(57)【要約】【課題】光モジュールのノイズ減少とコアの自己形成時の位置決めを容易かつ高精度に行う。【解決手段】不透明材料から成る筐体１０は上面が開口であり右側側面に光ファイバ挿入及び固定用の孔部１０１ａを、奥側側面と左側側面にチャネル形成用の孔部１０１ｂ、１０１ｃを有する（２．Ａ）。波長選択性ミラ−２０を配置させ、孔部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを透明フィルム３０ａ、３０ｂ、３０ｃで塞ぐ（２．Ｂ）。孔部１０１ａから光ファイバ４０を挿入し、そのコア端を透明フィルム３０ａに当接させる（２．Ｃ）。光硬化性樹脂液５０を充填し、半導体レーザ光を照射して自己集光性によって軸状のコア５０ａ、５０ｂ、５０ｃを形成する。未硬化のコア形成用光硬化性樹脂液５０を除去し、クラッド用光硬化性樹脂液を充填し、紫外線を照射して、クラッド６０を形成する（２．Ｄ）。受発光素子７１、７２を取り付け、光モジュール１００を作製した（２．Ｅ）。【選択図】図２
2008122743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体中に光硬化性樹脂の硬化物から成る軸状のコアを有する光導波路において、
前記筐体は、
所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に不透明である第１の部材と、
各々所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である１個以上の第２の部材とから成り、
前記コアの各端は前記第２の部材に当接して各々チャネルを形成し、
前記第１の部材は、前記チャネルの全てに対応して開口部を有し、
前記第２の部材は、各々、前記第１の部材の前記開口部を覆う又は塞ぐように構成されていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記第２の部材は、厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の高分子薄膜から成り、前記第１の部材の前記開口部を覆うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記コアの少なくとも側面は、当該コアよりも低屈折率の、光硬化性樹脂の硬化物から成るクラッドにより覆われていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光導波路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光導波路の、
前記チャネルのうちの少なくとも１箇所に光結合させた、又は前記コアに直接結合した光ファイバを有することを特徴とする光導波路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光導波路の、前記チャネルのうちの少なくとも１箇所に、受発光素子を結合させたことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
筐体中に光硬化性樹脂の硬化物から成る軸状のコアを有する光導波路の製造方法において、
前記筐体は、
所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に不透明である第１の部材と、
各々所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である１個以上の第２の部材とから成り、
前記第１の部材は、外部との光通信のためのチャネルに対応して開口部を有し、
前記第２の部材は、各々、前記第１の部材の前記開口部を覆う又は塞ぐように構成されており、
前記筐体に未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填し、少なくとも１箇所の前記チャネルから硬化光を照射して、自己形成的に軸状の硬化物から成るコアを形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記筐体は、直方体状であって、その１面が前記未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填及び排出可能に開口となっており、
前記コアの形成の後、残余の未硬化の液状の光硬化性樹脂を排出した後、硬化物がコアよりも屈折率の低い樹脂である、クラッド用の第２の未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填し、
前記筐体の１面である開口から第２の硬化光を照射してクラッドを形成することを特徴とする請求項６に記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記クラッドを形成するための第２の硬化光を照射前に、前記筐体の１面である開口を透明板又は透明薄膜により、前記クラッド用の第２の未硬化の液状の光硬化性樹脂と接触するように塞ぎ、
