(57)【要約】      （修正有）【課題】偏光特性に悪影響を及ぼすことがなく、また、光路光軸調整を容易に行うことができる導光体、光モジュール及び光路光軸調整方法を提供する。【解決手段】光路光軸調整のための導光体１であって、消光比３０ｄＢ以上を有するシリコン単結晶からなり、導光体が１側面のみを基台３に接合固定されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路光軸調整のための導光体であって、
消光比３０ｄＢ以上を有するシリコン単結晶からなることを特徴とする導光体。
【請求項２】
前記導光体が１側面のみを基台に接合固定されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載の導光体。
【請求項３】
部品間の光路光軸調整のため設置角度が調整されて設置された請求項１又は請求項２に記載の導光体を具備することを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の導光体の設置角度を調整することにより、部品間の光路光軸調整を行うことを特徴とする光路光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光計測で用いられる光集積モジュール内などに設置される導光体、これを用いた光モジュール、及び、光路光軸調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｓｉフォトニクスをはじめとして、光モジュール内での部品の集積化が活発に行われている。光モジュールの内部には化合物半導体部品（レーザ、変調器等）やＳｉ製の導波回路部品（共振器、合波器、分波器等）が配置される。化合物半導体部品やＳｉ導波路回路部品は偏光依存性が大きく、その入射光の偏光状態に特性が左右される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で光モジュール内に上記部品を配する場合、光路光軸調整が必要となり、光路光軸調整を簡便に行う手法が求められている（例えば、特許文献１）。レンズ調芯や上記部品位置を調整することで光導波結合させることができるが、調芯作業が煩雑となる。また、上記のように、化合物半導体部品やＳｉ導波路回路部品等は、部品への入射光の偏光状態に特性が左右されるため、偏光特性に悪影響を及ぼすことのない光路光軸調整が必要である。
【０００５】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、偏光特性に悪影響を及ぼすことがなく、また、光路光軸調整を容易に行うことができる導光体を提供することを目的とする。また、このような導光体を用いた光モジュール及び光路光軸調整方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、光路光軸調整のための導光体であって、消光比３０ｄＢ以上を有するシリコン単結晶からなることを特徴とする導光体を提供する。
【０００７】
シリコン単結晶は屈折率が高いため、導光体をわずかに傾ければ、光が内部伝搬する角度及び光の出射位置が大きく変わり、光軸の位置を簡単に大きく変えることができる。さらに、シリコン単結晶の消光比が３０ｄＢ以上であれば、シリコン単結晶を透過する光の偏光面を大きく乱すことが無い。よって、本発明の導光体は、偏光特性の変化を抑制したうえで、光路光軸調整を容易とすることができるものである。
【０００８】
このとき、前記導光体が１側面のみを基台に接合固定されてなるものであることが好ましい。
【０００９】
このようなものであれば、接合固定時の導光体に加わる歪を小さく抑制できるため、消光性能の劣化が抑制されたものとなる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明は、部品間の光路光軸調整のため設置角度が調整されて設置された上記の導光体を具備することを特徴とする光モジュールを提供する。
【００１１】
このような光モジュールでは、本発明の導光体により光路光軸調整されたものであるため、光の偏光特性が光路光軸調整によって変化し難いものとなる。また、簡便な手法で化合物半導体部品やＳｉ導波路回路部品などといった部品間の光路光軸調整が可能であるため、光モジュールの設計、製造の効率を向上できるものとなる。
【００１２】
さらに、上記目的を達成するために、本発明は、上記の導光体の設置角度を調整することにより、部品間の光路光軸調整を行うことを特徴とする光路光軸調整方法を提供する。
【００１３】
本発明の導光体を用いた光路光軸調整方法であれば、導光体をわずかに傾けるだけという簡便な手段で光路を大きく変えることができる。また、本発明の導光体を用いれば、光の偏光特性を大きく乱すことがない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の導光体であれば、偏光特性の変化を抑制したうえで、光路光軸調整を容易とすることができる。また、本発明の導光体を用いた光モジュールは、光の偏光特性が光路光軸調整によって変化し難く、また、簡便な手法で部品間の光路光軸調整が可能なものとなる。また、本発明の導光体を用いた光路光軸調整であれば、偏光特性の変化を抑制したうえで、容易に光路光軸調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１側面のみを基台に接合固定されてなる本発明の導光体の一態様を示す正面図及び側面図である。
