体的には、光ファイバ１２０の端面１２０ａに対して、レンズ１４０を形成するための液体材料の液滴１４０ｂを吐出して、レンズ前駆体１４０ａを形成する。前述したように、前記液体材料は、エネルギーを付加することによって硬化可能な性質を有する。
【００５７】
液滴１４０ｂを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法またはインクジェット法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴１４０ｂを吐出する場合に有効である。また、インクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμｍオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量をピコリットルオーダーの単位で制御することができる。このため、微細な光ファイバの端面上に、微細な構造のレンズを作製することができる。
【００５８】
ここでは、図２に示すように、インクジェットヘッド１１０を用いて液滴１４０ｂを吐出する方法について説明する。図２に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａに対して、インクジェットヘッド１１０を用いて液体材料の液滴１４０ｂを吐出する。これにより、図３に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上にレンズ前駆体１４０ａを形成する。必要に応じて、液滴１４０ｂを複数回吐出することにより、所望の形状および大きさのレンズ前駆体１４０ａを、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に形成する。
【００５９】
なお、液滴１４０ｂを吐出する前に、必要に応じて、光ファイバ１２０の端面１２０ａに親液性処理または撥液性処理を行なうことにより、液滴１４０ｂに対する端面１２０ａの濡れ性を制御することができる。これにより、レンズ１４０の形状および大きさをより厳密に制御することができる。
【００６０】
［レンズの形成］
次いで、レンズ前駆体１４０ａを硬化させて、レンズ１４０を形成する（図１および図３参照）。具体的には、図３に示すように、レンズ前駆体１４０ａに対して、熱または光等のエネルギー１１３を付加する。
【００６１】
レンズ前駆体１４０ａを硬化する際は、前記液体材料の種類により適切な方法を選択する。硬化手段としては、具体的には、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。また、付加するエネルギー１１３の量は、レンズ前駆体１４０ａの形状、大きさおよび材質によって適宜調整する。以上の工程により、光ファイバ１２０と、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に形成されたレンズ１４０とを含むレンズ一体型光ファイバ１５０が得られる（図１参照）。
【００６２】
３．作用効果
本実施の形態に係るレンズ一体型光ファイバおよびその製造方法は、以下に示す作用効果を有する。これらの作用効果によって、安価であり、かつ光学特性が良好に制御されたレンズ一体型光ファイバ１５０を得ることができる。
【００６３】
（１）第１に、最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２が、光ファイバ１２０の端面１２０ａの最大幅ｄ_１よりも大きい。これにより、レンズ１４０の曲面（レンズ１４０の表面）の上部と、光ファイバ１２０の端面１２０ａとの距離を大きくすることができるため、レンズ１４０のレンズ効果を高めることができる。
【００６４】
（２）第２に、レンズ１４０の大きさおよび形状を厳密に制御することができる。すなわち、レンズ１４０の形状は液滴１４０ｂの吐出量によって制御することができる。これにより、所望の形状および大きさのレンズ１４０を含むレンズ一体型光ファイバ１５０を得ることができる。その理由について、以下説明する。
【００６５】
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ１５０によれば、図１に示すように、レンズ前駆体１４０ａは光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に形成される。これにより、光ファイバ１２０の側面がレンズ前駆体１４０ａで濡れない限り、レンズ前駆体１４０ａには表面張力が主に作用する。このため、レンズ前駆体１４０ａを形成するための液滴１４０ｂの量を調整することによって、レンズ前駆体１４０ａの形状および大きさを制御することができる。これにより、所望の形状および大きさのレンズ１４０を得ることができる。
【００６６】
（３）第３に、レンズ１４０の設置位置を厳密に制御することができる。前述したように、レンズ１４０は、光ファイバ１２０の端面１２０ａに対して液滴１４０ｂを吐出して、レンズ前駆体１４０ａを形成した後、レンズ前駆体１４０ａを硬化させることにより形成される（図２および図３参照）。
【００６７】
一般に、吐出された液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しい。しかしながら、この方法によれば、特に位置合わせを行なうことなく光ファイバ１２０の端面１２０ａ上にレンズ１４０を形成することができる。すなわち、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に液滴１４０ｂが着弾すれば、液滴１４０ｂが端面１２０ａ上に濡れ広がるため、厳密な位置合わせを行なうことなくレンズ前駆体１４０ａを端面１２０ａ上に形成することができる。これにより、設置位置が厳密に制御されたレンズ１４０を簡便な方法で得ることができる。
【００６８】
（第２の実施の形態）
１．レンズ一体型光ファイバの構造
図４（ａ）は、本発明を適用した一実施の形態に係るレンズ一体型光ファイバ２５０を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すレンズ一体型光ファイバ２５０を模式的に示す正面図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、端面２２０ａ上にレンズ２４０が設けられた光ファイバ２２０の端部を示している。
【００６９】