その後前記第２の硬化光を照射してクラッドを形成することを特徴とする請求項７に記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記筐体の１面である開口を塞いだ透明板又は透明薄膜を、前記クラッドの形成の後に、不透明材料の塗布、被膜、又は不透明材料から成る板により覆うことを特徴とする請求項８に記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本願出願人らによる、自己形成光導波路に関する。自己形成光導波路とは、未硬化の光硬化性樹脂に硬化光を照射し、硬化物により硬化光が集光されることで自己形成的に軸状に硬化物を得てコアとした光導波路である。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人らは、液状の未硬化の光硬化性樹脂（以下、単に光硬化性樹脂液と言う）を充填した透明筐体に光ファイバを挿入し、当該光ファイバから光硬化性樹脂液に硬化光を照射して、軸状のコアを形成する技術を開発し、多数報告している。これらは、完成品としては、透明筐体に光ファイバが挿入され、形成されたコアと、それを覆うクラッドとが当該透明筐体内部に保持されるものを基本としている。形成されたコア端に、例えば受発光素子（受光素子及び発光素子を包括的に言うもの。以下同じ）を結合させれば、光ファイバを介して光通信が可能である。本願出願人らは、コア形成の際にミラー、ハーフミラー、波長選択性ミラー（フィルタ、例えば所望に設計された誘電体多層膜）に向けてコアを成長させることで、ミラーによる９０度屈曲したコアや、分岐コアを有し、複数個の受発光素子と結合させた、光ファイバとの複数波長による光通信モジュールについても報告している。このうち、下記特許文献１乃至３について簡単に説明する。
【０００３】
特許文献１においては、自己形成光導波路のコア部分に波長選択機能を持たせることにより光クロストークを低減する技術について開示している。
特許文献２においては、受光素子と自己形成光導波路とがカラーフィルタ、もしくは干渉フィルタを挟んで接続される光部品について記載している。
特許文献３においては、容易に光導波路デバイスを製造する治具及びその製造方法について記載している。そこでは、透明容器内に光硬化性樹脂液を充填し、光導波路デバイス製造用治具を用いて透明容器内に自己形成光導波路を形成する製造方法を開示している。
【特許文献１】特開２００５−２５７７４１公報
【特許文献２】特許第３５００９６２号公報
【特許文献３】特開２００３−０５７４７６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、自己形成光導波路のコア部分を区分けして、複数種類のコア用光硬化性樹脂を使用する必要があり、自己形成光導波路の作製プロセスが煩雑になる。
特許文献２においては、自己形成光導波路コアを通して受光素子に入射する光の波長選択性について検討しており、筐体を通して受光素子に斜めに入射するノイズ成分については検討していない。
特許文献３においては、Ｎ個の入出力端を有する光導波路デバイスを製造する治具及びその製造方法について記載しているが、そこでは透明容器内に自己形成光導波路を形成するための治具及びその製造方法について検討しており、容器を部分的に不透明にすることのメリットについては検討していない。また、光導波路デバイス製造用治具に透明容器を装着することにより、透明容器内部に製造する自己形成光導波路の位置決めを行っている。そのため、光導波路デバイス製造用治具と透明容器との位置関係が正しく設定されないと、作製される自己形成光導波路の位置が設計値からずれてしまう。特に、透明容器にそりやゆがみが生じると位置決め精度に大きな影響を及ぼす。
【０００５】
本発明は、受発光素子や光ファイバと自己形成光導波路との光信号伝送において、筐体壁を通して斜めに入射するノイズ成分を減少する技術を提供するとともに、筐体内での自己形成光導波路の位置決めを容易、かつ、高精度に行う技術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】
請求項１に係る発明は、筐体中に光硬化性樹脂の硬化物から成る軸状のコアを有する光導波路において、筐体は、所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に不透明である第１の部材と、各々所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である１個以上の第２の部材とから成り、コアの各端は第２の部材に当接して各々チャネルを形成し、第１の部材は、チャネルの全てに対応して開口部を有し、第２の部材は、各々、第１の部材の開口部を覆う又は塞ぐように構成されていることを特徴とする光導波路である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、第２の部材は、厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の高分子薄膜から成り、第１の部材の開口部を覆うように構成されていることを特徴とする。請求項３に係る発明は、コアの少なくとも側面は、当該コアよりも低屈折率の、光硬化性樹脂の硬化物から成るクラッドにより覆われていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光導波路の、チャネルのうちの少なくとも１箇所に光結合させた、又はコアに直接結合した光ファイバを有することを特徴とする光導波路である。請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光導波路の、チャネルのうちの少なくとも１箇所に、受発光素子を結合させたことを特徴とする光モジュールである。
