(57)【要約】【課題】複数の分岐膜を一体に有する貼り合わせ型の光学分岐素子において、応力歪みが小さく偏光状態に影響されない特性を備えた光学分岐素子を実現する。【解決手段】少なくとも１個の分岐膜が成膜された第１ガラス母材の平面部を、接着剤を介して第２ガラス母材の平面部に貼り合わせてなる光学分岐素子において、  前記分岐膜と前記接着剤との間に、中間層を成膜して介在させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の分岐膜が成膜された第１ガラス母材の平面部を、接着剤を介して第２ガラス母材の平面部に貼り合わせてなる光学分岐素子において、
前記分岐膜と前記接着剤との間に、中間層を成膜して介在させたことを特徴とする光学分岐素子。
【請求項２】
少なくとも１個の分岐膜が成膜された第１ガラス母材の平面部を、接着剤を介して少なくとも１個の分岐膜が成膜された第２ガラス母材の平面部に貼り合わせてなる光学分岐素子において、
前記第１ガラス母材側の分岐膜と前記接着剤の間及び前記第２ガラス母材側の分岐膜と前記接着剤の間に、中間層を成膜して介在させたことを特徴とする光学分岐素子。
【請求項３】
前記複数の分岐膜は、互いに膜厚が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の光学分岐素子。
【請求項４】
前記複数の分岐膜は、ビームスプリッター膜またはフィルター膜の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学分岐素子。
【請求項５】
前記中間層は、前記分岐膜の応力方向とは逆方向の応力特性を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学分岐素子。
【請求項６】
前記中間層は、前記第１，第２ガラス母材の屈折率と整合した屈折率特性を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学分岐素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の分岐膜が成膜された第１ガラス母材の平面部を、接着剤を介して第２ガラス母材の平面部に貼り合わせてなる光学分岐素子の構造に関するものである。本発明による光学分岐素子は、光ファイバ通信分野等に使用する光モジュールに搭載される貼り合わせ型のビームスプリッターやフィルターの高性能化に貢献する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、ビームスプリッター膜及びフィルター膜を備える光学分岐素子の構成例を示す断面図である。貼り合わせ型のビームスプリッターやフィルターは、一般にガラス母材に成膜されたビームスプリッター膜やフィルター膜等の分岐膜を、接着剤を介して他のガラス母材と貼り合わせ接着させた構造をとる。
【０００３】
図６（Ａ）は、ビームスプリッターを分岐膜３０とする光学分岐素子の構成例である。光学分岐素子Ｂ１は、入射光軸に対して４５度に傾斜した第１ガラス母材１０の平面部に成膜された分岐膜３０に対して、同じく入射光軸に対して４５度に傾斜した第２ガラス母材２０の平面部を、接着剤４０を介して貼り合わせ接着した構成である。
【０００４】
分岐膜３０に対して所定の角度で入射する波長λ１の入射光は、分岐膜３０を透過する光と反射する光に所定の比率でエネルギー分配されて分岐される。波長λ２の入射光を受ける光学分岐素子Ｂ２及び波長λ３の入射光を受ける光学分岐素子Ｂ３も同様である。
【０００５】
図６（Ｂ）は、フィルターを分岐膜３０とする光学分岐素子の構成例である。基本構成は、ビームスプリッターを分岐膜とする図６（Ａ）と同一である。光学分岐素子Ｆ１は、波長（λ１＋λ２）の入射光を波長λ１の透過光と波長λ２の反射光に分岐する。波長（λ２＋λ３）の入射光を受ける光学分岐素子Ｆ２及び波長（λ４＋λ５）の入射光を受ける光学分岐素子Ｆ３も同様である。
【０００６】
複数の入射光を一括して分岐処理する光学システムでは、複数の分岐膜を一体に有する分岐素子の構成がシンプルで高精度の光学処理が可能である。図７は、特許文献１に技術開示されている、２個の分岐膜を一体に有する光学分岐素子の構成例を示す断面図である。
【０００７】
第１ガラス母材１０の平面部１０ａに成膜された分岐膜３１と、第２ガラス母材２０の平面部２０ａに前記分岐膜３１とはずらせた位置に成膜された分岐膜３２を対向させ、接着剤４０で貼り合わせた構成を特徴としている。分岐膜３１と分岐膜３２は、互いに特性の異なるビームスプリッターやフィルターであってもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２４１９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の光学分岐素子では、次のような問題がある。
（１）図６の構成例のように、ビームスプリッターやフィルターを個別に複数使用する場合、部品点数が増える、実装時間がかかる、実装精度が必要となる等の問題がある。
【００１０】