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、光ファイバ２２０と、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上に設けられたレンズ２４０とを含む。
【００７０】
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、光ファイバ２２０の端部において、コア２２２の端面２２２ａとクラッド２２４の端面２２４ａとの高さが異なる点、ならびに光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上にレンズ２４０が設けられている点で、第１の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ１５０と異なる構成を有する。
【００７１】
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０およびその製造方法において、第１の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ１５０と同様の構成を有する点については、原則として同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００７２】
［光ファイバ］
光ファイバ２２０は、コア２２２およびクラッド２２４を含む。本実施の形態においては、図４（ａ）に示す光ファイバ２２０の端部において、コア２２２がクラッド２２４で覆われていない場合を示す。すなわち、図４（ａ）に示す光ファイバ２２０の端部において、コア２２２の端面２２２ａはクラッド２２４の端面２２４ａより突出しており、コア２２２とクラッド２２４とで凸部２６０が構成されている。
【００７３】
光ファイバ２２０は、第１の実施の形態において光ファイバ１２０の材質として示したものと同様の材質から形成することができる。
【００７４】
［レンズ］
レンズ２４０は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上に設けられている。また、最大切断面Ｓ_２の最大幅ｄ_４は、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａの最大幅ｄ_３よりも大きくすることができる。ここで、最大切断面Ｓ_２は、コア２２２の端面２２２ａと平行な面でレンズ２４０を切断した場合のレンズ２４０の切断面のうち、面積が最大となる切断面である。
【００７５】
また、このレンズ一体型光ファイバ２５０においては、最大切断面Ｓ_２は円形であるため、最大切断面Ｓ_２の最大幅ｄ_４は、最大切断面Ｓ_２を構成する円の直径である。この場合、図示しないが、最大切断面Ｓ_２がほぼ楕円形である場合、最大切断面Ｓ_２の最大幅ｄ_４は、最大切断面Ｓ_２を構成する楕円の長軸に相当する。このことは、後述する実施形態および変形例において、最大切断面Ｓ_２がほぼ円形または楕円形である場合についても同様に適用される。
【００７６】
さらに、このレンズ一体型光ファイバ２５０においては、コア２２２の端面２２２ａの最大幅ｄ_３は、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａにおける最大の幅である。本実施の形態においては、コア２２２の端面２２２ａは円形であるため、コア２２２の端面２２２ａの最大幅ｄ_３は、コア２２２の端面２２２ａを構成する円の直径である。この場合、図示しないが、コア２２２の端面２２２ａがほぼ楕円形である場合、最大幅ｄ_３は、コア２２２の端面２２２ａを構成する楕円の長軸である。このことは、後述する実施形態および変形例において、光ファイバのコアの端面がほぼ円形または楕円形である場合についても同様に適用される。
【００７７】
レンズ２４０は、第１の実施の形態において示したレンズ１４０と同様の材質からなることができる。
【００７８】
また、レンズ２４０は、第１の実施の形態のレンズ１４０と同様の方法にて形成される。具体的には、レンズ２４０は、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａに対して液滴を吐出して、レンズ前駆体（後述する）を形成した後、このレンズ前駆体を硬化させることにより形成することができる。
【００７９】
２．レンズ一体型光ファイバの製造方法
次に、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバ２５０の製造方法について説明する。なお、前述した第１の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ１５０の製造工程と同様の工程については、原則として説明を省略する。
【００８０】
［コアおよびクラッドの端面の加工］
まず、コア２２２の端面２２２ａを、クラッド２２４の端面２２４ａより突出させる工程について説明する。コア２２２の端面２２２ａを、クラッド２２４の端面２２４ａより突出させるためには、具体的には、図５および図６に示す方法が例示できる。
【００８１】
（１）ウエットエッチングによる方法
まず、ウエットエッチングによって、コア２２２の端面２２２ａを、クラッド２２４の端面２２４ａより突出させる工程について、図５を参照して説明する。ここでは、光ファイバ２２０が石英系光ファイバからなる場合について説明する。
【００８２】
一般に、光ファイバは、コアの屈折率をクラッドとの屈折率よりも大きくするために、コアとクラッドとが異なる成分から形成されている。このコアとクラッドとの成分の違いを利用して、ウエットエッチングにて、コアまたはクラッドを選択的に除去することができる。
【００８３】
例えば、端面が平坦な光ファイバ（図５参照）に対してウエットエッチングを行なうことによって、クラッド２２４を選択的に除去できるエッチャントを用いる。これにより、コア２２２の端面２２２ａとクラッド２２４の端面２２４ａよりも突出させることができる
石英系光ファイバのコアとクラッドとの選択的エッチングに用いられるエッチャントとしては、例えば、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムを混合した水溶液（バッファフッ酸水溶液）を用いることができる。このバッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸およびフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、クラッド２２４を選択的に除去することができる。
【００８４】
