光回路基板、光设备及对准方法与流程

本发明涉及光通信等的光控制装置中使用的形成有光波导路的光回路基板、将其与光纤连接的光设备、连接光回路基板与光纤时的对准方法。

背景技术：

在形成有光波导路的光回路基板连接光纤的光设备中，除了实现光控制所必须的控制功能的主回路部以外，还具有用于对光纤进行调心连接的调心用光波导路(例如，参照专利文献1)。简单构造的调心用光波导路可以不依赖主回路功能配置，因此能够自由设计，并且通过在与各光波导路的输入输出端口对应的位置连接配置有光纤的光纤阵列，能够高精度且简便地提供光设备。

此外，除此以外，为了制造光控制装置，已知有能够不使用照相机等复杂观察系统来与透镜阵列对位连接的光回路基板(例如，参照专利文献2)。专利文献2的光回路基板除了用于光信号传输的主端口的光波导路以外还具有与透镜阵列连接时用于对准的虚端口的光波导路作为调心用光波导路。专利文献1的光回路基板通过虚端口用的透镜阵列使调心用光反射，并以使虚端口的反射光的光功率达到最大的方式进行对准。该技术用于对准透镜阵列，但通过在与连接光纤的端面不同的端面(调心用光波导路的射出端)配置透镜阵列或反射膜也可进行光纤的对准。

专利文献

专利文献1：日本专利公开1996-313744号公报

专利文献2：日本专利公开2011-191647号公报

专利文献1存在的问题是调心用光波导路从光回路基板的一端至另一端必须沿着主回路配置，所以光回路基板的尺寸由此变大，或者配置光部件的主回路部分变小。

此外，形成有光波导路的光回路基板搭载有光电二极管或激光二极管等光部件，并搭载于金属等封装结构。该封装结构除了用于连接光纤阵列的开口部之外利用壁覆盖光回路基板。因此，存在的问题是，当在光回路基板搭载于封装结构的状态下与光纤阵列连接时，从光纤阵列的调心用光纤与光回路基板的调心用光波导路耦合的调心用的光被封装结构内的壁遮挡，无法通过配置在外侧的光电二极管(pd)等进行观察，从而无法对准(参照图1)。

如专利文献2那样，若预先在调心用光波导路端配置使光反射的反射膜等，则能够对准，但需要设置反射膜或设置反射镜的工序，导致成本提升(参照图2)。

另一方面，在封装结构搭载前连接光回路基板与光纤阵列的情况下，能够以现有的对准方法进行对准操作(参照图3)。但是，存在的问题是，在将光回路基板搭载于封装结构的工序中，连接于光回路基板的光纤阵列成为障碍，导致搭载操作效率恶化。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供不需要用于将光回路基板与光纤阵列对准的多余部件或工序的低成本的光回路基板、光设备及对准方法。

为了实现上述目的，本发明涉及的光回路基板搭载在光纤阵列连接端附近使调心光返回光纤阵列的回环回路。

具体来说，本发明涉及的光回路基板，包括：功能回路部，具有光部件及相对于所述光部件输入输出光的光波导路；波导路部，连接将光纤并列配置在基板上的光纤阵列，所述波导路部配置有输入输出光波导路和回环回路，所述输入输出光波导路的一端连接在用于连接光纤的信号用端口，另一端连接在所述功能回路部的所述光波导路，回环回路包括：中转波导路，连接在用于与所述光纤调心的调心用端口，并传输入射到所述调心用端口的光；环波导路，将所述中转波导路传输的光分路并环绕之后再次在所述中转波导路汇合。

调心用的回环回路能够以光波导路模式形成，因此能够以与现有的光回路基板相同的工序进行制造，制造成本不会上升。从光纤与光回路基板的调心用端口耦合的调心光经由回环回路返回到该调心用端口，并返回到该光纤。因此，能够利用该返回光进行对准。也就是说，不用追加设置反射光的膜或反射镜等调心用的部件或者工序，能够在搭载于封装结构的状态下进行对准。

此外，调心光在入射时和射出时通过两次调心用端口，从而相对于调心位置的损失灵敏度提高，能够提高调心精度。

因此，本发明不需要用于将光回路基板与光纤阵列对准的多余的部材，因此不会使尺寸增大，进而该对准不需要多余的工序，因此能够提供低成本的光回路基板。

本发明涉及的光回路基板的所述输入输出光波导路及所述中转波导路配置成相对于配置有所述信号用端口及所述调心用端口的面具有倾斜角。通过相对于光回路基板与光纤阵列的连接面倾斜配置光波导路及光纤，能够降低连接面产生的反射光对于调心带来的影响。