（２）図７に示される貼り合わせ型の光学分岐素子では、接着剤が非対称構造になるので、接着剤の非対称な硬化収縮等の応力に起因するガラス母材や分岐膜の歪みが発生する。即ち、光弾性効果により透過または反射する光の偏光依存性が発生するという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、複数の分岐膜を一体に有する貼り合わせ型の光学分岐素子において、応力歪みが小さく偏光状態に影響されない特性を備えた光学分岐素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）少なくとも１個の分岐膜が成膜された第１ガラス母材の平面部を、接着剤を介して第２ガラス母材の平面部に貼り合わせてなる光学分岐素子において、
前記分岐膜と前記接着剤との間に、中間層を成膜して介在させたことを特徴とする光学分岐素子。
【００１３】
（２）少なくとも１個の分岐膜が成膜された第１ガラス母材の平面部を、接着剤を介して少なくとも１個の分岐膜が成膜された第２ガラス母材の平面部に貼り合わせてなる光学分岐素子において、
前記第１ガラス母材側の分岐膜と前記接着剤の間及び前記第２ガラス母材側の分岐膜と前記接着剤の間に、中間層を成膜して介在させたことを特徴とする光学分岐素子。
【００１４】
（３）前記複数の分岐膜は、互いに膜厚が異なることを特徴とする（１）または（２）に記載の光学分岐素子。
【００１５】
（４）前記複数の分岐膜は、ビームスプリッター膜またはフィルター膜の少なくともいずれかであることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の光学分岐素子。
【００１６】
（５）前記中間層は、前記分岐膜の応力方向とは逆方向の応力特性を備えることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の光学分岐素子。
【００１７】
（６）前記中間層は、前記第１，第２ガラス母材の屈折率と整合した屈折率特性を備えることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の光学分岐素子。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）中間層を設けることにより接着剤の接着面が平坦化され、接着層の非対称性が解消される。これにより、接着剤の非対称な硬化収縮等の応力に起因するガラス母材や分岐膜の歪みを抑制することが可能となる。即ち、光弾性効果により透過または反射する光の偏光依存性を抑制することができる。
【００１９】
（２）特性の異なるビームスプリッター膜やフィルター膜は膜厚が異なるが、中間層を設けることにより、分岐膜の膜厚の差異に起因する非対称な歪みを抑制することができる。
【００２０】
（３）ビームスプリッター膜やフィルター膜の複数を一体化し、部品点数の削減、実装時間の短縮、各分岐膜の実装精度を同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した光学分岐素子（ビームスプリッター）の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した光学分岐素子（フィルター）の一実施例を示す断面図である。
【図３】本発明を適用した光学分岐素子の製造手順を説明する遷移図である。
【図４】本発明を適用した光学分岐素子の他の実施例の製造手順を説明する遷移図である。
【図５】本発明を適用した光学分岐素子の更に他の実施例の製造手順を説明する遷移図である。
【図６】ビームスプリッター膜及びフィルター膜を備える光学分岐素子の構成例を示す断面図である。
【図７】２個の分岐膜を一体に有する光学分岐素子の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１及び図２は、本発明を適用した光学分岐素子の一実施例を示す断面図である。図１は分岐膜として３個のビームスプリッター膜を採用した実施例、図２は分岐膜として３個のフィルター膜を採用した実施例を示す。これら実施例において、図７で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
図１及び図２において、３個の入射光軸に対して４５度に傾斜した第１ガラス母材１０の平面部１０ａに成膜された３個の分岐膜３１，３２，３３の上面に中間層１００を成膜する。この中間層１００の表面部１００ａはフラットに研磨されている。
【００２４】
中間層１００の表面部１００ａに対して、同じく入射光軸に対して４５度に傾斜した第２ガラス母材２０の平面部２０ａを、接着剤４０を介して接着する。即ち、接着剤４０は、中間層１００に対してフラットに接触し、図７に示した接着剤４０のように非対称性を持たない。
【００２５】
ガラス母材１０，２０として例えばBK7ガラスや石英ガラス等が採用される場合には、中間層１００は、例えばSiO2等を用いれば母材（石英ガラス）と屈折率の整合を取ることができる。中間層１００の表面部１００ａは、研磨等により平坦化することが望ましい。