【０００９】
請求項６に係る発明は、筐体中に光硬化性樹脂の硬化物から成る軸状のコアを有する光導波路の製造方法において、筐体は、所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に不透明である第１の部材と、各々所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である１個以上の第２の部材とから成り、第１の部材は、外部との光通信のためのチャネルに対応して開口部を有し、第２の部材は、各々、第１の部材の開口部を覆う又は塞ぐように構成されており、筐体に未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填し、少なくとも１箇所のチャネルから硬化光を照射して、自己形成的に軸状の硬化物から成るコアを形成することを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００１０】
請求項７に係る発明は、筐体は、直方体状であって、その１面が未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填及び排出可能に開口となっており、コアの形成の後、残余の未硬化の液状の光硬化性樹脂を排出した後、硬化物がコアよりも屈折率の低い樹脂である、クラッド用の第２の未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填し、筐体の１面である開口から第２の硬化光を照射してクラッドを形成することを特徴とする。請求項８に係る発明は、クラッドを形成するための第２の硬化光を照射前に、筐体の１面である開口を透明板又は透明薄膜により、クラッド用の第２の未硬化の液状の光硬化性樹脂と接触するように塞ぎ、その後第２の硬化光を照射してクラッドを形成することを特徴とする。請求項９に係る発明は、筐体の１面である開口を塞いだ透明板又は透明薄膜を、クラッドの形成の後に、不透明材料の塗布、被膜、又は不透明材料から成る板により覆うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
波長多重通信においては、通信対象とは別波長の光が混入することにより通信品質が低下してしまうことがある。この光クロストークは、波長選択フィルタの不完全性や導波路構造の不完全性から生じるものであり、実用上問題になることがある。
受光素子に対して、接続した光導波路以外からノイズ成分の光が混入することがある。例えば、発光素子から出た光で光導波路に結合しない成分が受光素子に対して、光導波路との非接続部分から入射することにより生じるノイズ成分が考えられる。このノイズ成分は受光素子の受光面近くにピンホール機能を設ければ、光導波路から結合する光以外をカットすることにより低減することができる。また、発光素子近くで光導波路に入射する前にピンホール機能を設ければ、不要な迷光を低減することができる。同様に光ファイバの直前にピンホール機能を設ければ、ノイズ成分の光を低減することができる。
ピンホールをそれぞれの光部品に別途、個別に装着することはコスト増につながるが、筐体そのものにピンホール機能を持たせることにより安価で高性能な光部品を実現することができる。すなわち、筐体の受発光素子や光ファイバとの接続部分に透明材料を用い、それ以外の部分には不透明な材料を用いることによりノイズ成分の光が混入することを防ぐことができる。より具体的には、不透明材料を用いた射出成形法により、光導波路と接続する部分に開口部を有する不透明な部品を作製し、この開口部に透明部品を接着することにより作製できる。
筐体のチャネルである不透明部品の開口部の大きさとしては、ピンホール機能を示すのに適切な大きさである必要がある。光導波路と接続する光部品の口径がほぼ等しければ、それらと等しいサイズの開口部であることが望ましい。接続する光部品の口径が光導波路よりも小さい場合、開口部のサイズは光部品の口径サイズ以上、光導波路のサイズ以下であることが望ましい。また、接続する光部品の口径が光導波路よりも大きい場合、開口部のサイズは光導波路のサイズ程度であることが望ましい。実際には、作製精度と、要求される通信特性のバランスから算出される適切な値だけ、上記理想的な開口部サイズからのズレがあっても実用上問題ない。
【００１２】