ウエットエッチングの模式図を図５に示す。図５に示すように、光ファイバ２２０の端部をエッチャント２３０に浸す。これにより、クラッド２２４が選択的に溶解するため、光ファイバ２２０の端部において、クラッド２２４を除去することができる。
【００８５】
具体的には、４０重量％フッ化アンモニウム水溶液と５０重量％フッ化水素酸水溶液と純水（Ｈ_２Ｏ）とを所定の体積比で用いることにより調製されたバッファフッ酸水溶液を用いることにより、クラッド２２４を選択的に除去することができる。
【００８６】
なお、バッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、コア２２２を選択的に除去することもできる。この場合については、詳しくは、後述する実施形態で述べる。
【００８７】
（２）光硬化による方法
次に、光硬化によってコア２２２を伸長させる工程について、図６を参照して説明する。この方法では、光ファイバ２２０のコア２２２の端面に光硬化型樹脂を伸長させることにより、コア２２２の端面２２２ａをクラッド２２４の端面２２４ａよりも突出させる。ここで、光ファイバ２２０の材質は、光硬化型樹脂との密着性が確保できるかぎり、特に限定されない。
【００８８】
具体的には、図６に示すように、端面２２２ａを含む光ファイバ２２０の端部（一方の端部）を、紫外線硬化型樹脂の前駆体を含有する液体材料２３２の中に浸す。光ファイバ２２０のもう一方の端部において、コアの端面２２２ｂから紫外線２１３を入射させる。これにより、端面２２２ｂから入射した紫外線２１３はコア２２２内を伝搬した後、端面２２２ａから出射する。ここで、クラッド２２４には紫外光が導入されないため、クラッド２２４からは紫外光が出射せず、紫外光２１３が出射するのはコア２２２の端面２２２ａからのみである。すなわち、コア２２２の端面２２２ａから出射する紫外線２１３によって、コア２２２の端面２２２ａにて、液体材料２３０に含まれる紫外線硬化型樹脂の前駆体が反応する。この結果、コア２２２の端面２２２ａ上に紫外線硬化樹脂が形成されることによりコア２２２が伸長し、図４に示すように、コア２２２の端面２２２ａが、クラッド２２４の端面２２４ａより突出した構造の光ファイバ２２０が得られる。
【００８９】
なお、図６においては、光ファイバ２２０の端部を液体材料２３２内に浸した状態でコア２２２を伸長する例について示した。ここで、光ファイバ２２０の端部を液体材料２３２内に浸すかわりに、光ファイバ２２０の端面２２２上に液体材料を設置した状態で、図６に示す場合と同様に、もう一方の端部のコア２２２の端面から紫外線を導入して、コア２２２を伸長してもよい。
【００９０】
［レンズの形成］
次いで、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上にレンズ２４０を形成する。本実施の形態において、レンズ２４０を形成する方法は、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上にレンズ２４０を形成する点を除いて、第１の実施の形態においてレンズ１４０を形成する方法と同様である。また、レンズ２４０の材質は、第１の実施の形態のレンズ１４０と同様の材質を用いることができる。
【００９１】
具体的には、レンズ２４０を形成するための液体材料からなる液滴を、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａに対して吐出して、レンズ前駆体をコア２２２の端面２２２ａ上に形成する。次いで、このレンズ前駆体に対してエネルギーを付加することによって硬化させて、レンズ２４０を形成する。
【００９２】
ここで、レンズ前駆体を硬化する方法の一例を図７に示す。本例では、レンズ前駆体が紫外線硬化型樹脂の前駆体からなる場合について説明する。図７には、光ファイバ２２０の端部において、光ファイバ２２０と、光ファイバのコア２２２の端面２２２ａ上に設けられたレンズ前駆体２４０ａとが示されている。なお、ここで示す方法のかわりに、第１の実施の形態で示したレンズ前駆体の硬化方法（図３参照）によっても、レンズ前駆体２４０ａを硬化することができる。
【００９３】
まず、図７に示すように、光ファイバ２２０のもう一方の端部において、コアの端面２２２ｂから紫外線２１３を入射させる。これにより、端面２２２ｂから入射した紫外線２１３はコア２２２内を伝搬した後、端面２２２ａから出射する。ここで、クラッド２２４には紫外光が導入されないため、クラッド２２４からは紫外光が出射せず、紫外光２１３が出射するのはコア２２２の端面２２２ａからのみである。すなわち、コア２２２の端面２２２ａから出射する紫外線２１３によって、コア２２２の端面２２２ａ上に形成されたレンズ前駆体２４０ａが硬化する。これにより、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、コア２２２の端面２２２ａ上に形成されたレンズ２４０が得られる。
【００９４】
この方法によれば、紫外光２１３がコア２２２の端面２２２ａから出射して直接レンズ前駆体２４０ａに照射されるため、レンズ前駆体２４０ａを確実に硬化させることができるのに加えて、より少ない紫外線の量でレンズ前駆体２４０ａを効率良く硬化させることができる。
【００９５】
これにより、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上にレンズ２４０が設けられたレンズ光ファイバ２５０が得られる（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）。
【００９６】
なお、上記の硬化方法は、本実施の形態だけでなく、他の実施形態においてレンズ前駆体を硬化させる場合に適用することができる。特に、コアの端面上に形成されたレンズ前駆体を硬化する場合や、光ファイバのコアおよびクラッドの端面にレンズ前駆体が形成されていて、クラッドの膜厚がコアの膜厚と比較して薄い場合には、コアの端面から出射する紫外光を効率良くレンズ前駆体に導入することができるため、レンズ前駆体を確実に硬化させることができる。
【００９７】
３．作用効果
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０およびその製造方法によれば、第１の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ１５０およびその製造方法と同様の作用効果を有する。
【００９８】