作为本发明涉及的光回路基板的第一方式，以使全部所述信号用端口位于两个所述调心用端口之间的方式来配置所述信号用端口及所述调心用端口。在连接光回路基板与光纤阵列时，通过将两个调心用端口对准与其对应的光纤，还能够进行围绕光纤光轴的旋转方向的对准。

此时，本发明涉及的光回路基板的距所述调心用端口最近的所述信号用端口与该调心用端口之间的间隔大于所述信号用端口彼此的间隔。光纤阵列的调心用光纤的间隔增大，在光纤阵列的制造时能够降低向v槽基板按压光纤的压盖基板的倾斜，能够提高光纤阵列的制造成品率。

本发明涉及的第一光设备包括：第一方式的光回路基板；光纤阵列，具有以所述光回路基板的所述信号用端口的间隔排列的信号用光纤、及配置在所述光回路基板的所述调心用端口的位置的调心用光纤，并且以所述信号用光纤的端部分别抵接于所述信号用端口、所述调心用光纤的端部抵接于所述调心用端口的方式连接于所述光回路基板。

本发明涉及的对准方法是制造第一光设备时对所述光回路基板与所述光纤阵列进行对位的对准方法，包括：临时连接工序，将所述光回路基板与所述光纤阵列以规定的精度进行连接；光入射工序，向所述光纤阵列的所述调心用光纤输入调心光；光接收工序，所述光入射工序中入射的所述调心光与所述光回路基板的所述调心用端口耦合，在所述回环回路折返并返回到所述调心用端口，并接收与所述调心用光纤耦合的返回光；主连接工序，以使所述光接收工序中接收的所述返回光的光强度成为最大的方式调整并固定所述光回路基板与所述光纤阵列的位置。

作为本发明涉及的光回路基板的第二方式，所述信号用端口中的至少两个具有与所述信号用端口对应的所述调心用端口，各所述调心用端口配置成从对应的所述信号用端口向相同方向离开相同距离。使用光信号用的光纤将光耦合于回环回路并对准之后，使光纤阵列平行移动并进行光回路基板与光纤阵列的连接。若连接完成，可以不使用不需要的调心用光纤来进行对准，能够实现光纤阵列的小型化及降低成本。

作为本发明涉及的光回路基板的第三方式，所述波导路部还具有与所述调心用端口配对的调心用端口，各所述配对的调心用端口配置成，所述调心用端口和所述配对的调心用端口隔着对应的所述信号用端口，并且从对应的所述信号用端口向相同方向离开相同距离。在一个信号用端口的两侧配置调心用端口，平行移动而在两调心用端口对准。因此，能够掌握并修正对准后的光纤阵列平行移动时向光回路基板厚度方向的错位。

本发明涉及的第二光设备及第三光设备包括：第二方式或第三方式的光回路基板；以及以所述光回路基板的所述信号用端口的间隔排列的信号用光纤，所述信号用光纤的端部分别与所述信号用端口抵接的方式连接于所述光回路基板，所述光回路基板的所述调心用端口与所述光纤阵列中的任一光纤都未连接。

本发明涉及的对准方法是制造具有第二方式的光回路基板的第二光设备时对所述光回路基板与所述光纤阵列进行对位的对准方法，包括：临时连接工序，将所述光回路基板与所述光纤阵列以规定的精度进行连接；光入射工序，向所述光纤阵列的所述信号用光纤中端部与所述光回路基板的所述调心用端口抵接的所述信号用光纤输入调心光；光接收工序，所述光入射工序中入射的所述调心光与所述光回路基板的所述调心用端口耦合，在所述回环回路折返并返回到所述调心用端口，并接收与输入所述调心光的所述信号用光纤耦合的返回光；位置调整工序，以使所述光接收工序中接收的所述返回光的光强度成为最大的方式来调整所述光回路基板与所述光纤阵列的位置；主连接工序，在所述位置调整工序后将所述光纤阵列从所述光回路基板的所述调心用端口向所述信号用端口的方向平行移动距离并固定。