筐体の上面には光硬化性樹脂の導入及び、必要により排出に使う開口部が必要となる。筐体の内部は液体状の光硬化性樹脂を導入するため、側面や底面から光硬化性樹脂がもれ出さないことが望ましい。
【００１３】
不透明材料とは、対象とする波長の光に対して透明性の低い材料である。透明性は低いほど望ましいが、要求される特性に応じて適切に設定されればよい。また、不透明材料とは材料そのものが不透明であっても良いし、材料自体は透明であっても顔料やフィラーなどの添加により不透明な部品が得られればよい。また、コスト増にはなるが成形後に塗装などで不透明化することも可能である。尚、反射材料を塗布することも本願に包含される。
【００１４】
一般に透明な材料よりも不透明な材料の方が豊富に存在する。筐体には透明性以外に、成形性、コスト、接着性、密着性、耐熱性、透水性などの特性が要求されるが、材料選択の幅が広いことは実用上有効である。
不透明部品を安価に作製するには、射出成形法が有効であるが、切削加工で作製したり、それ以外の方法であっても構わない。フィルムインサート成形法により、不透明部品と透明フィルムが接着した筐体を作製することも可能である。
【００１５】
透明フィルムを取り付けた、チャネルである不透明容器開口部に対して、外側から開口部よりも広い範囲に光を照射すると、不透明容器開口部は筐体内に透過する光の範囲を制限するピンホールとして作用する。そのため、筐体内に光硬化性樹脂液を満たした状態で、透明フィルムを取り付けたチャネルである不透明容器開口部に対して、外側から開口部よりも広い範囲に光を照射すると、筐体内に透過した光で不透明容器開口部から成長する自己形成光導波路を作製することができる。この時、開口部と自己形成光導波路の位置合わせは自動的に行われる。
例えば、開口部周辺に光学部品取り付け用のガイド構造を作製することが可能である。この場合、開口部周辺の狭い範囲での寸法精度が十分であれば実用可能な設計にすることができる。従来の特開２００３−０５７４７６に記載のジグを用いて自己形成光導波路を作製する場合、筐体の広いエリアにおける寸法制度が要求される。そりやゆがみの無いことが必要になる。それに比べて不透明容器開口部から自己形成光導波路を作製する場合、広いエリアでの寸法精度については多少悪くても、例えば、自己形成光導波路の光はんだ現象による位置ずれ補正効果により実用可能な自己形成光導波路又は光モジュールを作製することが可能である。
【００１６】
自己形成光導波路と光学部品との接続損失は、自己形成光導波路と光学部品とに挟まれる筐体部分の厚み、透明性、自己形成光導波路のコアの直径、伝送する光の入出射条件（開口数など）に依存する。挟まれる筐体部分に注目すると、材料中での散乱損失や吸収損失や放射損失などがあり、筐体部分の厚みとしては薄ければ薄いほど接続損失が小さくなる。透明高分子フィルムを用いて、自己形成光導波路と光学部品とに挟まれる筐体部分を形成すると、膜厚３００μｍ程度から２０μｍ程度の透明高分子フィルムが多数市販されており、十分に膜厚を薄くすることが容易にできる。透明高分子フィルムは強度的にも十分なものがあり、透明部品の材質としては特に好ましい。無機系の透明材料は厚みが薄くなると破断しやすいものが多いが、用途によっては使用可能である。
【００１７】
自己形成光導波路と光学部品との間に筐体部分を挿入することにより、自己形成光導波路と筐体とが接着した構造となる。例えば、光ファイバとの接続を考えた場合、筐体の接続部分外側にレセプタクル構造を形成し、それと適合するプラグ付きの光ファイバを用いて自己形成光導波路又は光モジュールを作製すると、光ファイバと筐体とを接続したり、取り外したりすることが容易に可能となる。自己形成光導波路を作製する時に使用する光ファイバと、実際に通信に使用する光学部品（光ファイバ、発光素子、受光素子など）とを別にすることができる。
自己形成光導波路作製に使用するファイバを筐体から容易に取り外すことができるので、ファイバのつながっていない（ピッグテール状でない）部品を作製することができる。製造工程においてファイバ付きの部品はかさばるため、製造ラインに余分なスペースや取り扱い上の注意が必要となる。その点、ファイバのつながっていない部品は製造ラインをシンプルにでき、取り扱いも容易となる。
【００１８】
筐体内に自己形成光導波路を作製する際、クラッドの硬化条件は重要である。自己形成光導波路コアの端部が筐体に拘束された条件でクラッドを硬化させるため、クラッド硬化時の発熱量が大きすぎたり、硬化収縮量が大きすぎたりすると得られる導波路の特性が悪くなってしまう。熱硬化樹脂でクラッドを形成すると自己形成光導波路コアが熱膨張で変形しやすいため、常温でのクラッド形成が好ましい。そのため、クラッド材料としては光硬化性樹脂の使用が望ましい。ただし、それ以外の材料であっても自己形成光導波路コアにストレスを掛けない条件で硬化可能であれば、使用可能である。
【００１９】
本発明で使用する筐体は、通信波長域で不透明であるが、もし、光硬化性樹脂の硬化波長において透明であれば筐体壁面を通して光硬化性樹脂を硬化させることが可能である。ここで、通信波長域は用途により様々であるが、良く用いられる波長域としては可視域から近赤外域である。一般的には、通信波長域で不透明な材料は光硬化性樹脂の硬化波長においても不透明であることが多い、そのような時でも、筐体上部の開口部から光を照射することによりクラッド材料の光硬化が可能である。