さらに、本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０によれば、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上にレンズ２４０が設けられている。光ファイバ２２０において実際に光が伝搬するのはコア２２２の部分である。すなわち、コア２２２の端面２２２ａ上にのみレンズ２４０が設けられていることにより、レンズ２４０を介して外部から光をコア２２２内に導入する場合は、光を効率良くコア２２２に取り込むことができる。あるいは、コア２２２内を伝搬する光をレンズ２４０で集光した後外部に放出する場合は、レンズ２４０にて光を効率良く集光した後外部に放出することができる。
【００９９】
４．変形例
次に、本実施の形態のレンズ一体型光ファイバの変形例について説明する。図８（ａ）は、本実施の形態の一変形例のレンズ一体型光ファイバ２５１を模式的に示す側面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すレンズ一体型光ファイバ２５１を模式的に示す正面図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、レンズ２４０が設けられた光ファイバ２２０の端部を示している。
【０１００】
図８（ａ）および図８（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバ２５１は、第２の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０の光ファイバ２２０の端部において（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）、コア２２２の周囲を封止材２２６で埋め込んだものである。
【０１０１】
すなわち、本変形例のレンズ一体型光ファイバ２５１において、封止材２２６以外の構成はレンズ一体型光ファイバ２５０と同様である。したがって、本変形例のレンズ一体型光ファイバ２５１は、第２の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０と同様の作用効果を有する。
【０１０２】
レンズ一体型光ファイバ２５１において、コア２２２の周囲を封止材２２６で覆うことにより、コア２２２の端面２２２ａ上にレンズ２４０を確実に固定することができる。その結果、歩留まりが高いレンズ一体型光ファイバ２５１を得ることができる。
【０１０３】
封止材２２６の屈折率は、光ファイバ２２０のコア２２２の屈折率よりも小さくすることができる。また、レンズ２４０の屈折率は、封止材２２６の屈折率より大きくすることができ、封止材２２６の屈折率は、光ファイバ２２０のクラッド２２４の屈折率とほぼ等しくすることができる。この構成によれば、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す光ファイバ２２０の端部において、コア２２２内に光を閉じ込めるクラッドとしての機能を、封止材２２６にもたせることができる。これにより、コア２２２内を伝搬する光の損失を少なくすることができる。このことは、後述する実施形態および変形例においても同様である。封止材２２６の材質は特に限定されないが、例えば熱硬化型樹脂や光硬化型樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
【０１０４】
（第３の実施の形態）
１．レンズ一体型光ファイバの構造
図９（ａ）は、本発明を適用した一実施の形態に係るレンズ一体型光ファイバ３５０を模式的に示す側面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すレンズ一体型光ファイバ３５０を模式的に示す正面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、レンズ３４０が設けられた光ファイバ３２０の端部を示している。
【０１０５】
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ３５０は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、光ファイバ３２０と、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａ上に設けられたレンズ３４０とを含む。
【０１０６】
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ３５０は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、光ファイバ３２０の端部において、コア３２２の端面３２２ａとクラッド３２４の端面３２４ａとの高さが異なる点、および光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａ上にレンズ３４０が設けられている点で、第２の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０と同様の構成を有する。
【０１０７】
一方、本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ３５０は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、光ファイバ３２０の端部において、クラッド３２４がコア３２２を覆っていない点で、第２の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０とは異なる構成を有する。
【０１０８】
なお、本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ３５０およびその製造方法において、第２の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０と同様の構成を有する点については、原則として同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【０１０９】
［光ファイバ］
光ファイバ３２０は、コア３２２およびクラッド３２４を含む。本実施の形態においては、前述したように、光ファイバ３２０の端部において、クラッド３２４はコア３２２を覆っていない場合を示している。すなわち、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、光ファイバ３２０の端部において、クラッド３２４の端面３２４ａはコア３２２の端面３２２ａより突出しており、コア３２２とクラッド３２４とで凹部３６０が構成されている。
