(57)【要約】  光学部材は、第１光導波路と第２光導波路との間に配置され、第１光導波路からの光を第２光導波路に導く。光学部材は、基板とレンズと、コート層とを有する。レンズは、基板上に配置され、線膨張係数が７０ｐｐｍ以下の範囲にあるエネルギー硬化性樹脂で形成されている。コート層は、レンズを覆うように形成され、光の反射を防止する。
2014065070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光導波路と第２光導波路との間に配置され、前記第１光導波路からの光を前記第２光導波路に導く光学部材であって、
基板と、
前記基板上に配置され、線膨張係数が７０ｐｐｍ以下の範囲にあるエネルギー硬化性樹脂で形成されたレンズと、
前記レンズを覆うように形成され、前記光の反射を防止するコート層と、
を有することを特徴とする光学部材。
【請求項２】
前記レンズは、
前記基板の第１面に配置された第１レンズと、
前記第１面の裏面である第２面において、前記第１レンズの光軸と光軸同士が一致する位置に配置された第２レンズと、
を有し、
前記コート層は、前記第１レンズ及び前記第２レンズの双方に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
【請求項３】
前記エネルギー硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載の光学部材。
【請求項４】
前記エネルギー硬化性樹脂は、アクリル系樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載の光学部材。
【請求項５】
前記エネルギー硬化性樹脂は、シリコーン系樹脂とナノコンポジット材料との混合物であることを特徴とする請求項１または２記載の光学部材。
【請求項６】
前記エネルギー硬化性樹脂は、前記光の波長のうち、１．５５μｍの光を透過させる樹脂であることを特徴とする請求項３記載の光学部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光学部材を含む光学系と、
少なくとも複数の前記光学系間に配置され、前記光学系同士を当該光学系に含まれる前記レンズの光軸方向に沿って所定の間隔で積層させるスペーサと、
を有することを特徴とする結合光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信等に用いられる光ファイバを結合させるために用いられる光学部材及びその光学部材を含む結合光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンやタブレット端末等の普及により、莫大な情報量を有するデータの通信が要求されている。それに伴い、光通信の更なる大容量化が望まれている。【０００３】
従来の光通信は、クラッド内に一つのコアが設けられたシングルコアファイバを用いて行われている。しかし、一つのシングルコアファイバで通信を行う場合には容量の限界があるため、それを超える容量のデータ通信を行うための手段が要求されている。【０００４】
これに関し、たとえば、一つのクラッド内に複数のコアが設けられた光ファイバであるマルチコアファイバを用いることができる（特許文献１、２参照）。マルチコアファイバは複数のコアを有するため、シングルコアファイバに比べ、大容量のデータ通信を行うことが可能となる。【０００５】
光通信においてこれらの光ファイバ同士を結合させて使用する場合がある。このとき、光ファイバ間に結合光学系を配置することにより、光学的に結合させることができる。結合光学系は、たとえば、複数のレンズを積層することにより形成される。【０００６】
複数のレンズが積層された結合光学系を作成する手法としてＷＬＯ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｏｐｔｉｃｓ）製法がある。ＷＬＯ製法は、複数のレンズが形成されたウエハを積層し、レンズ毎にダイシングすることで、結合光学系を複数作成する手法である。ＷＬＯ製法により作成された結合光学系は、たとえば、撮像レンズとしてカメラモジュールに使用される（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１０４４４３号公報