【図２】本発明の光モジュール内の構成の一部を示す概略図である。
【図３】接合固定後の導光体の消光比を測定する測定系の構成を示す概略図である。
【図４】導光体の挿入損失、過剰損失、及び後方散乱を測定する測定系の構成を示す概略図である。
【図５】３側面を基台の溝に接合固定されてなる本発明の導光体の一態様を示す正面図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
まず、本発明の導光体について説明する。図１に示すような本発明の導光体１は光路光軸調整のために用いられる。より具体的には、本発明の導光体１は、光モジュールなどの内部で光路上に設置され、導光体１に入射した光を屈折させることで、導光体１からの出射光の光軸を入射光の光軸からシフトさせて、光路光軸を調整することができるものである。
【００１８】
そして、本発明の導光体１は、消光比３０ｄＢ以上を有するシリコン単結晶からなるシリコン導光体である。シリコン単結晶は屈折率が高いため、導光体をわずかに傾ければ、光が内部伝搬する角度が大きく変わり、それによって光の出射位置が大きく変わり、光軸を大きくシフトさせることができる。さらに、導光体を構成するシリコン単結晶の消光比が３０ｄＢ以上であれば、シリコン単結晶を透過する光の偏光面を大きく乱すことが無い。つまり、導光体を透過した後に入射する回路部品の偏光依存性の影響が現れ難く、光学特性が劣化することを防止できる。よって、本発明の導光体は、偏光特性の変化を抑制したうえで、光路光軸調整を容易とすることができるものとなる。
【００１９】
なお、シリコン単結晶からなる導光体の形状は、導光体を配設する光モジュールなどの設計に応じて適宜設定すればよく、例えば、板状や立方体形状であって良い。また、導光体１には反射防止コーティングを施してもよい。
【００２０】
また、本発明の導光体１は、導光体１を支持する基台３に接合固定されてなるものとしてもよい。
【００２１】
消光比３０ｄＢ以上のシリコン単結晶は、例えば、以下のように得ることができる。まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）又はフローティングゾーン法（ＦＺ法）などの一般的なシリコン単結晶の製造方法で製造したシリコン単結晶インゴットから所定のサイズのシリコン単結晶を切り出す。そして、該シリコン単結晶の歪が小さくなるように研磨加工する。シリコン単結晶の消光比はシリコン単結晶の歪みの影響を受けるため、歪みが小さくなるように加工することで、消光比３０ｄＢ以上とすることができる。
【００２２】
また、シリコン単結晶からなる導光体の消光比は、導光体を支持する基台との接合歪みの影響も受ける。従って、図１のように、本発明の導光体１は、その１側面のみを基台３に接合固定されてなるものであることが好ましい。このように、１側面のみを基台に接合固定されたものであれば、例えば、周囲全てを接合固定する場合等に比べて接合歪みを最小限に抑えることができ、消光性能の劣化を抑制することができる。
【００２３】
なお、シリコン単結晶の消光比は、偏光子からの光がシリコン単結晶を透過した後の光の「偏光子の偏光方向の直線偏光の強度Ｉｍａｘ」と「偏光子の偏光方向から９０°傾いた直線偏光の強度Ｉｍｉｎ」の比であり、デシベルで換算した場合、
（消光比）＝１０ｌｏｇ（Ｉｍａｘ／Ｉｍｉｎ）  （ｄＢ）
と定義することができる。
【００２４】
次に、本発明の光モジュールについて説明する。本発明の光モジュールは、図２のように、部品Ａ、Ｂ間の光路光軸調整のため設置角度が調整されて設置された本発明の導光体１を具備する。このように、本発明の光モジュールは本発明の導光体１により簡単な手法で光路光軸調整されたものとできる。
【００２５】
なお、ここでいう部品とは、例えば、レーザ、変調器等の化合物半導体部品や、共振器、合波器、分波器等の導波回路部品である。また、光モジュールの構成に一般的に用いられる部品であれば、これら以外の部品であっても良い。
【００２６】
また、図２には、導光体１を部品Ａ、Ｂと離して設置した態様を示したがこの態様のみに限定されることは無い。本発明の導光体の片端又は両端に対接着剤コートを施し、角度を付けて部品Ａ、Ｂと直接接合（傾斜間隔は接着剤充填）しても良い。
【００２７】
また、光モジュールで使用する光は、本発明の導光体により光路光軸調整を行う場合、シリコン単結晶に対する透過率が高い光（すなわち、一定以上の波長の赤外線）に対して特に好適に用いることができる。
【００２８】
次に、本発明の光路光軸調整方法について説明する。本発明の光路光軸調整方法は、例えば、図２のように、本発明の導光体の設置角度を調整することにより、部品間の光路光軸調整を行う。ここでいう部品間とは、光モジュールの構成に一般的に用いられる部品と部品の間である。このような光路光軸調整方法は、導光体をわずかに傾けるだけという簡便な手段で光路を大きく変えて光路を調整することができる。また、本発明の導光体を用いるため、光の偏光特性を大きく乱すことがない。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１、比較例１、比較例２）