【０１１０】
光ファイバ３２０は、第１の実施の形態において光ファイバ１２０の材質として示したものと同様の材質から形成することができる。
【０１１１】
［レンズ］
レンズ３４０は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａ上に設けられている。このレンズ３４０は、第１の実施の形態において示したレンズ１４０と同様の材質からなることができる。
【０１１２】
また、レンズ３４０は、第１の実施の形態のレンズ１４０と同様の方法にて形成される。具体的には、レンズ３４０は、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａに対して液滴を吐出して、レンズ前駆体（後述する）を形成した後、このレンズ前駆体を硬化させることにより形成することができる。
【０１１３】
２．レンズ一体型光ファイバの製造方法
次に、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバ３５０の製造方法について説明する。なお、前述した第１の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ１５０の製造工程と同様の工程については、原則として説明を省略する。
【０１１４】
［コアおよびクラッドの端面の加工］
本実施の形態において、光ファイバ３２０のコア３２２およびクラッド３２４の端面は、第２の実施の形態の欄で説明した方法のうち、ウエットエッチングを用いる方法にて加工することができる。具体的には、ウエットエッチングにおいて、エッチャントを構成する各成分の種類や濃度を調整することによって、コア３２２が選択的に除去できる条件にてエッチングを行なう。
【０１１５】
例えば、光ファイバ３２０が石英系光ファイバからなり、エッチャントとしてバッファフッ酸水溶液を用いる場合、このバッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸および／またはフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、コア３２２を選択的に除去することができる。
【０１１６】
具体的には、第２の実施の形態の欄でクラッドを除去する際に用いた水溶液を、各成分の割合を変えることにより用いることができる。
【０１１７】
［レンズの形成］
次いで、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａ上にレンズ３４０を形成する。本実施の形態において、レンズ３４０を形成する方法は、第２の実施の形態においてレンズ２４０を形成する方法と同様である。また、レンズ３４０の材質は、第１の実施の形態のレンズ１４０と同様の材質を用いることができる。
【０１１８】
具体的には、レンズ３４０を形成するための液体材料からなる液滴を、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａに対して吐出して、レンズ前駆体をコア３２２の端面３２２ａ上に形成する。次いで、このレンズ前駆体に対してエネルギーを付加することによって硬化させて、レンズ３４０を形成する。これにより、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａ上にレンズ３４０が設けられたレンズ光ファイバ３５０が得られる（図９（ａ）および図９（ｂ）参照）。
【０１１９】
４．作用効果
本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ３５０およびその製造方法によれば、第２の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０およびその製造方法と同様の作用効果を有する。
【０１２０】
さらに、本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ３５０によれば、図９（ａ）および図８（ｂ）に示すように、光ファイバ３２０の端部において、クラッド３２４がコア３２２を覆っていない。すなわち、コア３２２とクラッド３２４とで凹部３６０が構成されている。レンズ３４０はこの凹部３６０に設けられているため、コア３２２の端面３２２ａ上に設置したレンズ３４０を確実に固定することができる。その結果、歩留まりが高いレンズ一体型光ファイバ３５０を得ることができる。
【０１２１】
（第４の実施の形態）
図１０は、本発明を適用した第４の実施の形態の光モジュールを模式的に示す図である。この光モジュールは、光素子１０と、半導体チップ２０と、第２の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）とを含む。なお、この光モジュールにおいて、第２の実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０のかわりに、前述した変形例または他の実施形態のレンズ一体型光ファイバを用いてもよい。
【０１２２】
１．光モジュールの構造
光素子１０は、発光素子であっても受光素子であってもよい。発光素子の一例として面発光素子、特に面発光レーザを適用することができる。面発光レーザなどの面発光素子は、基板に対して垂直方向に光を発する。光素子１０は、光学的部分１２を有する。光素子１０が発光素子であるときは、光学的部分１２は発光部であり、光素子１０が受光素子であるときは、光学的部分１２は受光部である。
【０１２３】
光素子１０は、レンズ一体型光ファイバ２５０との相対的な位置が固定された状態となっている。具体的には、光素子１０の光学的部分１２と、レンズ一体型光ファイバ２５０の先端との相対的な位置が固定されていることが好ましい。より具体的には、光学的部分１２が、レンズ一体型光ファイバ２５０のレンズ１４０と対向する状態であることが多い。また、本実施の形態では、光学的部分１２は、半導体チップ２０の穴２８と対向している。
【０１２４】
光素子１０は、少なくとも１つ（一般的には２つまたはそれ以上）の電極を有する。例えば、光学的部分１２が形成された面に、第１の電極１４が設けられていてもよい。なお、複数の第１の電極１４のうち、少なくとも一つがダミー電極であってもよい。ダミー電極は、第１の電極１４と同じ材料で形成してもよいが、光素子１０の内部には電気的に接続されていないものである。例えば、全てを直線で結んで三角形以上の多角形を描く位置に、第１の電極１４を形成し、そのうちの少なくとも一つがダミー電極であってもよい。こうすることで、光素子１０を３点以上の箇所で安定して支持することができる。