【００２０】
筐体容器内に光硬化性樹脂液を注入した場合、表面張力により光硬化性樹脂液表面は平面にならない。そのまま筐体上方から光を照射して光硬化性樹脂液を硬化させる場合、光硬化性樹脂液表面の形状により光が屈折し、光硬化性樹脂液内部が均一に照射されない。筐体側壁近傍、特に、コーナー付近において硬化不十分になりやすい。筐体側壁近傍の不十分な硬化状態は、長期的にはクラッドと筐体側壁とのはく離につながる。筐体側面近傍まで十分に硬化させることにより、光導波路又は光モジュールの長期的な安定性につながる。この場合、筐体上部に透明平板を配置し、その透明平板を通して紫外光照射を行うと、筐体側面近傍まで均一に照射することができ、硬化不具合を低減することができる。
【００２１】
硬化特性に優れる材料の場合、筐体上部の透明平板を用いなくとも十分に硬化させることが可能な材料もあるが、光学特性や耐久性など、硬化特性以外に優れる材料で硬化特性に劣るものを使用したい場合があり、そのような時には透明平板の利用は有効である。
【００２２】
筐体上部を不透明な部品もしくは不透明な材料で覆うことにより、筐体上面から進入するノイズ成分の光を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
上述したように、不透明部材としては、所望の波長又は波長帯域に対して実質的に不透明であれば任意の材料を選択可能である。実質的に不透明とは、筐体の肉厚を考慮して、透過率が１０％以下、より好ましくは５％以下、更に好ましくは１％以下である。
【００２４】
透明高分子薄膜も、入手可能な任意のものを選択できる。透明部材は、少なくとも所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である部材であれば、任意のものを選択できる。実質的に透明とは、当該所望の波長又は波長帯域の光に対して透過率が６６％以上が好ましい。透過率は８０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上である。
【００２５】
各コア端のチャネルを介して光結合させる受発光素子その他の光部品は、公知の技術で所望に交換可能に結合される。受発光素子その他の光部品を光結合させる際、光軸合わせは容易である。また、受発光素子その他の光部品に故障が生じた場合、公知の技術で所望に交換可能となる。
【００２６】
コアのみの構成では、言わば肉の無い骨格状であって使用時の耐性に乏しいので、クラッド材で覆うようにすると良い。この際、コアを被覆するクラッド材を筐体に充填しても良く、コアをクラッド材で被覆した後、他の材料を筐体の隙間に充填しても良い。
【００２７】
コアを自己形成的に硬化させる際、各チャネルから硬化光を導入可能であり、これにより、少なくとも当該導入部である透明部材との接合点におけるコア光軸を設計位置とすることが容易となる。また、複数箇所から硬化光を導入すると、いわゆる光はんだ効果により、硬化物が一体化する際、お互いに光軸のずれを補償するように接続される。これによりコアの分岐点その他での光伝送損失を抑制することもできる。
【００２８】
本発明に用いる光硬化性樹脂液は、入手可能な任意のものを適用できる。硬化機構も、ラジカル重合、カチオン重合其の他任意である。硬化光は一般的にはレーザ光が好ましい。レーザの波長と強度で、光硬化性樹脂液の硬化速度を調整すると良い。尚、光硬化開始剤（光重合開始剤）は光硬化性樹脂液とレーザの波長に応じ、入手可能な任意のものを適用できる。これらについては、本願出願人が共願人である例えば特開２００４−１４９５７９に次のものが列挙されている。
【００２９】
構造単位中にフェニル基等の芳香族環を一つ以上含んだものが高屈折率、脂肪族系のみからなる場合は低屈折率となる。屈折率を下げるために構造単位中の水素の一部をフッ素に置換したものであっても良い。
脂肪族系としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコール。
芳香族系としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＦ、ノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物等。
これら、あるいはこれらから任意に１種乃至複数種選択された多価アルコールのオリゴマー（ポリエーテル）の構造を有する比較的低分子（分子量３０００程度以下）骨格に、反応基として次の官能基等を導入したもの。
〔ラジカル重合性材料〕
ラジカル重合可能なアクリロイル基等のエチレン性不飽和反応性基を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する光重合性モノマー及び／又はオリゴマー。エチレン性不飽和反応性基を有するものの例としては、（メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステル等の共役酸エステルを挙げることができる。
