(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状に光の伝搬路を作り付けたプレナー光波回路と光ファイバとを光の導通状態にするように接着剤で固定したプレナー光波回路モジュールであって、
前記プレナー光波回路モジュールは、前記プレナー光波回路モジュールに対して余白を有する厚さ５０μｍの金属箔筒に収納され、
前記余白の部分が折り畳まれている前記金属箔筒は、特に箔の前記光ファイバが出入りする部分で数重に折り返して折り畳まれ、
前記光ファイバと前記金属箔筒との境界部分を封止したことを特徴とするプレナー光波回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、平板状に光の伝搬路を作り付けたプレナー光波回路と光ファイバとを光の導通状態にするように前記プレナー光波回路と光ファイバとを固定し、長期信頼性に優れたプレナー光波回路モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレナー光波回路は、１本の光線を多数本に分岐したりまたは逆に合流させたりして、光の波長や周波数を分離、合波させたりする部品として将来の光加入者通信、コヒーレント通信、センサ等の多くの分野で期待されている部品である。
【０００３】
プレナー光波回路は、種々のものが実現され、多くの報告もされているが、図５に代表的なものを示す。図５に示すプレナー光波回路において、７はプレナー光波回路、９０〜９８は光の伝搬路であり、外部からの入力光８はプレナー光波回路７の光伝搬路９０に入り、各光伝搬路を通過するにつれて分岐して、光伝搬路９１〜９８を通過し、出力光１００〜１０７として出力される。なお、このプレナー光波回路モジュールは例えばＣＡＴＶセンタからの光映像信号を８人の加入者に分配する場合等に使用される。
【０００４】
なお、この種のプレナー光波回路モジュールは、これまで小型レンズ、プリズムからなるバルク型部品や光ファイバを加工して作製された光ファイバ型部品等があったが、性能、経済性、量産性等の面で大きな問題があり、図５に示すようにリソッドステート型のプレナー光波回路が将来の本命と考えられている。
【０００５】
プレナー光波回路については、今まで種々のものが実現されており、多くの報告もされているが、例えば文献：河内正夫、中原基博、「プレナー光波回路の研究」、ＮＴＴ  Ｒ＆Ｄ，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．３，ｐｐ．３０７−３１６，１９９２年に記載されているものが、代表的なものとして挙げられる。
【０００６】
プレナー光波回路に光ファイバを接続する方法としては、種々の方法が提案され実現されているが、例えばプレナー光波回路と光ファイバを個別に金属製のブロックに入れてＹＡＧレーザで金属製ブロックを固定するＹＡＧレーザ固定法（特開平２−２９８９０４号公報参照）、プレナー光波回路チップ自体に光ファイバ固定溝を作り付けて光ファイバを挿入し接着剤で固定する方法（特開平２−２１１４０６号参照）、プレナー光波回路と光ファイバとを個別にガラス製ブロックでマウントし接着剤で固定する方法（特開平４−２１２１１３号公報）等がある。
【０００７】
図６は、上述したＹＡＧレーザ固定法で形成されたプレナー光波回路モジュールを示しているが、同図において１はプレナー光波回路ブロック、２１，２２は光ファイバブロック、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂは光ファイバである。ＹＡＧレーザ固定法では、プレナー光波回路ブロック１と光ファイバ２１，２２とをいずれも金属で製作し、これらの突合せ部分をＹＡＧレーザで溶接して固定している。図５に示したように、プレナー光波回路７には光の伝搬路が複数本あるが、これらはホトリソグラフィ法で作製されるため、各伝搬路９１−９８は例えば２５０μｍ間隔としてサブミクロンオーダで正確に作られている。
【０００８】
このようなプレナー光波回路は、図６に示すプレナー光波回路ブロック１の内部に入れられ、接着剤で固定収納されている。また、光ファイバも図６に示すように光ファイバブロック２１，２２の内部に入れられ、Ｖ溝で正確に隣の光ファイバとの間隔がプレナー光波回路の光の伝搬路の間隔２５０μｍに等しくなるように設定されて接着剤で固定収納されている。
【０００９】