【特許文献２】特開平８−１１９６５６号公報
【特許文献３】特開２００９−９８５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、光通信に用いられる結合光学系の保存環境は、カメラモジュールに用いられる撮像レンズ等、従来の結合光学系とは大きく異なる。光通信に用いられる光ファイバは、厳しい保存環境に晒される可能性がある。たとえば、光通信に用いられる光ファイバは、設置後、−４０℃〜７５℃の環境下、約２０年に渡りメンテナンスができない状態で保存される。従って、結合光学系も同様の環境に晒されるため、従来のＷＬＯ製法で作成されるような結合光学系（レンズ）を使用することは困難である。【０００９】
また、光ファイバ同士を光学的に結合する際には、結合効率の確保（結合損失をいかに少なくするか）が重要となる。【００１０】
レンズに反射防止用のコート層が設けられている場合、コート層の変形や欠損によりレンズの透過率が低下する。レンズの透過率が低下することにより、当該レンズを含む結合光学系を用いて光ファイバ間を結合する際の結合効率も低下する。【００１１】
この発明は上記の問題点を解決するものであり、厳しい保存環境に耐えうる光学部材であって、且つ光ファイバ同士を結合する際に、結合効率の低下を抑制可能な光学部材及びその光学部材を含む結合光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１記載の光学部材は、第１光導波路と第２光導波路との間に配置され、第１光導波路からの光を第２光導波路に導く。光学部材は、基板とレンズと、コート層とを有する。レンズは、基板上に配置され、線膨張係数が７０ｐｐｍ以下の範囲にあるエネルギー硬化性樹脂で形成されている。コート層は、レンズを覆うように形成され、光の反射を防止する。
また、上記課題を解決するために、請求項２記載の光学部材は、請求項１記載の光学部材であって、レンズは、第１レンズと第２レンズとを有する。第１レンズは、基板の第１面に配置される。第２レンズは、第１面の裏面である第２面において、第１レンズの光軸と第２レンズの光軸同士が一致する位置に配置される。コート層は、第１レンズ及び第２レンズの双方に形成されている。
また、上記課題を解決するために、請求項３記載の光学部材は、請求項１または２記載の光学部材であって、エネルギー硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂である。
また、上記課題を解決するために、請求項４記載の光学部材は、請求項１記載の光学部材であって、エネルギー硬化性樹脂は、アクリル系樹脂である。
また、上記課題を解決するために、請求項５記載の光学部材は、請求項１記載の光学部材であって、エネルギー硬化性樹脂は、シリコーン系樹脂とナノコンポジット材料との混合物である。
また、上記課題を解決するために、請求項６記載の光学部材は、請求項３記載の光学部材であって、エネルギー硬化性樹脂は、光の波長のうち、１．５５μｍの光を透過させる樹脂である。
また、上記課題を解決するために、請求項７記載の結合光学系は、光学系と、スペーサとを有する。光学系は、請求項１〜６のいずれかに記載の光学部材を含む。スペーサは、少なくとも複数の光学系間に配置され、光学系同士を当該光学系に含まれるレンズの光軸方向に沿って所定の間隔で積層させる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明の光学部材によれば、線膨張係数が７０ｐｐｍ以下の範囲にあるエネルギー硬化性樹脂でレンズを形成する。また、そのレンズを覆うようにコート層を形成する。よって、厳しい保存環境であっても、レンズ自体の変形、及びレンズの変形に伴うコート層の変形が生じ難い。また、厳しい保存環境であってもコート層が変形し難いため、光ファイバ同士を結合させる場合における結合効率の低下を抑制することができる。すなわち、本発明の光学部材は、厳しい保存環境に耐え、且つ光ファイバ同士を結合する際に結合効率の低下を抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に共通のマルチコアファイバを示す図である。