以下のようにして、導光体としてＳｉ単結晶（実施例１）、ガーネット単結晶（Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２）（比較例１）、又は、石英板（ＳｉＯ２）（比較例２）を用い、各導光体の設置角度の変化に応じた光路変化量（光軸シフト量）を測定した。まず、厚み１．５ｍｍになるよう両面研磨加工を施したＳｉ単結晶（実施例１）、ガーネット単結晶（Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２）（比較例１）、石英板（ＳｉＯ２）（比較例２）に、各々、波長１５５０ｎｍ用の両面対空気ＡＲコート（反射防止コート）を施し、縦横１．５ｍｍのチップに切断加工し導光体を作製した。このとき、Ｓｉ単結晶（幅１．５ｍｍ×高さ１．５ｍｍ×厚み１．５ｍｍ）の消光比は４２ｄＢ、挿入損失０．０２ｄＢであった。そして、実施例１、比較例１、２の導光体を、それぞれ、波長１５５０ｎｍの入射光に対して導光体を１〜１０°傾斜させ、傾斜させた角度に応じた光路変化量（光軸シフト量）を測定した。その結果、下記の表１から分かるように、設置角度の変化量に対する光路変化量（光軸シフト量）は、屈折率の大きなＳｉ単結晶を用いた導光体で、ガーネットや石英を用いた導光体よりも非常に大きな数値を得ることができた。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
（実施例２）
一般的に、導光体の後段には偏光光学材料や偏光依存性の大きな導波路型光学部品が配置される。よって、実施例２では、本発明の導光体を透過した透過光の上記の部品への影響を以下の条件で測定した。まず、実施例１で作製したものと同じシリコン単結晶を、幅２．０ｍｍ×高さ０．５ｍｍ×光軸方向長さ２．０ｍｍのＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）板に、エポキシ熱硬化型接着剤で接合固定することで、図１のような、シリコン単結晶からなる導光体１の１側面を基台３に接合固定した。この導光体のシリコン単結晶の光学特性を測定した結果、消光比４１ｄＢ、挿入損失０．０２ｄＢと良好な値を示した。
【００３３】
なお、接合固定後の導光体の消光比測定は、図３のような測定系を用いて行った。まず、図３のように、導光体１の前後に、ともに金属粒子を配向させた構造で消光比５０ｄＢの偏光子３４、及び検光子３５を配置した。そして、偏光子３４の角度は固定し（透過偏光方向は一定）、検光子３５を回転させることで消光比を測定した。
【００３４】
次に、図４のように、金属粒子を配向させた構造の５０ｄＢの消光性能を持つ偏光子３４を透過した光を導光体１に入射させ、後段に同様の金属粒子を配向させた構造の５０ｄＢの消光性能を持つ検光子３５を、その透過偏光方向に合致させ、且つ光軸に対して８°傾けた形で配置し、検光子３５からの後方散乱光を測定した。
【００３５】
表２に、接合固定した導光体の消光比、挿入損失を記載した。また、検光子透過時の過剰損失と検光子からの後方散乱光量を記載した。なお、検光子透過時の過剰損失は検光子の挿入損失を除いた値である。また、後方散乱光量は検光子入射光量を１とした場合の、検光子入射光量に対する検光子からの反射光量（相対値）である。
【００３６】
（実施例３〜５）
シリコン単結晶の消光比を表２に示すような値に調整したこと以外、実施例２と同様に導光体を作製し、実施例２と同様の測定を行った。導光体のシリコン単結晶の消光比は、シリコン単結晶の基台への接合状態を調整して、接合歪みを調整することで変更した。
【００３７】
（比較例３、４）
シリコン単結晶からなる導光体の消光比を表２に示すように３０ｄＢ未満の値に調整したこと以外、実施例２と同様に導光体を作製し、実施例２と同様の測定を行った。比較例３、４では、図５に示すように、幅２．０ｍｍ×高さ２．０ｍｍ×光軸方向長さ２．０ｍｍで、且つ、中央部に幅と深さが１．５ｍｍで光軸方向長さ２．０ｍｍの溝切した基台５３（ＳＵＳ３０４部品）に、エポキシ熱硬化型接着剤でシリコン単結晶からなる導光体５１の３側面を接合固定した。比較例３、４の導光体の光学特性を測定した結果、消光比は２４〜２５ｄＢとワーク（導光体）面内でばらつき、挿入損失は０．０６〜０．０４ｄＢと実施例２〜５に比べて大きくなった。これは接合歪に起因すると考えられる。このように、接合歪みを調整することで消光比を調整した。表２に、比較例３、４の接合固定した導光体の消光比、挿入損失、検光子透過時の過剰損失、及び検光子からの後方散乱光量を記載した。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
導光体の消光比が低くなると、挿入損失が増え、また消光比が３０ｄＢ未満の時は過剰損失が大きく増え、且つ、後方散乱光量も多くなる事が分かった。導光体の後段に配置される部品への光学的な影響を小さくするには、接合固定した導光体の消光比が３０ｄＢ以上必要であることがわかった。
【００４０】
また、実際に上記の実施例及び比較例で作製した導光体を化合物半導体部品とＳｉ導波路回路部品間に挿入したところ、消光比の大きな導光体（３０ｄＢ以上）では偏光依存性特性ばらつきは見られなかったが、消光比の小さい導光体（３０ｄＢ未満）では導波路回路部品の偏光依存性特性ばらつきが見られるようになった。化合物半導体部品（レーザ等）では偏光性が２５ｄＢ以上あり、消光比の低いワークが光路間に入る事でその偏光性が損なわれる結果となった。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４２】
１、５１…導光体、  ３、５３…基台、
３４…偏光子、  ３５…検光子、  Ａ、Ｂ…部品。
【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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