〔カチオン重合性材料〕
カチオン重合可能なオキシラン環（エポキシド）、オキセタン環等の反応性エーテル構造を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する、光重合性のモノマー及び／又はオリゴマー。オキシラン環（エポキシド）としては、オキシラニル基の他、3,4-エポキシシクロヘキシル基なども含まれる。またオキセタン環とは、４員環構造のエーテルである。
【００３０】
〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るラジカル重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン類、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン及びN,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン及び2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン及び4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、並びに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。尚、ラジカル重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
〔カチオン重合開始剤〕
カチオン重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るカチオン重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、チオピリニウム塩が挙げられるが、熱的に比較的安定であるジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p-アニシル)ヨードニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムなどの芳香族ヨードニウム塩、ジフェニルスルホニウム、ジトリルスルホニウム、フェニル(p-アニシル)スルホニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)スルホニウム、ビス(p-クロロフェニル)スルホニウムなどの芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤が好ましい。芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤を使用する場合、アニオンとしてはBF4-、AsF6-、SbF6-、PF6-、B(C6F5)4-などが挙げられる。尚、カチオン重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
【００３１】
以下では光ファイバコネクタに対するレセプタクルを用いない例を示すが、コネクタ又はコネクタレセプタクルを用いるものを、本発明は排除しない。本発明としては、何らかのコネクタの一部をなし、自己形成光導波路であるコアに接続された部分が少なくとも所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である部材であるような任意のコネクタ又はコネクタレセプタクルを用いうる。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本発明の具体的な第１の実施例に係る光導波路モジュール１００の製造工程を示す水平断面図である。
まず、次の様な形状の不透明材料から成る筐体１０を用意した。即ち、長手方向が左右方向であり、上面が開口Ｍである概略直方体状の内部領域１０Ｓを持ち、右側側面に光ファイバ挿入及び固定用の孔部１０１ａを、奥側側面にチャネル形成用の孔部１０１ｂを、左側側面にチャネル形成用の孔部１０１ｃを有する。図１．Ａは、開口Ｍから見た場合の水平断面図である。孔部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは同じ水平面上に光軸を有する光学的チャネルを形成するための開口部である。孔部１０１ａは後に用いる光ファイバ４０のコア径に合わせた。尚、市販されている、クラッド膜厚の薄い光ファイバを用いる場合は、クラッドを含めた外径として良い。孔部１０１ｂ、１０１ｃは、後に形成するコア５０ｂ、５０ｃの径を１ｍｍとするため、１ｍｍの円形状である。
【００３３】
尚、筐体１０の材質としては、通信波長において不透明なものを使用する。材料単体で透明なものについては、タルク、カーボンなどのフィラーや顔料等の添加により不透明化したり、また、透明な成形体であっても表面にコーティングすれば使用可能である。材料としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド樹脂、液晶性ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂などが使用できる。ここでは、ポリフェニレンスルフィド樹脂を使用した。成型方法としては、射出成形が最も低コストに作製できるが、それ以外の方法であっても構わない。