【図２】実施形態に係る結合光学系を示す図である。
【図３】実施形態に係る結合部材を示す図である。
【図４Ａ】実施形態に係る結合光学系の製造方法を説明する図である。
【図４Ｂ】実施形態に係る結合光学系の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［マルチコアファイバの構成］
図１を参照して、実施形態に係るマルチコアファイバ１の構成について説明する。マルチコアファイバ１は、一般に可撓性を有する長尺の円柱部材である。図１は、マルチコアファイバ１の斜視図である。図１では、マルチコアファイバ１の先端部分のみを示している。
【００１６】
マルチコアファイバ１は、たとえば石英ガラスやプラスチック等、光の透過性が高い素材により形成されている。マルチコアファイバ１は、複数のコアＣｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、クラッド２を含んで構成されている。
【００１７】
コアＣｋは、光源（図示なし）からの光を伝送する伝送路（光路）である。コアＣｋはそれぞれ端面Ｅｋ（ｋ＝１〜ｎ）を有する。端面Ｅｋからは、光源（図示なし）で発せられた光が出射される。クラッド２よりも屈折率を高めるために、コアＣｋは、たとえば石英ガラスに酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）が添加された素材により形成されている。なお、図１では７つのコアＣ１〜Ｃ７を有する構成を示したが、コアＣｋの数は少なくとも２つ以上であればよい。
【００１８】
クラッド２は、複数のコアＣｋを覆う部材である。クラッド２は、光源（図示なし）からの光をコアＣｋ内に閉じ込める役割を有する。クラッド２は端面２ａを有する。コアＣｋの端面Ｅｋ及びクラッド２の端面２ａは同一面（マルチコアファイバ１の端面１ｂ）を形成している。クラッド２の素材としては、コアＣｋの素材よりも屈折率が低い素材が用いられる。たとえば、コアＣｋの素材が石英ガラスと酸化ゲルマニウムからなる場合には、クラッド２の素材としては石英ガラスを用いる。このように、コアＣｋの屈折率をクラッド２の屈折率よりも高くすることで、光源（図示なし）からの光をコアＣｋとクラッド２の境界面で全反射させる。よって、コアＣｋ内に光を伝送させることができる。
【００１９】
［結合光学系の構成］
次に、図２を参照して、実施形態に係る結合光学系２０の構成を説明する。結合光学系２０は、第１光導波路と第２光導波路との間に配置され、第１光導波路からの光を第２光導波路に導く。本実施形態では、第１光導波路として、一のコアがクラッドで覆われた光ファイバを複数束ねたファイバ束１０を用い、第２光導波路として、マルチコアファイバ１を用いる例について述べる。図２は、結合光学系２０、ファイバ束１０及びマルチコアファイバ１の軸方向の断面を示す概念図である。
【００２０】
ファイバ束１０は、複数のシングルコアファイバ１００を含んで構成されている。ファイバ束１０は、結合するマルチコアファイバ１のコア数（本実施形態では７つ）と等しい数のシングルコアファイバ１００（本実施形態では７本）が束ねられている。図２では３本のシングルコアファイバ１００のみを示している。シングルコアファイバ１００は、クラッド１０１の内部にコアＣを含んで構成されている。コアＣは、光源（図示なし）からの光を伝送する伝送路である。コアＣの端面Ｃａから出射された光は、結合光学系２０の一端に入射する。
【００２１】
本実施形態に係る結合光学系２０は、一端がファイバ束１０と接し、他端がマルチコアファイバ１と接する。結合光学系２０は、複数の光学系（第１光学系２１、第２光学系２２）と、スペーサ２３とを含んで構成される。
【００２２】