【０１２５】
第１の電極１４が設けられた面とは別の面に、第２の電極１６が設けられていてもよい。光素子１０が面発光レーザなどの半導体レーザであるときは、第１の電極１４が設けられた面とは反対側の面に第２の電極１６が設けられてもよい。
【０１２６】
半導体チップ２０は、光素子１０を駆動するためのものである。半導体チップ２０には、光素子１０を駆動するための回路が内蔵されている。半導体チップ２０には、内部の回路に電気的に接続された複数の電極（またはパッド）２２が形成されている。電極２２が形成された面に、少なくとも一つの電極２２に電気的に接続した配線パターン２４が形成されることが好ましい。
【０１２７】
半導体チップ２０と光素子１０とは、電気的に接続されている。例えば、光素子１０の第１の電極１４と、半導体チップ２０上に形成された配線パターン２４と、を電気的に接続する。接続には、ワイヤなどを使用してもよいが、ろう材の一例であるハンダ２６などによる金属接合や異方性導電材料（膜）を介して、第１の電極１４と配線パターン２４とを接合してもよい。この場合、光素子１０は、半導体チップ２０に対してフェースダウン実装される。こうすることで、ハンダ２６によって、電気的な接続を行えるのみならず、光素子１０と半導体チップ２０とを固定することができる。なお、第１の電極１４のうち、ダミー電極となるものも、配線パターン２４に接合することが好ましい。こうすることで、光素子１０を安定した状態で半導体チップ２０上に固定することができる。
【０１２８】
また、光素子１０の第２の電極１６と、配線パターン２４とが電気的に接続されている。接続には、ワイヤ２７を使用したり、導電ペーストを第２の電極１６から配線パターン２４まで設けてもよい。
【０１２９】
光素子１０と半導体チップ２０との間には、アンダーフィル材４０を設けてもよい。アンダーフィル材４０が光素子１０の光学的部分１２を覆うときには、アンダーフィル材４０は透明であることが好ましい。アンダーフィル材４０は、光素子１０と半導体チップ２０との電気的な接続部分を覆って保護するとともに、光素子１０および半導体チップ２０の表面も保護する。さらに、アンダーフィル材４０は、光素子１０および半導体チップ２０の接合状態を保持する。
【０１３０】
半導体チップ２０には、穴（例えば貫通穴）２８が形成されていてもよい。穴２８には、レンズ一体型光ファイバ２５０が挿入される。穴２８は、内部の回路を避けて、電極２２が形成された面からその反対側の面に至るまで形成されている。穴２８の少なくとも一方の開口端部には、テーパ２９が形成されていることが好ましい。テーパ２９を形成することで、穴２８にレンズ一体型光ファイバ２５０を挿入しやすくなる。
【０１３１】
半導体チップ２０は、基板４２に取り付けられていてもよい。詳しくは、半導体チップ２０は、接着剤４４を介して基板４２に貼り付けられていてもよい。基板４２には、穴４６が形成されている。穴４６は、半導体チップ２０の穴２８と連通する位置に形成されている。半導体チップ２０と基板４２とを接着する接着剤４４は、２つの穴２８、４６の連通を妨げないように、これらを塞がないように設けられる。基板４２の穴４６は、半導体チップ２０とは反対側の方向に内径が大きくなるように、テーパが付された形状になっている。これにより、レンズ一体型光ファイバ２５０を挿入しやすくなっている。
【０１３２】
基板４２は、樹脂、ガラスまたはセラミックなどの絶縁性を有する材料から形成されてもよいが、金属などの導電性を有する材料から形成されてもよい。基板４２が導電性の材料からなるときには、少なくとも半導体チップ２０が取り付けられる面に、絶縁膜４３を形成することが好ましい。なお、以下の実施の形態でも、基板４２として同様の材料を用いることができる。
【０１３３】
また、基板４２は、高い熱伝導性を有することが好ましい。これによれば、基板４２が、光素子１０および半導体チップ２０の少なくとも一方の熱の発散を促進する。この場合、基板４２はヒートシンクまたはヒートスプレッダである。本実施の形態では、半導体チップ２０が基板４２に接着されているので、直接的には半導体チップ２０を冷却することができる。なお、半導体チップ２０と基板４２とを接着する接着剤４４は、熱伝導性を有することが好ましい。さらに、半導体チップ２０が冷却されるので、半導体チップ２０に接合された光素子１０も冷却される。
【０１３４】
基板４２には、配線パターン４８が設けられている。また、基板４２には、外部端子５０が設けられている。本実施の形態では、外部端子５０はリードである。基板４２に形成された配線パターン４８は、例えばワイヤ５２を介して、半導体チップ２０の電極２２、半導体チップ２０上に形成された配線パターン２４、光素子１０の第１または第２の電極１４、１６のうち、少なくとも一つと電気的に接続される。また、配線パターン４８は、外部端子５０と電気的に接続されてもよい。
【０１３５】
レンズ一体型光ファイバ２５０は、半導体チップ２０の穴２８に挿入されている。光素子１０の光学的部分１２は、半導体チップ２０の穴２８に対向している。したがって、穴２８に挿入されたレンズ一体型光ファイバ２５０は、光学的部分１２に対して位置合わせされた状態となる。
【０１３６】
レンズ一体型光ファイバ２５０は、基板４２の穴４６にも挿通されている。穴４６は、半導体チップ２０の穴２８に向けて徐々に内径が小さくなっており、半導体チップ２０とは反対側の面では、穴４６の開口の内径は、光ファイバ２２０よりも大きくなっている。光ファイバ２２０と穴４６の内面との間の隙間は、樹脂などの充填材５４で埋めることが好ましい。充填材５４は、レンズ一体型光ファイバ２５０を固定して抜け止めを図る機能も有する。
【０１３７】
本実施の形態では、光素子１０および半導体チップ２０が、樹脂５６で封止されている。樹脂５６は、光素子１０と半導体チップ２０との電気的な接続部分や、半導体チップ２０と基板４２に形成された配線パターン４８との電気的な接続部分も封止する。
【０１３８】
２．作用効果
本実施の形態の光モジュールによれば、レンズ一体型光ファイバ２５０と、光学的部分１２を含む光素子１０とを含むことにより、光ファイバと光素子との間に別途レンズが設けられた一般的な光モジュールと比較して、装置の簡素化を図ることができるうえ、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【０１３９】