另外，上述各发明可以尽可能的组合。

本发明不需要用于将光回路基板与光纤阵列对准的多余部件或工序，能够提供低成本的光回路基板、光设备及对准方法。

附图说明

图1是用于说明本发明问题的图。

图2是用于说明本发明问题的图。

图3是用于说明本发明问题的图。

图4是用于说明本发明涉及的光回路基板的图。

图5是用于说明回环回路的图。

图6是用于说明本发明涉及的光设备的图。

图7是用于说明本发明涉及的光设备的图。

图8是用于说明本发明涉及的光设备的图。

图9是用于说明本发明涉及的光设备的图。

图10是用于说明本发明涉及的光设备的图。

图11是用于说明本发明涉及的光设备的图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。下面说明的实施方式是本发明的实施例，本发明并不限定于下面的实施方式。另外，本说明书及附图中标记相同的结构要素表示彼此相同的结构要素。

(实施方式1)

图4是用于说明本实施方式的光回路基板101的图。光回路基板101在功能上包括两个区域(功能回路部11和波导路部12)。

在功能回路部11中awg等功能回路或光部件13通过波导路14连接，且波导路14经由波导路部12的输入输出光波导路16连接于信号用端口22。在波导路部12形成有输入输出光波导路16和回环回路15。输入输出光波导路16的一端连接于波导路14，另一端连接于信号用端口22。

回环回路15包括环波导路和中转波导路，中转波导路连接于调心用端口21。信号用端口22与调心用端口21形成在光回路基板101的端面。

在此，光部件13是光电二极管、激光二极管等能动元件、波长板、薄膜过滤器等受动元件、或者是构成光耦合器、分路器、波长合波分波器、开关、调制器等的光波导回路等。

另外，图4的光回路基板101在两个调心用端口21之间配置全部的信号用端口22。也就是说，至少在信号用端口22的两外侧配置调心用端口21。

本实施方式的光回路基板101与在图1至图3中说明的现有光回路基板的不同之处在于，光回路基板101具有回环回路15来作为调心用光波导路的代替。图5表示回环回路15的形状。回环回路15包括环波导路(15a、15b)和中转波导路15c。从调心用端口21入射的光在中转波导路15c中传输，并在合分路部15a分路，在环绕部15b环绕并再次在合分路部15a汇合，在中转波导路15c中传输并从调心用端口21射出。由于在合分路部15a分路后的光在合分路部15a汇合，因此合分路部15a的分路比为任意值。此外，回环回路15的损失由纤芯相对于包层的比折射率和环绕部15b的曲率来确定，但通过回环回路15的光为调心光，所以由对准可以允许的损失和比折射率来确定环绕部15b的曲率即可。另外，若本实施方式的光回路基板101上的波导路由硅细线波导路形成，则回环回路15的曲率半径可以形成为数10μm。

在本实施方式中，合分路部15a构成为y分路型，但也可以构成为方向性耦合器型、多模干涉(mmi)型等。

回环回路15可以配置在光回路基板101的任意位置，因此可以不依赖功能回路部11的布局来进行配置。这是由于回环回路15的专有面积非常小，因此能够以不对功能回路部11的布局造成影响地将回环回路15配置在波导路部12的区域。此外，因为回环回路15的大小充分地控制在由功能回路部11规定的光回路基板101的幅宽的内侧，因此调心用端口21的位置可以配置在任意位置，从而光回路基板101不会由于形成回环回路15而导致尺寸变大。另外，图4的回环回路15的中转波导路15c为直线，环波导路的环绕部15b配置在中转波导路15c的延长线上，但回环回路15的中转波导路15c也可为曲线。

另外，图4中，调心用端口21(回环回路15)配置在三个信号用端口22(光波导路16)的两侧，但其数量与配置并不限定于此。调心用端口21、信号用端口22均为一个以上即可。此外，各端口的位置也不限定于图4。

(实施方式2)

图6是用于说明本实施方式的光设备301的图。光设备301将光纤阵列201连接于图4中说明的光回路基板101。光纤阵列201中，以光回路基板101的信号用端口22的间隔排列的信号用光纤32与配置在光回路基板101的调心用端口21的位置的调心用光纤31通过v槽基板和压盖基板固定，信号用光纤32的端部分别抵接于信号用端口22，调心用光纤31的端部分别抵接于调心用端口21。