第１光学系２１は、シングルコアファイバ１００から入射される光それぞれのモードフィールド径を変更して第２光学系２２へ入射させる。第２光学系２２は、第１光学系２１から入射される光の間隔を変更し、マルチコアファイバ１のコアＣｋの間隔に合わせる。
【００２３】
本実施形態における第１光学系２１は、ファイバ束１０の各シングルコアファイバ１００からの光それぞれのモードフィールド径を拡大する拡大光学系である。第１光学系２１は、アレイ状に配置された複数の凸レンズ部２１ａを含んで構成されている。
【００２４】
凸レンズ部２１ａは、ガラス等で形成された基板Ｂ１の両面（第１面及びその裏面である第２面）に光軸が一致するよう配置されている。すなわち、一の凸レンズ部２１ａは、一対の凸レンズ部からなる。複数の凸レンズ部２１ａは、ファイバ束１０からの光それぞれを導くため、ファイバ束１０に含まれるシングルコアファイバ１００と等しい数だけ設けられている（本実施形態では、７個）。第１光学系２１（凸レンズ部２１ａ）は、ファイバ束１０の各端面Ｃａから出射された光の主光線Ｐｒそれぞれが、対応する凸レンズ部２１ａの面に対して垂直に入射する位置に配置される（凸レンズ部２１ａは、各コアＣと同じ光軸上に配置されている）。凸レンズ部２１ａは、コアＣのモードフィールド径より大きな径を有し、コアＣからの光を集光する。本実施形態における第１光学系２１は、「光学系」の一例である。また、本実施形態における複数の凸レンズ部２１ａそれぞれ及び基板Ｂ１は、「光学部材」の一例である。
【００２５】
本実施形態における第２光学系２２は、第１光学系２１からの光（モードフィールド径が拡大された複数の光）の間隔を狭めてマルチコアファイバ１のコアＣ１〜コアＣ７に導く縮小光学系である。第２光学系２２は、２枚の凸レンズ部（凸レンズ部２２ａ、凸レンズ部２２ｂ）を含む両側テレセントリック光学系により構成されている。
【００２６】
凸レンズ部２２ａは、ガラス等で形成された基板Ｂ２の両面（第１面及びその裏面である第２面）に光軸が一致するよう配置されている。すなわち、一の凸レンズ部２２ａは、一対の凸レンズ部からなる。凸レンズ部２２ｂは、ガラス等で形成された基板Ｂ３の両面（第１面及びその裏面である第２面）に光軸が一致するよう配置されている。すなわち、一の凸レンズ部２２ｂは、一対の凸レンズ部からなる。
【００２７】
凸レンズ部２２ａ及び凸レンズ部２２ｂが一つずつ設けられているのは、複数の凸レンズ部２１ａからの光の間隔を変更するためである。第２光学系２２は、第１光学系２１からの光の主光線Ｐｒそれぞれが、対応するマルチコアファイバ１の各コアＣｋの端面Ｅｋに対して垂直に入射する位置に配置されている。本実施形態における第２光学系２２は、「光学系」の一例である。また、本実施形態における凸レンズ部２２ａ及び基板Ｂ２は、「光学部材」の一例である。また、本実施形態における凸レンズ部２２ｂ及び基板Ｂ３は、「光学部材」の一例である。
【００２８】
スペーサ２３は、少なくとも複数の光学系間に配置され、光学系同士を当該光学系に含まれるレンズの光軸方向に沿って所定の間隔で積層させる。スペーサ２３は、たとえば、ガラスや樹脂材料により形成される。スペーサ２３と光学系とは、接着剤等により固定される。
【００２９】
本実施形態において、スペーサ２３は、第１光学系２１と第２光学系２２との間に配置されている。スペーサ２３は、第１光学系２１に含まれる凸レンズ部２１ａの光軸方向に沿って、かつ、第２光学系２２に含まれる凸レンズ部２２ａ及び凸レンズ部２２ｂの光軸方向に沿って第１光学系２１及び第２光学系２２を積層させる。また、本実施形態では、第１光学系２１とファイバ束１０の間、凸レンズ部２２ａ及び凸レンズ部２２ｂの間、及び第２光学系２２とマルチコアファイバ１との間にもスペーサ２３が設けられている。
【００３０】
なお、結合光学系２０とファイバ束１０（マルチコアファイバ１）とは、接着剤等により固定される。或いは、結合光学系２０とファイバ束１０（マルチコアファイバ１）はコネクタ等により着脱可能に固定されていてもよい。
【００３１】
［光の進み方について］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る光の進み方について説明する。本実施形態では、ファイバ束１０から光が出射する構成について説明する。