図６では、ＹＡＧレーザ固定法の原理のみを簡単に示すために、プレナー光波回路の光の伝搬路と入出力側の光ファイバが２本の場合が示されている。なお、ＹＡＧレーザ溶接に先立ち、プレナー光波回路と光ファイバとを光の導通状態にするため、プレナー光波回路ブロック１と光ファイバブロック２１，２２とを正確に位置合わせする必要がある。図６では黒い点で示した部分がＹＡＧレーザで溶接された箇所である。
【００１０】
また、図７は、上述した特開平４−２１２１１３号公報に開示されているように、プレナー光波回路と光ファイバとを個別にガラス製ブロックでマウントし、紫外線硬化型の接着剤で固定したプレナー光波回路モジュールを示しているが、プレナー光波回路ブロック１と光ファイバ２１，２２の間は接着剤層４１，４２で接着されている。このような接着剤固定法は簡便で経済的であるため、現在多く使用されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のプレナー光波回路モジュールは、図７に示すように接着剤部分がむき出しの状態になっているため、湿気などで劣化する。このため実際にこのような光波回路モジュールを用いる際には、ハンドリングの容易性、湿熱雰囲気中などでの信頼性確保の観点から図示の部品を金属、プラスチック製などのケースに入れ、ケース内部をグリース、シーラントなどで充填している。しかし従来のこのような方法をもってしてもケースの隙間、光ファイバとケースの境界部分などから湿気がケース内部に進入し、接着剤の劣化を引き起こしモジュールとしての長期信頼性に問題があった。
【００１２】
プレナー光波回路モジュールは将来、屋外や電柱上に置かれることもあるため、７５℃、８５〜９５％湿熱中で５０００時間の加速劣化試験に耐える必要がある。図８は従来型のプレナー光波回路モジュールを上記雰囲気中で試験した結果である。ここでは光の反射減衰量の変化を測定した。反射減衰量は僅かに光ファイバとプレナー光波回路が剥離しても敏感に変化するため劣化を正確に観測することができる。図８から、従来型部品ではケースに入れた状態でも光ファイバとプレナー光波回路界面で剥離が発生し、５０００時間の寿命が無いことがわかる。
【００１３】
図２は、プレナー光波回路モジュールの信頼性試験結果を示すグラフであり、図２において白丸で示すプロットが図７に示したプレナー光波回路モジュールを金属製ケースに入れて、７５℃、９０％の雰囲気中で光反射減衰量の変化を測定した結果を示している。光反射減衰量は、プレナー光波回路と光ファイバの接続部分が僅かに剥離したり位置ずれを起こしても敏感に反応し、その変化として測定される。通常の光通信では５０ｄＢ以上の光反射減衰量が要求されいる。図２から、図７のプレナー光波回路モジュールではケースに入れたとしても、２０００時間を経過した頃から光の導通状態に変化が発生し、光通信用部品としては使用できない状態になることがわかる。
【００１４】
また、図６に示すプレナー光波回路モジュールでも、金属製のブロックの隙間等を完全にシールすることは困難であるため、プレナー光波回路や光ファイバをブロック内部に固定する接着剤が劣化する。この様な接着剤の劣化は光の導通部分の位置ずれを引き起こしプレナー光波回路モジュールの光特性を変動・劣化させることになる。このため、このような光波回路モジュールを実用品として用いる際には、ハンドリングの容易性、湿熱雰囲気中などでの信頼性確保の観点から図６、図７に示すようなプレナー光波回路モジュールを金属、プラスチック製などのケースに入れ、ケース内部グリース、シーラントなどで充填していた。しかし従来のこのような方法をもってしても長期間湿熱雰囲気中に放置されるとケースの隙間、光ファイバとケースの境界部分などから湿気がケース内部に進入し、ひいては接着剤の劣化を引き起こしモジュールとしての光特性が変化し長期信頼性に問題があった。
【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、湿気の進入を防止し、長期信頼性が極めて高いプレナー光波回路モジュールを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のプレナー光波回路モジュールは、平板状に光の伝搬路を作り付けたプレナー光波回路と光ファイバとを光の導通状態にするように接着剤で固定したプレナー光波回路モジュールであって、前記プレナー光波回路モジュールは、前記プレナー光波回路モジュールに対して余白を有する厚さ５０μｍの金属箔筒に収納され、前記余白の部分が折り畳まれている前記金属箔筒は、特に箔の前記光ファイバが出入りする部分で数重に折り返して折り畳まれ、前記光ファイバと前記金属箔筒との境界部分を封止したことを要旨とする。