光设备301在制造时必须将光回路基板101与光纤阵列201对准位置。此时的对准方法包括：将光回路基板101与光纤阵列201以规定的精度连接的临时连接工序；向光纤阵列201的调心用光纤31输入调心光并进行调心固定的主连接工序。在主连接工序中，首先，向光纤阵列201的调心用光纤31输入调心光(光入射工序)。接下来，接收环绕回环回路15后的该调心光(光接收工序)。入射到调心用光纤31的调心光与光回路基板101的调心用端口21耦合，通过回环回路15折返并返回到调心用端口21，并与调心用光纤31耦合成为返回光由受光器接收。接下来，以使接收到的返回光的光强度成为最大的方式来调整光回路基板101与光纤阵列201的位置(调心工序)。最后，在返回光的光强度成为最大的位置，使光回路基板101与光纤阵列201的端面彼此固定。

临时连接工序中的连接精度只要是使来自调心用光纤31的调心光能够与回环回路15耦合的程度的精度即可。这个工序是使光回路基板101与光纤阵列201的端面彼此接触，并使光纤阵列201向相对于光轴垂直的两个方向微动，使调心用光纤31端与调心用端口21的位置对准的工序。在光入射工序中，向全部调心用光纤31输入调心光。在光接收工序中，接收全部返回光(图6中两个)，并测量来自回环回路15的返回光的光强度。在调心工序中，使光纤阵列201微动，找出全部返回光的光强度成为最大的位置。在该位置固定光回路基板101与光纤阵列201的端面彼此。固定例如可以使用紫外线固化性粘接剂来进行。在光回路基板101与光纤阵列201的端面涂镀紫外线固化性粘接剂并调心，在保持光强度成为最大的位置的状态下，向连接端面照射紫外线并将端面连接固定。在图6的光设备301中由于返回光为两个，因此不仅能够修正光回路基板101与光纤阵列201的连接面中的x方向和y方向，还能够修正光回路基板101与光纤阵列201之间的扭曲(围绕光纤的光轴的旋转方向的对准)。另外，x方向是指所述连接面中排列调心用端口21及信号用端口22的方向，y方向是指光回路基板101的厚度方向。

在调心用端口21为一个的情况下，预先将光回路基板101与光纤阵列201接触于平板等基准面，消除围绕光纤的旋转方向的相互扭曲，然后，通过对调心用端口21和调心用光纤31进行调心，能够使光回路基板101与光纤阵列201对准。

(实施方式3)

图7是用于说明本实施方式的光设备302的图。光设备302中，光纤阵列202连接固定于光回路基板102。光回路基板102与图4的光回路基板101的不同之处在于，光回路基板102的光波导路16及回环回路15相对于配置信号用端口22及调心用端口21的面的垂线方向具有倾斜角(θ)配置。与光波导路16及回环回路15倾斜配置相对应，光纤阵列202的调心用光纤31和信号用光纤32也倾斜连接。连接时的对准方法与实施方式2的说明相同。

(实施方式4)

图8是用于说明本实施方式的光设备303的图。光设备303中，光纤阵列203连接固定于光回路基板103。光回路基板103与图7的光回路基板102的不同之处在于，与光回路基板103的调心用端口21最靠近的信号用端口22与该调心用端口之间的间隔大于信号用端口22彼此的间隔。与调心用端口21配置在远离信号用端口22的位置相对应地，光纤阵列203的调心用光纤31也配置在远离信号用光纤32的位置。连接时的对准方法与实施方式2的说明相同。

(实施方式5)

图9是用于说明本实施方式的光设备304的图。光设备304中，光纤阵列204连接固定于光回路基板104。本实施方式的光纤阵列204不具有调心用光纤。也就是说，本实施方式的光回路基板104的调心用端口15与光纤阵列204的任何光纤都未连接。

光回路基板104在波导路部12包括在光波导路16中配置在外侧的信号用端口(22a、22b)、分别对应的调心用端口(21a、21b)，各个调心用端口(21a、21b)配置成从对应的信号用端口(22a、22b)向相同方向偏离相同距离(d)。也就是说，调心用端口(21a)和与其对应的信号用端口(22a)之间的距离同调心用端口(21b)和与其对应的信号用端口(22b)之间的距离相等，并配置在相同方向。使与调心用端口(21a、21b)光耦合的信号用光纤32与光回路基板104的端面接触，并向调心端口侧平行移动规定的距离(dcosθ)，则各个信号用光纤的端面与信号用端口(22a、22b、22c)分别一致，成为信号用光纤与信号用端口光耦合的位置。