【００３２】
まず、複数のシングルコアファイバ１００内それぞれに設けられたコアＣの端面Ｃａから光が出射される。各端面Ｃａから出射された光それぞれは、所定のモードフィールド径で凸レンズ部２１ａに入射する。上述の通り、本実施形態では、端面Ｃａから出射されたそれぞれの光の主光線Ｐｒは、凸レンズ部２１ａに対して垂直に入射される。凸レンズ部２１ａを透過した光それぞれは、モードフィールド径が拡大された状態で結像点ＩＰにおいて結像する。
【００３３】
凸レンズ部２１ａを透過した光それぞれは、結像点ＩＰを二次光源として凸レンズ部２２ａに入射する。
【００３４】
凸レンズ部２２ａ及び凸レンズ部２２ｂは両側テレセントリックな光学系として形成されている。従って、凸レンズ部２２ａに垂直に入射した光の主光線Ｐｒそれぞれは、コリメートされた状態で通過し、凸レンズ部２２ｂに入射する。光の主光線Ｐｒそれぞれは、互いの間隔が狭められた状態で凸レンズ部２２ｂから垂直に出射され、マルチコアファイバ１の複数のコアＣｋに対し垂直に入射する。このように、複数の光学系を積層することで、ファイバ束１０からマルチコアファイバ１のように、径が異なる光ファイバ間であっても集光させて光を導くことが可能となる。
【００３５】
なお、第１光導波路及び第２光導波路は、上記例に限られない。たとえば、第１光導波路として、マルチコアファイバ１を用い、第２光導波路として、ファイバ束１０を用いてもよい。或いは、第１光導波路及び第２光導波路のいずれもマルチコアファイバ１を用いてもよい。この場合、第１光導波路（第２光導波路）からの光を集光させる必要がないため、複数の光学系を用いる必要はない。すなわち、少なくとも一つの光学系を設けるだけでよい。
【００３６】
［光学部材の構成］
次に、図３を参照して、本実施形態に係る光学部材の詳細な構成を説明する。ここでは、第１光学系２１に含まれる一の凸レンズ部２１ａを例に説明を行うが、他の凸レンズ部２１ａや第２光学系２２に含まれる凸レンズ部２２ａ及び２２ｂも同様の構成である。
【００３７】
凸レンズ部２１ａは、レンズ２００と、コート層２０１を含んで構成されている。
【００３８】
レンズ２００は、光を透過可能な基板Ｂ１上に配置される。本実施形態において、レンズ２００は、基板Ｂ１の第１面Ｓ１に配置されたレンズ（第１レンズ２００ａ）と、第１面Ｓ１の裏面である第２面Ｓ２において、第１レンズ２００ａの光軸と光軸同士が一致する位置に配置されたレンズ(第２レンズ２００ｂ)とを含んで構成されている。第１レンズ２００ａ（第２レンズ２００ｂ）は、その光軸が第１面Ｓ１（第２面Ｓ２）と直交するように基板Ｂ１上に配置される。
【００３９】
レンズ２００（第１レンズ２００ａ及び第２レンズ２００ｂ）は、線膨張係数が７０ｐｐｍ以下の範囲にあるエネルギー硬化性樹脂で形成されている。エネルギー硬化性樹脂は、通常は液体であり、外部エネルギー（光、熱等）が加わることにより固体化する材料である。なお、樹脂材料の線膨張係数は、一般に約３０ｐｐｍ以上である。従って、本実施形態で用いるエネルギー硬化性樹脂の線膨張係数は、実際には約３０ｐｐｍ〜７０ｐｐｍ近傍の値になる。
【００４０】
レンズ２００を形成する樹脂の線膨張係数を７０ｐｐｍ以下とすることにより、厳しい保存環境（たとえば、−４０℃〜７５℃の温度下で２０年）であってもレンズ２００に変形が生じ難い。従って、レンズ２００を含む光学部材（光学部材を含む結合光学系２０）は、メンテナンス等を行うことなく、長期に渡って使用することが可能となる。
【００４１】
このようなエネルギー硬化性樹脂としては、具体的に、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂及びシリコーン系樹脂とナノコンポジット材料の混合物を用いることが可能である。
【００４２】
エポキシ系樹脂は、エポキシ基を有し、外部エネルギーにより硬化する樹脂である。エポキシ系樹脂は、硬化収縮率が低いため、外部エネルギーが加えられた場合に、成形型の形状に沿って硬化する。よって、エポキシ系樹脂を用いてレンズ２００を形成した場合には、成形の精度に優れたレンズを形成することができる。