【００１８】
【作用】
本発明のプレナー光波回路モジュールは、平板状に光の伝搬路を作り付けたプレナー光波回路と光ファイバとを光の導通状態にするように接着剤で固定したプレナー光波回路モジュールであって、プレナー光波回路モジュールは、プレナー光波回路モジュールに対して余白を有する厚さ５０μｍの金属箔筒に収納され、余白の部分が折り畳まれている金属箔筒は、特に箔の光ファイバが出入りする部分で数重に折り返して折り畳まれ、光ファイバと前記金属箔筒との境界部分を封止している。
【００２０】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例に係わるプレナー光波回路モジュールの構成を示す斜視図である。同図に示すプレナー光波回路モジュールは、全体を金属箔５で被覆し、その両端をプラスチックの接着剤６１，６２で厚く固めて、湿気の進入を防止するように構成し、該接着剤６１，６２の両側から光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが引き出されている。なお、金属箔５で被覆された部分、すなわち図１においてハッチングを施されている部分の内部に図７で示したプレナー光波回路モジュールが設けられている。
【００２２】
図１において、前記金属箔５は金属材料として５０μｍの厚さの銅箔製筒を使用して形成され、この銅箔筒内に図７に示したプレナー光波回路モジュールが入れられ、箔の余白の部分は折り畳まれている。特に、光ファイバが出入りする部分は数重に折り返され、できるだけ隙間をなくすように構成されている。そして、両端部はプラスチックの接着剤６１，６２で厚く固められ、これにより金属箔筒内への湿気の進入を防止している。
【００２３】
最終的には、図１に示すプレナー光波回路モジュールを機械的に保護するため金属またはプラスチックのケースに入れ、光ファイバのみを両端から出した。本発明では前記ケースは単にプレナー光波回路モジュールの取扱を容易にするためのものであるため、湿度の遮断に対する注意は特段に払う必要はない。
【００２４】
また、本プレナー光波回路モジュールは金属箔で覆う前後において光学特性に変化無いことを確認した後、７５℃、９０％の湿熱中に置き、光反射減衰量の時間変化を測定した。その結果を図２の黒丸のプロットで示す。図２に示されているように、５０００時間を越えても、光反射減衰量に何等の変化も測定されず高信頼なモジュールであることがわかった。
【００２５】
なお、本実施例では、銅箔を用いたが、金属は一般的に透湿性が小さいので銅に限らず、アルミニューム箔など多くのものが使用可能である。また、封止部分にはプラスチック接着剤以外にもハンダ、溶接など多くの方法がある。いずれの材料、方法にしても本発明の考え方と本質的に異なるものではなく同様の結果が得られる。
【００２６】
図３は、本発明の参考例に係わるプレナー光波回路モジュールの構成を示す斜視図である。同図に示すプレナー光波回路モジュールは、前述した図７に示すようなプレナー光波回路モジュールの周囲に金属コートを施して、図３においてハッチングで示すような金属コート膜を全体的に設けたものである。
【００２７】
金属コートの材料としては、金を用い、１μｍの厚さにコートしたものである。コートの方法は、イオンプレーティング法またはスパッタリング法を用いた。コートすべきプレナー光波回路は、金属の付着力を高めるためコート工程中、接着剤や光ファイバコート材料が劣化しない程度の温度に加熱した。プレナー光波回路チップは１×８光スプリッタを用いた。本参考例では約１００cm長の光ファイバがプレナー光波回路に接続されたものを使用したが、コートする必要のない光ファイバ部分は直径約５cmに巻きアルミホイルで覆った。金属コートはプレナー光波回路を１０個真空チャンバに入れ同時に行った。但し、プレナー光波回路モジュールの４面に均一にコートするため４回の工程を繰り返し行った。
【００２８】
本参考例によって作製したプレナー光波回路モジュールはコートする前後において光学特性に変化の無いことを確認した後、７５℃、９０％の湿熱中に置き反射減衰量の時間変化を測定した。その結果を図４に示す。これから、５０００時間を越えても何等の変化も測定されず高信頼なモジュールであることがわかる。