【００３４】
次に、筐体１０の内部領域１０Ｓに波長選択性ミラ−２０を配置させる。波長選択性ミラー２０は、誘電体多層膜フィルタが使用できる。波長選択性ミラ−２０は、孔部１０１ａの光軸と孔部１０１ｂの光軸の交点において、それら光軸のいずれとも４５度を成すように配置させる。更に、孔部１０１ｂ及び１０１ｃを、各々筐体１０の外側から覆うように、透明フィルム（薄膜）３０ｂ及び３０ｃで塞ぐ（図１．Ｂ）。透明フィルムとしては、アクリルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ＰＥＴフィルムなどの種々の市販透明フィルムが使用できる。膜厚としては２０μｍ程度から数百μｍ程度までのものが各種市販されている。作製する自己形成光導波路のコア径に応じて、膜厚の厚すぎないフィルムを使用する。ここでは、膜厚５０μｍのＰＥＴフィルムを使用した。こうして、孔部１０１ａから光ファイバ４０を挿入し、そのコア端４０１が筐体１０の内部領域１０Ｓに突出した段階で、内部領域１０Ｓは図示しない上面の開口Ｍ以外に内部の液体等が漏れださない容器となる（図１．Ｃ）。尚、光ファイバ４０としては三菱レイヨン社製エスカメガを用い、接着剤により光ファイバ接続用の孔部１０１ａや、ＰＥＴフィルム３０ｂ、３０ｃの隙間を埋めて、光硬化性樹脂液が漏れないようにした。
【００３５】
こうして容器となった筐体１０に、上面の開口Ｍから、コア形成用の光硬化性樹脂液５０を充填した。コア形成用の光硬化性樹脂液５０としては、変性ビスフェノールＡジアクリレートとポリプロピレングリコールジアクリレートの混合物に光重合開始剤を添加した組成物を用いた。次に、光ファイバ４０を通して波長４４２ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザ光を強度約０．５ｍＷの条件で照射すると同時に、透明フィルム３０ｂ及び３０ｃを介して孔部１０１ｂ及び１０１ｃから筐体１０内部に波長４４２ｎｍの半導体レーザー光を照射した。コア形成用の光硬化性樹脂液５０は照射されたレーザ光により徐々に硬化し、自己集光性によって軸状のコア部５０ａ、５０ｂ、５０ｃが形成される。すなわち、光ファイバ端部４０１から、及び、透明フィルム３０ｂ、３０ｃの筐体内側面から、硬化物である軸状の自己形成光導波路コア部５０ａ、５０ｂ、５０ｃがそれぞれ成長した（図１．Ｄ）。各レーザー光を適当なタイミングで停止することにより、３本の自己形成光導波路が波長選択性ミラー２０にて接続した分岐導波路が筐体内に形成された。
【００３６】
次に未硬化のコア形成用光硬化性樹脂液５０を図示しない上面の開口Ｍから除去し、ポリプロピレングリコールジアクリレートに光重合開始剤を添加した組成物（クラッド用光硬化性樹脂液）を充填した。この後、上面の開口Ｍには、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを、筐体内部に気泡を残さないようのせた。上面よりＰＥＴフィルムを通して紫外線ランプの光を照射して、筐体１０内のクラッド用光硬化性樹脂を全て硬化させることにより光導波路を作製した（図１．Ｅ）。この後、筐体上面にのせたＰＥＴフィルムを黒く着色して、不透明筐体を完成させた。
【００３７】
次に、コア部５０ｂ、５０ｃと光軸を合わせて、透明フィルム３０ｂ及び３０ｃ上に受発光素子７１及び７２を取り付けることにより、光モジュール１００を作製した（図１．Ｆ）。この光モジュール１００は、受発光素子７１及び７２と接続する部分以外の筐体が不透明であるため、受光素子直前のピンホールとして作用し、例えば、発光素子から直接受光素子に結合するノイズ成分の光や、筐体やクラッド部分等で散乱した光が受光素子に結合するノイズ成分の光を十分に低減することができる。
【００３８】
〔比較例１〕
筐体上面の開口部を透明ＰＥＴフィルムで覆うことを行わない他は、実施例１と同様に光モジュールを作製した。硬化後のクラッド６０の表面は硬化不十分で、べたついており、特に筐体側壁近傍の硬化が不十分だった。
【００３９】
〔比較例２〕
筐体１０の材質をポリメチルメタクリレートにすることの他は実施例１と同様に光モジュールを作製した。緑色と赤色のＬＥＤとＰＤとを用いて単線双方向通信を行い、光クロストークによるパワーペナルティーを計測した。実施例１の光モジュール１００も同様にパワーペナルティを測定した。緑色のＬＥＤによる信号伝送において、実施例１で作製した光モジュール１００を用いて通信したときのパワーペナルティーは、比較例２で作製した光モジュールを用いて通信したときのパワーペナルティーよりも０．５ｄＢ改善されていた。比較例２で作製した光モジュールは、筐体が透明であるため赤色のＬＥＤから出射した光の一部が緑色の信号光を検出する受光素子に入射したためであると考えられる。
【実施例２】
【００４０】