实施方式2至实施方式4中说明的光纤阵列(201～203)在光回路基板与光纤阵列的对准结束后就不再需要。例如，在实施方式2中说明的对准方法中，在主连接工序操作后，需要进行所谓的调心光纤去除工序，从光纤阵列201切断并去除调心用光纤31。

相对于此，实施方式5的光设备304通过将信号用光纤32也用作调心用光纤，从而不需要调心用光纤，因此可以不需要该调心光纤去除工序。并且，由于与调心用光纤的部分相应地能够使光纤阵列204小型化，因此，在向封装结构搭载时光纤阵列204不会成为障碍，光回路基板104的搭载变得容易。光设备304通过进行下面的对准方法，不使用调心光纤就能够将光回路基板104与光纤阵列204对准位置。

本实施方式的对准方法包括：临时连接工序，将光回路基板104与光纤阵列204以规定的精度连接起来，使光回路基板104的调心用端口(21a、21b)与光纤阵列204的信号用光纤32中配置在外侧的信号用光纤32的端部抵接；主连接工序，向光纤阵列204的信号用光纤32中规定的信号用光纤输入调心光(光入射工序)，并进行定位的工序(定位工序)，并且将定位后的光纤阵列204移动规定的距离，与光回路基板104连接固定。

临时连接工序中的连接精度可以是来自信号用光纤32的调心光能够与回环回路15耦合程度的精度。

定位工序中，首先向光纤阵列204的信号用光纤32中端部与光回路基板104的调心用端口(21a、21b)抵接的信号用光纤32输入调心光(光入射工序)。光入射工序中入射的调心光与光回路基板104的调心用端口(21a、21b)耦合，在回环回路15中折返并返回到调心用端口(21a、21b)，并与输入调心光的信号用光纤32耦合。该返回光由受光器接收(光接收工序)。接下来，以使光接收工序中接收的返回光的光强度成为最大的方式来调整光回路基板104与光纤阵列204的位置(位置调整工序)，进行光纤阵列204的定位。

最后，将主连接工序中定位后的光纤阵列204移动规定距离并与光回路基板104连接固定。光纤阵列204在保持与光回路基板104接触的状态下，从调心用端口(21a、21b)向信号用端口(22a、22b)的方向(x方向)滑动规定的距离(dcosθ)。通过该移动，变为光纤阵列204的各信号用光纤32的端部与信号用端口抵接。连接固定可以与实施方式1同样进行。

另外，如图10那样，通过使调心用端口(21a、21b)与信号用端口(22a、22b)之间的间隔接近到两者不会发生光学干涉的程度，能够减小在主连接工序中使光纤阵列204错开的移动量。通常，若移动量变大，则距设计值的偏离量也变大，但在本实施方式中，由于移动量小，因此能够减小主连接工序后的信号用光纤32的端部与信号用端口之间的偏离量。

(实施方式6)

图11是用于说明本实施方式的光设备305的图。光设备305包括光回路基板105和光纤阵列204。光回路基板105与图10的光回路基板104的不同之处在于，光回路基板105中，与全部信号用端口22相邻地配置对应的调心用端口21。也就是说，光回路基板105在波导路部12中具有与信号用端口22分别对应的调心用端口21，各个调心用端口21配置成距对应的信号用端口22向相同方向偏离相同距离。

光设备305也利用在图9的光设备304中说明的对准方法来制造。因此，光设备305也可以不需要调心光纤去除工序。此外，光设备305可以在全部调心用端口21进行调心，并能够调整各信号用端口22中的连接损失的分配。例如在调心时计算全部调心用端口21的连接损失之和，以使该值变为最小的方式进行调整，因此即便光纤阵列204的光纤间距偏离设计值，也能够将光回路基板105与光纤阵列204以最小的损失进行对准。

附图标记说明

11：功能回路部

12：波导路部

13：光部件

14：波导路

15：回环回路

15a：合分路部

15b：环绕部

15c：中转波导路

16：输入输出光波导路

21、21a、21b：调心用端口

22、22a、22b：信号用端口

31：调心用光纤

32：信号用光纤

101～106：光回路基板

201～204：光纤阵列

301～306：光设备