【００２９】
上記参考例では、金のみコートしたが、下地と金属との密着力をますため、まずクロムを２０００オングストローム（０．２μｍ）コートした後、金をコートしてもよい。この様にすれば、コートしたプレナー光波回路モジュールを手などで直接強くさわっても、金が剥離することは非常に少なくなる。出来上がったプレナー光波回路モジュールの初期特性と湿熱劣化試験結果は上述した図３の参考例と同様であった。
【００３０】
更に、別の参考例として、上述したように金をコートしたプレナー光波回路モジュールの表面をテフロン系のスプレーコート剤でコートしてもよく、上述したと同様にコート後のハンドリングはさらに容易になる。出来上がったプレナー光波回路モジュールの初期特性と湿熱劣化試験結果は図３の参考例と同様であった。
【００３１】
また、金属コートする前のプレナー光波回路モジュールをプラスチックでコートした後、金属コートをし、さらにプラスチックでコートすることも試み良好な結果を得た。
【００３２】
また更に、上述した実施例で構成されるプレナー光波回路モジュールを金属ケース、プラスチックケースに入れて、外部を保護し、機械的衝撃にも耐えられる様にしてもよい。光学的特性およびその湿熱信頼性は上記実施例と同等であった。なお、この場合のケースの役目は従来の役目であった湿気の防止ではなく、単にプレナー光波回路を外界から保護する役目が主たる目的であり、ケースのシールは簡便な方法で充分である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプレナー光波回路モジュールは、平板状に光の伝搬路を作り付けたプレナー光波回路と光ファイバとを光の導通状態にするように接着剤で固定したプレナー光波回路モジュールであって、プレナー光波回路モジュールは、プレナー光波回路モジュールに対して余白を有する厚さ５０μｍの金属箔筒に収納され、余白の部分が折り畳まれている金属箔筒は、特に箔の光ファイバが出入りする部分で数重に折り返して折り畳まれ、光ファイバと金属箔筒との境界部分を封止しているので、湿気の進入を防止することができ、これにより内部の接着剤等の部分が直接湿気にさらされて劣化することがなくなり、プレナー光波回路モジュールの信頼性を飛躍的に向上することができる。また、金属箔は５０μｍ程度またはそれ以下の薄い膜で十分であるとともに、特別な設備も必要としないため極めて経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わるプレナー光波回路モジュールの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明によるプレナー光波回路モジュールおよび従来のプレナー光波回路モジュールの湿熱試験結果を示すグラフである。
【図３】本発明の参考例に係わるプレナー光波回路モジュールの構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示すプレナー光波回路モジュールの湿熱試験結果を示すグラフである。
【図５】代表的なプレナー光波回路を示す図である。
【図６】ＹＡＧレーザで固定された従来のプレナー光波回路モジュールを示す斜視図である。
【図７】接着剤で固定された従来のプレナー光波回路モジュールの斜視図である。
【図８】従来のプレナー光波回路モジュールの湿熱試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  プレナー光波回路ブロック
５  金属箔
２１，２２  光ファイバブロック
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ  光ファイバ
４１，４２  接着剤層
６１，６２  接着剤
【図１】
0003552058.tif 000002
【図２】
0003552058.tif 000003
【図３】
0003552058.tif 000004
【図４】
0003552058.tif 000005
【図５】
0003552058.tif 000006
【図６】
0003552058.tif 000007
【図７】
0003552058.tif 000008
【図８】
0003552058.tif 000009