【００４３】
具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂で、ＪＩＳ規格Ｋ７１２６に基づくエポキシ当量が２００ｇ／ｅｑ以下の樹脂（すなわち分子量が大きい樹脂）を用いることができる。エポキシ系樹脂は、たとえば、グリシジルエーテルタイプ、グリシジルアミンタイプ、グリシジルエステルタイプがある。また、エポキシ系樹脂としては、グリシジルエーテルの２官能繰り返し構造型ビスフェノールＡ型エポキシでもよい。或いは、エポキシ系樹脂は、多官能繰り返し構造型のクレゾールノボラック型エポキシでもよい。
【００４４】
また、アクリル系樹脂は、アクリル酸エステル、またはメタクリル酸エステルの重合体であって、外部エネルギーにより硬化する樹脂である。アクリル系樹脂は、透明性が高い。よって、アクリル系樹脂で形成されるレンズ２００は、光を伝送する際に結合損失を低減することができる。また、アクリル系樹脂は、硬化収縮率が高いため、離型性に優れる。よって、成形（離型）の作業が容易となる。
【００４５】
また、シリコーン系樹脂は、透明性が高く、耐熱性にも優れた材料である。一方、シリコーン系樹脂は、線膨張係数が１５０〜３００ｐｐｍと高いため、そのままでは本実施形態にかかるレンズ２００の材料として用いることができない。そこで、本実施形態では、シリコーン系樹脂にナノコンポジット材料を混合した混合物をレンズ２００の材料として用いる。ナノコンポジット材料としては、たとえば、シリカ系微粒子を用いることができる。たとえば、シリコーン系樹脂に対してシリカ系微粒子を５０ｗｔ％混入することで、線膨張係数が約７０ｐｐｍの混合物を生成することができる。
【００４６】
更に、レンズ２００を構成する樹脂は、光通信に用いられる波長の透過率を高めるような樹脂であることが望ましい。
【００４７】
たとえば、通信用に１．５５μの波長の光を用いる場合、この帯域の光の結合損失が少なくなるような樹脂を用いることが望ましい。このためには、エポキシ樹脂のＣ−Ｈ結合のうち、少なくとも一部をフッ素化した樹脂を用いる。Ｃ−Ｈ結合をフッ素化することにより、吸収波長のシフトが起きる。このように一部がフッ素化された樹脂を用いることにより、一般的なエポキシ樹脂では結合損失が生じる１．５５μの波長の光を透過できるレンズ２００を形成することが可能となる。ここで、フッ素化は、エポキシ樹脂における芳香族Ｃ−Ｈ結合以外のＣ−Ｈ結合全てに対して行うことが好ましい。芳香族Ｃ−Ｈ結合までフッ素化を行うと吸収波長のシフトが大きくなる。また、芳香族Ｃ−Ｈ結合までフッ素化したエポキシ樹脂でレンズ２００を構成した場合には、屈折率が低下する。たとえば、グリシジルエーテルタイプの２官能繰り返し構造型ビスフェノールＡ型エポキシにおいて、芳香族Ｃ−Ｈ結合以外のＣ−Ｈ結合をフッ素化（Ｃ−Ｆ結合）する。この場合、フッ素含有率は、約３０％となる。このようにフッ素化を行うことにより、高周波吸収の出現波長がシフトする。
【００４８】
なお、第１レンズ２００ａ及び第２レンズ２００ｂは、上記樹脂で形成されていればよい。すなわち、第１レンズ２００ａと第２レンズ２００ｂとは同じ樹脂で形成されていてもよいし、異なる樹脂で形成されていてもよい。
【００４９】
コート層２０１は、レンズ２００を覆うように形成され、表面における光の反射を防止する。すなわち、コート層２０１は、レンズ２００に入射する光の透過率を高めることができる。具体的に、コート層２０１は、レンズ２００の空気と接する表面（基板Ｂ１に対する反対側の面）に形成される。コート層２０１は、第１レンズ２００ａ及び第２レンズ２００ｂの少なくとも一方に形成されていればよい。但し、後述の実施例１で示すように、双方のレンズ（第１レンズ２００ａ及び第２レンズ２００ｂ）にコート層２０１が設けられていることが望ましい。
【００５０】