また、光ファイバと光素子との間に別途レンズが設けられた一般的な光モジュールと比較して、本実施の形態のレンズ一体型光ファイバ２５０では、レンズ１４０が光ファイバ２２０に設置されているため、別途設けられたレンズと、光ファイバおよび光素子との位置合わせが不要になる。すなわち、レンズ一体型光ファイバ２５０と光素子１０との間の位置合わせを行なうだけで足りるため、光路調整の簡易化を図ることができる。
【０１４０】
（第５の実施の形態）
図１１は、本発明を適用した実施の形態の光伝達装置を示す図である。光伝送装置９０は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器９２を相互に接続するものである。電子機器９２は、情報通信機器であってもよい。光伝送装置９０は、ケーブル９４の両端にプラグ９６が設けられたものであってもよい。ケーブル９４は、少なくとも一つのレンズ一体型光ファイバ２５０（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）を含む。この場合、光ファイバ２２０の少なくとも一方の端部にレンズ１４０が設けられている。プラグ９６は、半導体チップ２０を内蔵する。レンズ一体型光ファイバ２５０と、光素子１０または半導体チップ２０との取り付け状態は、第４の実施の形態にて説明した通りである。なお、このレンズ一体型光ファイバ２５０のかわりに、前述した変形例または他の実施形態のレンズ一体型光ファイバを用いてもよい。
【０１４１】
レンズ一体型光ファイバ２５０の一方の端部に接続される光素子１０は、発光素子である。一方の電子機器９２から出力された電気信号は、発光素子である光素子１０によって光信号に変換される。光信号はレンズ一体型光ファイバ２５０を伝わり、他方の光素子１０に入力される。この他方の光素子１０は、受光素子であり、入力された光信号が電気信号に変換される。電気信号は、他方の電子機器９２に入力される。こうして、本実施の形態の光伝達装置９０によれば、光信号によって、電子機器９２の情報伝達を行うことができる。
【０１４２】
（第６の実施の形態）
図１２は、本発明を適用した実施の形態の光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝送装置９０は、電子機器１００間を接続する。電子機器１００として、液晶表示モニターまたはディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（ＰｏｉｎｔｏｆＳａｌｅＳｃａｎｎｉｎｇ）用）、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンター等が挙げられる。
【０１４３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るレンズ一体型光ファイバを模式的に示す側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すレンズ一体型光ファイバを模式的に示す正面図である。
【図２】図１（ａ）および図１（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバの一製造工程を模式的に示す図である。
【図３】図１（ａ）および図１（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバの一製造工程を模式的に示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るレンズ一体型光ファイバを模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すレンズ一体型光ファイバを模式的に示す正面図である。
【図５】図４（ａ）および図４（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバの一製造工程を模式的に示す図である。
【図６】図４（ａ）および図４（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバの一製造工程を模式的に示す図である。
【図７】図４（ａ）および図４（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバの一製造工程を模式的に示す図である。
【図８】図８（ａ）は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すレンズ一体型光ファイバの一変形例を模式的に示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すレンズ一体型光ファイバを模式的に示す正面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明を適用した第３の実施の形態に係るレンズ一体型光ファイバを模式的に示す側面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すレンズ一体型光ファイバを模式的に示す正面図である。
【図１０】本発明を適用した第４の実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図である。
【図１１】本発明を適用した第５の実施の形態に係る光伝達装置を模式的に示す図である。
【図１２】本発明を適用した第６の実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０光素子、１２光学的部分、１４第１の電極、１６第２の電極、２０半導体チップ、２１凹部、２２電極、２４配線パターン、２６ハンダ、２７ワイヤ、２８穴、２９テーパ、３２先端面、４０アンダーフィル材、４２基板、４３絶縁膜、４４接着剤、４６穴、４８配線パターン、５０外部端子、５２ワイヤ、５４充填材、５６樹脂、９０光伝送装置、９２，１００電子機器、９４ケーブル、９６プラグ、１１０インクジェットヘッド、１１２インクジェットノズル、１１３エネルギー、１２０，２２０，３２０光ファイバ、１２０ａ光ファイバの端面、１４０，２４０，３４０レンズ、１４０ａ，２４０ａレンズ前駆体、１４０ｂ液滴、Ｓ_１，Ｓ_２最大切断面、１２２，２２２，３２２コア、１２４，２２４，３２４クラッド、１５０，２５０，２５１，３５０レンズ一体型光ファイバ、２１３紫外線、２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａコアの端面、２２４ａ，３２４ａクラッドの端面、２２６封止材、２３０エッチャント、２３２液体、２６０凸部、３６０凹部、Ｓ_１，Ｓ_２最大切断面、ｄ_１光ファイバの端面の最大幅、ｄ_２最大切断面Ｓ_１の最大幅、ｄ_３コアの端面の最大幅、ｄ_４最大切断面Ｓ_２の最大幅