【００２６】
接着剤４０は、光透過性を備えるＵＶ接着剤、熱硬化接着剤、２液性接着剤等を採用することにより、ガラス母材１０，２０及び中間層１００の屈折率と整合を取ることができる。
【００２７】
ビームスプリッター膜やフィルター膜による分岐膜３１，３２，３３に残留応力がある場合には、中間層１００はこれら分岐膜の応力をキャンセルする応力を持った材料であることが望ましい。
【００２８】
ビームスプリッター膜やフィルター膜は、金属膜や誘電体膜等、またはそれらの多層膜で構成される。ビームスプリッター膜やフィルター膜の材料として、例えば、一般的なSiO2とTa2O5で構成したとき、Ta2O5による応力が強い場合には、中間層としてSiO2を用いることにより、膜応力を効果的にキャンセルすることができる。
【００２９】
図３は、図１，図２に示した本発明を適用した光学分岐素子の製造手順を説明する遷移図である。ステップ（Ａ）で第１ガラス母材１０の平面部１０ａに成膜された３個の分岐膜３１，３２，３３の上面に中間層１００を成膜する。
【００３０】
ステップ（Ｂ）で、第２ガラス母材２０の平面部２０ａを矢印Ｐ方向に中間層１００の上面部１００ａに対峙させ、ステップ（Ｃ）で接着剤４０により２０ａと１００ａを接着して貼り合わせる。
【００３１】
図４は、本発明を適用した光学分岐素子の他の実施例の製造手順を説明する遷移図である。１個のガラス母材側に複数の分岐膜を成膜することは工程が複雑となるため、この実施例では、２個のガラス母材の夫々に１個の分岐膜を成膜し、夫々の分岐膜上に中間層を成膜し、これら中間層を接着剤で貼り合わせる。
【００３２】
ステップ（Ａ）で、第１ガラス母材１０の上面部１０ａに第１分岐膜３１を成膜し、更にその上面に第１中間層１０１を成膜する。ステップ（Ｂ）で、同様に第２ガラス母材２０の上面部２０ａに第２分岐膜３２を、第１分岐膜３１とずらせて成膜し、更にその上面に第２中間層１０２を成膜して、各中間層の上面部１０１ａと１０２ａを矢印Ｐ方向に対峙させる。
【００３３】
ステップ（Ｃ）で、接着剤４０によりこれら中間層の上面部１０１ａと１０２ａを接着して貼り合わせる。このような貼り合わせ構造により、成膜工程を簡素化でき、且つ接着に伴う応力発生を効果的に抑制することができる。
【００３４】
図５は、本発明を適用した光学分岐素子の更に他の実施例の製造手順を説明する遷移図である。２個のガラス母材の夫々に複数のビームスプリッター膜やフィルター膜の膜構成の半分を成膜してその上に中間層を成膜する。
【００３５】
これら２個を接着剤で貼り合わせ、第１ガラス母材・分岐膜・第１中間層・接着剤・第２中間層・分岐膜・第２ガラス母材のセットで、ビームスプリッター膜やフィルター膜の機能を果す構造である。
【００３６】
ステップ（Ａ）で、第１ガラス母材１０の上面部１０ａに２個の分岐膜３１，３２を成膜し、更にその上面に第１中間層１０１を成膜する。ステップ（Ｂ）で、同様に第２ガラス母材２０の上面部２０ａに２個の分岐膜３３，３４を成膜し、更にその上面に第２中間層１０２を成膜して、各中間層の上面部１０１ａと１０２ａを矢印Ｐ方向に対峙させる。
【００３７】
ステップ（Ｃ）で、接着剤４０によりこれら中間層の上面部１０１ａと１０２ａを接着して貼り合わせる。接着層１０１と１０２は対称構造であり、接着に伴う非対称な応力発生を効果的に抑制することができる。
【００３８】
なお、上記実施例では、光学分岐素子を構成するように成膜した複数の分岐膜の膜厚が等しい例について説明したが、複数の分岐膜の機能・設計を変え、膜厚をそれぞれ異ならせてもよい。
【００３９】
全ての分岐膜の材料が１種類で膜厚が同じ場合、同一パワーの光信号を入力することにより同じ値の出力パワーが得られる。また、全ての分岐膜の材料が１種類であっても、例えば膜厚を変化させる場合、同一パワーの光信号を入力することにより、異なる出力パワーが得られる。分岐膜が複数種類の材料を用いる干渉膜の場合、膜材料、各層の厚さ、及び層の順序などを変えることにより、同一パワーの光信号入力に対する出力パワーを異ならせることができる。
【００４０】
すなわち、複数の分岐膜の設計（膜材料、各層の厚さ、及び層の順序など）を変えることにより、用途に応じた光学的特性が得られ、１つの光学分岐素子で複数の機能が実現できる。
【００４１】
以上説明したように、本発明による光学分岐素子は、光ファイバ通信分野等に使用する光モジュールに搭載される貼り合わせ構造のビームスプリッターやフィルターの高性能化に貢献するものであり、光弾性効果等により光の位相変化が大きく影響する遅延干渉計等に有効に適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  第１ガラス母材
１０ａ  平面部
２０  第２ガラス母材
２０ａ  平面部
３１，３２，３３  分岐膜
４０  接着剤
１００  中間層
１００ａ  上面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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