コート層２０１は、たとえば、Ｔａ２Ｏ５と５％のＴｉＯ２との混合物からなる層と、ＳｉＯ２からなる層とが交互（たとえば、７層）に蒸着されている。コート層２０１は光の反射を防止することができれば、この構成に限られない。なお、光の透過率を高めるためには、コート層２０１は厚いほうが望ましい。一方、コート層２０１の耐久性を高めるためには、薄いほうが望ましい。従って、コート層２０１の厚みは結合光学系２０（光学部材）の保存環境や使用条件等により任意に設定することが可能である。
【００５１】
コート層２０１を設けることにより、入射する光の反射等を抑えることで光の損失を抑制できる。すなわち、コート層２０１は、結合効率の低下を抑制することができる。また、上述の通り、本実施形態では線膨張係数の低い樹脂で形成されたレンズ２００を用いるため、環境変化によりレンズ２００が変形し難い。よって、レンズ２００を覆うように設けられたコート層２０１もレンズ２００の変形の影響を受け難いため、光の損失の原因となるクラック等が生じ難い。すなわち、本実施形態の結合光学系２０（光学部材）は、厳しい保存環境であっても結合効率を保つことが可能となる。
【００５２】
［結合光学系の製造方法］
本実施形態における結合光学系２０は、一般的なＷＬＯ製法を用いて作成することができる。
【００５３】
すなわち、まず、複数の凸レンズ部２１ａが形成されたウエハＷ１と、複数の凸レンズ部２２ａが形成されたウエハＷ２とをスペーサ２３を介して接着剤により接合する（図４Ａ参照）。本実施形態では、一の凸レンズ部２２ａに対して７つの凸レンズ部２１ａが対向するように接合する（図４Ａでは、３つの凸レンズ部２１ａのみを示す）。また、ウエハＷ１の面のうち、ウエハＷ２と対向する面と反対側の面にはスペーサ２３が接合されている。
【００５４】
次に、ウエハＷ２側に、スペーサ２３を介して複数の凸レンズ部２２ｂが形成されたウエハＷ３を接合する（図４Ｂ参照）。本実施形態では、一の凸レンズ部２２ｂに対して一の凸レンズ部２２ａが対向するように接合する。
【００５５】
作成されたユニットを、レンズ毎にダイシングすることにより（図４Ｂの波線はダイシングする位置を示す）、複数の結合光学系２０を製造することができる。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、ウエハＷ１〜ウエハＷ３の一部のみを示している。
【００５６】
［実施例］
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００５７】
＜実施例１＞
所定の線膨張係数を有する樹脂で形成されたレンズ２００にコート層２０１が形成された光学部材（凸レンズ部２１ａ）に対して、環境試験及び透過率測定試験を行った。
【００５８】
実施例１のａ）におけるレンズ２００は、線膨張係数４０ｐｐｍの樹脂により形成した。また、実施例１のｂ）におけるレンズ２００は、線膨張係数７０ｐｐｍの樹脂により形成した。実施例１のｃ）におけるレンズ２００は、線膨張係数８０ｐｐｍの樹脂により形成した。実施例１のｄ）におけるレンズ２００は、線膨張係数１５０ｐｐｍの樹脂により形成した。コート層２０１は、実施例１のａ）〜ｄ）で共通であり、Ｔａ２Ｏ５と５％のＴｉＯ２との混合物からなる層とＳｉＯ２の層とが交互に積層（７層）され、第１レンズ２００ａ及び第２レンズ２００ｂの双方に形成されている。
【００５９】
環境試験は、テレコディア規格に則り、上記光学部材に対し、「−４０℃で３０分、７５℃で３０分」を一回とする工程を５００回繰り返した。環境試験前及び環境試験後、２００倍のマイクロスコープ（ＶＨＸ−２０００。キーエンス株式会社製）で光学部材を観察し、目視でクラックの数を確認した。
【００６０】
また、透過率測定試験は、環境試験前及び環境試験後に、分光光度計（日立分光光度計Ｕ−４１００。株式会社日立ハイテクノロジーズ製）で光学部材を測定することにより行った。透過率は、１５５０ｎｍの光の透過率を測定した。
【００６１】
（評価基準）
表１におけるクラックの数は、２００倍のマイクロスコープで観察した場合に、クラック無しを「○」、クラックあり(１０本以内)を「△」、クラックあり(１１本以上)を「×」で示す。
【００６２】
〔表１〕
2014065070.tif 000003
【００６３】
（実施例１の分析）