本実施例においては、光ファイバ４０を挿入する孔部１０１ａの、筐体の内部領域１０Ｓ側に透明フィルム３０ａを貼り付ける構成で光モジュール２００を作成した。即ち、実施例１と同様の筐体１０を用意した（図２．Ａ）。但し、孔部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの径は０．２ｍｍとした。次に、波長選択性ミラ−２０を実施例１と同様に配置させ、孔部１０１ａを筐体１０の内側から覆うように、透明フィルム（薄膜）３０ａで塞ぎ、孔部１０１ｂ及び１０１ｃを、各々筐体１０の外側から覆うように、透明フィルム（薄膜）３０ｂ及び３０ｃで塞ぐ（図２．Ｂ）。尚、透明フィルムは厚さ２３μｍのＰＥＴフィルムを用いた。こうして、内部領域１０Ｓは図示しない上面の開口Ｍ以外に内部の液体等が漏れださない容器となる。次に、孔部１０１ａからコア径２００μｍの光ファイバ４０を挿入し、そのコア端を透明フィルム３０ａに当接させる（図２．Ｃ）。
【００４１】
以下、実施例１と全く同様に、変性ビスフェノールＡジアクリレートとポリプロピレングリコールジアクリレートの混合物に光重合開始剤を添加した組成物（コア用光硬化性樹脂）を注入し、光ファイバ４０を通して波長４４２ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザ光を強度約０．１ｍＷの条件で照射すると同時に、受発光素子接続部分の透明フィルムを通して筐体内部に波長４４２ｎｍの半導体レーザー光を照射して、コア５０ａ、５０ｂ、５０ｃを形成した。この後、未硬化の光硬化性樹脂液５０を除去し、クラッド用の光硬化性樹脂を充填して、上面開口に厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを被せた上、紫外線ランプの光を照射して、クラッド用光硬化性樹脂を硬化させることによりクラッド６０を形成し、光導波路を作製した（図２．Ｄ）。次に筐体１０上面にのせたＰＥＴフィルムの上に光硬化性樹脂を塗布し、紫外線ランプの光を照射し、褐色の硬化物を得た。この後受発光素子７１、７２を取り付けることにより、光モジュール２００を作製した（図２．Ｅ）。この光モジュール２００は、受発光素子と接続する部分以外の筐体が不透明であるため、受光素子直前のピンホールとして作用し、例えば、発光素子から直接受光素子に結合するノイズ成分の光や、筐体やクラッド部分等で散乱した光が受光素子に結合するノイズ成分の光を十分に低減することができる。
【００４２】
本実施例による光モジュール２００は、自己形成光導波路と筐体１０とが接着しているが、光ファイバ４０と光導波路のコア５０ａとは接着してない。そのため光ファイバ４０は容易に接続と、取り外しが可能である。即ち、図２．Ｄにおいて光ファイバ４０を除いたものが特許請求の範囲における本発明の光導波路である。
【００４３】
筐体の材料として柔軟性部材を用いるならば、例えば温度変化による筐体と、コア及びクラッドの熱膨張差による応力を緩和することも可能である。柔軟性部材とは、ヤング率が０．５〜１０ＭＰａ程度の、いわゆるゴム性部材を用いることが可能である。この際は、クラッドを硬化させる前に筐体の上面の開口を塞ぐための透明部材も、ゴム性部材等の柔軟性部材とすると良い。
【００４４】
上記実施例では、コア形成の際に、一種類の硬化機構を有する光硬化性樹脂液を用いる例を示したが、本願出願人らによる先行出願に記載した、異なる硬化機構を有する２種の光硬化性樹脂液の混合物を用いて、一方の光硬化性樹脂液のみを先に硬化させることにより、所望の屈折率分布を有するコアを形成する技術を採用しても良い。この場合、コア形成後に未硬化の光硬化性樹脂液の混合物を除去することなく、クラッドを光硬化により形成可能である。この技術は、例えば特開２００２−３６５４５９、特開２００４−１４９５７９その他に記載されている。これら技術は、二種の硬化機構において、光重合開始剤を選択して硬化波長を異なるものとする。第１の技術は先に高屈折率側の光硬化性樹脂を硬化させてコアに当該高屈折率成分の高い混合状態を形成する。最終的な屈折率分布は、コア部分が高屈折率となるものである。第２の技術は先に低屈折率側の光硬化性樹脂を硬化させて、コア外周に当該低屈折率成分の高い混合状態を形成する。最終的な屈折率分布は、コア外周部が外套状に低屈折率となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る光モジュール１００の製造工程を示す水平断面図。
【図２】本発明の具体的な別の実施例に係る光モジュール２００の製造工程を示す水平断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１００、２００：光モジュール
１０、１１：筐体
１０１ａ〜ｃ：開口部（孔部）
２０：波長選択性ミラー
３０ａ〜ｃ：透明フィルム
４０：光ファイバ
５０：光硬化性樹脂液
５０ａ〜ｃ：硬化物であるコア
６０：硬化物であるクラッド
７１、７２：受光素子又は発光素子
【図１】
2008122743.tif 000003
【図２】
2008122743.tif 000004