Claims

光ファイバの端面上に設けられたレンズを含み、
前記光ファイバの端面と平行でかつ前記レンズの切断面の面積が最大となる面で前記レンズを切断した場合の切断面を最大切断面Ｓ_１としたとき、
前記最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２が、前記光ファイバの端面の最大幅ｄ_１よりも大きい、レンズ一体型光ファイバ。
コアおよびクラッドを含む光ファイバと、
前記光ファイバの端部において、前記コアの端面上に設けられたレンズと、
を含む、レンズ一体型光ファイバ。
請求項２において、
前記端部において、前記コアの端面と前記クラッドの端面との高さが異なる、レンズ一体型光ファイバ。
請求項３において、
前記端部において、前記コアは前記クラッドで覆われていない、レンズ一体型光ファイバ。
請求項４において、
前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凸部が構成される、レンズ一体型光ファイバ。
請求項２ないし５のいずれかにおいて、
前記レンズの屈折率は、前記コアの屈折率とほぼ等しい、レンズ一体型光ファイバ。
請求項４ないし６のいずれかにおいて、
前記端部において、前記コアの周囲が封止材で覆われた、レンズ一体型光ファイバ。
請求項７において、
前記レンズの屈折率は、前記封止材の屈折率より大きく、
前記封止材の屈折率は、前記クラッドの屈折率とほぼ等しい、レンズ一体型光ファイバ。
請求項２ないし８のいずれかにおいて、
前記コアの端面と平行でかつ前記レンズの切断面の面積が最大となる面で前記レンズを切断した場合の切断面を最大切断面Ｓ_２としたとき、
前記最大切断面Ｓ_２の最大幅ｄ_４が、前記コアの端面の最大幅ｄ_３よりも大きい、レンズ一体型光ファイバ。
請求項３において、
前記端部において、前記クラッドは前記コアを覆っていない、レンズ一体型光ファイバ。
請求項１０において、
前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凹部が構成される、レンズ一体型光ファイバ。
請求項１ないし１１のいずれかにおいて、
前記レンズは、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成された、レンズ一体型光ファイバ。
請求項１２において、
前記レンズは、紫外線硬化型樹脂からなる、レンズ一体型光ファイバ。
請求項１ないし１３のいずれかに記載のレンズ一体型光ファイバと、
光学的部分を有する光素子と、
前記光素子と電気的に接続された半導体チップと、を含む、光モジュール。
請求項１ないし１３のいずれかに記載のレンズ一体型光ファイバと、
前記光ファイバの一方の端面に発光部を向けて搭載された発光素子と、
前記発光素子と電気的に接続されて前記発光素子とパッケージ化された半導体チップと、
前記光ファイバの他方の端面に受光部を向けて搭載された受光素子と、
前記受光素子と電気的に接続されて前記受光素子とパッケージ化された半導体チップと、
を含む、光伝達装置。
（ａ）光ファイバの端面に対して液滴を吐出して、レンズ前駆体を前記光ファイバの端面上に形成し、
（ｂ）前記レンズ前駆体を硬化させて、レンズを形成すること、を含み、
前記光ファイバの端面と平行でかつ前記レンズの切断面の面積が最大となる面で前記レンズを切断した場合の切断面を最大切断面Ｓ_１としたとき、
前記最大切断面Ｓ_１の最大幅ｄ_２を、前記光ファイバの端面の最大幅ｄ_１よりも大きくなるように形成する、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
（ａ）コアとクラッドとを含む光ファイバの端部において、前記コアの端面に対して液滴を吐出して、レンズ前駆体を前記コアの端面上に形成し、
（ｂ）前記レンズ前駆体を硬化させて、レンズを形成すること、を含む、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項１７において、
さらに、前記（ａ）および（ｂ）の前に、（ｃ）前記端部において、前記コアの端面の高さが、前記クラッドの端面の高さと異なるように形成すること、を含む、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項１８において、
前記（ｃ）は、前記端部において、前記コアの周囲の前記クラッドを除去すること、を含む、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項１８において、
前記（ｃ）は、前記端部において、前記コアを伸長すること、を含む、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項１９または２０において、
さらに、（ｄ）前記コアの周囲を封止材で覆うこと、を含む、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項１９ないし２１のいずれかにおいて、
前記コアの端面と平行でかつ前記レンズの切断面の面積が最大となる面で前記レンズを切断した場合の切断面を最大切断面Ｓ_２としたとき、
前記最大切断面Ｓ_２の最大幅ｄ_４を、前記コアの端面の最大幅ｄ_３よりも大きくなるように形成する、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項１８において、
前記（ｃ）は、前記端部において、前記クラッドに隣り合う前記コアを除去すること、を含む、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項１６ないし２３のいずれかにおいて、
前記液滴の吐出は、インクジェット法により行なわれる、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項１６ないし２４のいずれかにおいて、
前記レンズ前駆体の硬化は、エネルギーの付加により行なわれる、レンズ一体型光ファイバの製造方法。
請求項２５において、
前記レンズ前駆体は、紫外線硬化型樹脂からなり、
前記エネルギーは、紫外光であり、
前記レンズ前駆体の硬化は、前記光ファイバの他方の端部において、前記コアの端面から紫外光を入射させた後、該紫外光が前記コア内を伝搬し、前記光ファイバの端部から出射した紫外光を該レンズ前駆体に照射することにより行なわれる、レンズ一体型光ファイバの製造方法。