実施例１のａ）〜ｄ）から明らかなように、環境試験前においては、透過率に優位な差は見られなかった。また、いずれの場合もクラックは認められなかった。
【００６４】
環境試験後であっても実施例１のａ）及びｂ）では、クラックの数に変化は認められなかった。これは、線膨張係数が低い樹脂を用いてレンズ２００を形成しているため、環境変化によるレンズ２００の変形が起こり難い、すなわち、コート層２０１の変形も起こり難いためであると考えられる。また、環境試験後であっても実施例１のａ）及びｂ）では、透過率に変化は認められなかった。これは、コート層２０１にクラックが生じていないため、コート層２０１の性能が保たれていることに起因すると考えられる。
【００６５】
一方、実施例１のｃ）では、環境試験後に透過率が減少し、少量のクラックが生じるという結果となった。これは、線膨張係数が高い樹脂でレンズ２００を形成したため、環境変化にレンズ２００が耐えきれず変形してしまったことにより、コート層２０１にも変形が起こってしまったことに起因すると考えられる。また、コート層２０１に生じたクラックの影響により、光学部材の透過率も減少したものと考えられる。
【００６６】
更に、実施例１のｄ）では、実施例１のｃ）よりも更に環境試験後の透過率が減少し、クラックも大幅に生じるという結果となった。実施例１のｃ）およびｄ）から明らかなように、線膨張係数が高くなるに連れ、クラックの数は増加し、その影響により光学部材の透過率も減少する。
【００６７】
＜実施例２＞
同じ線膨張係数を有する樹脂で形成されたレンズ２００に対し、コート層２０１の有無による透過率測定試験を行った。
【００６８】
実施例２のｅ）〜ｇ）におけるレンズ２００は、線膨張係数７０ｐｐｍの樹脂により形成した。コート層２０１は、Ｔａ２Ｏ５と５％のＴｉＯ２との混合物からなる層と、ＳｉＯ２の層とが交互に積層（７層）されている。実施例２のｅ）では、コート層２０１が無い例を示す。実施例２のｆ）では、コート層２０１が片面のレンズ（たとえば第１レンズ２００ａ）のみの例を示す。実施例２のｇ）では、コート層２０１が両面のレンズ（たとえば第１レンズ２００ａ、第２レンズ２００ｂ）に形成されている例を示す。
【００６９】
また、透過率測定試験は、実施例１と同様、分光光度計（日立分光光度計Ｕ−４１００。株式会社日立ハイテクノロジーズ製）で光学部材を測定することにより行った。透過率は、１５５０ｎｍの光の透過率を測定した。
【００７０】
〔表２〕
2014065070.tif 000004
【００７１】
（実施例２の分析）
実施例２のｅ）の結果と実施例２のｆ）及びｇ）の結果から、レンズ２００にコート層２０１が設けられているほうが高い透過率を得られることが分かった。
【００７２】
これは、コート層２０１によりレンズ２００での反射が防止されるため、入射する光の損失を少なくできることに起因すると考えられる。
【００７３】
また、実施例２のｆ）の結果と実施例２のｇ）の結果から、両面にレンズがある場合には、双方のレンズにコート層２０１が設けられているほうが高い透過率を得られることが分かった。
【００７４】
双方のレンズ（ここでは、第１レンズ２００ａ側から光が入射するとする）を光が透過する場合には、光の入射面（第１レンズ２００ａの光学面）及び光の出射面（第２レンズ２００ｂの光学面）それぞれで光の反射が生じる。このため、双方のレンズそれぞれにコート層２０１が形成されているほうが、より光の損失を低減できる。この理由により上記した効果が得られるものと考えられる。
【符号の説明】
【００７５】
１  マルチコアファイバ
１ｂ  端面
２  クラッド
２ａ  端面
１０  ファイバ束
２０  結合光学系
２１  第１光学系
２１ａ  凸レンズ部
２２  第２光学系
２２ａ、２２ｂ  凸レンズ部
１００  シングルコアファイバ
１０１  クラッド
２００  レンズ
２００ａ  第１レンズ
２００ｂ  第２レンズ
２０１  コート層
Ｃ、Ｃｋ  コア
Ｃａ、Ｅｋ  端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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