(57)【要約】【課題】本発明は、位置決めの精度が高く、製造が容易な光学アレイを提供することを目的とする。【解決手段】光学アレイ１００は、ロッドレンズ１２０を搭載するロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体１４０を搭載する棒状体搭載用溝１１６が一方の面１１２に設けられた平板１１０と、ロッドレンズ搭載用溝１１４の表面に接するように配置された円柱状のロッドレンズ１２０と、棒状体搭載用溝１１６の表面に接するように配置された円柱状の棒状体１４０と、ロッドレンズ１２０及び棒状体１４０を平板１１０に押し当てる平板状の押当板１３０と、を備える光学アレイ１００であって、平板１１０は、ロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６が略等しい形状及び大きさであり、棒状体１４０は、外径がロッドレンズ１２０と略等しく、長軸方向の中心に周囲より屈折率の高いシングルモード光学導波コア１４２を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドレンズを搭載するロッドレンズ搭載用溝及び棒状体を搭載する棒状体搭載用溝が一方の面に設けられた平板と、前記ロッドレンズ搭載用溝の表面に接するように配置された円柱状のロッドレンズと、前記棒状体搭載用溝の表面に接するように配置された円柱状の棒状体と、前記ロッドレンズ及び前記棒状体を前記平板に押し当てる平板状の押当板と、を備える光学アレイであって、
前記平板は、前記ロッドレンズ搭載用溝及び前記棒状体搭載用溝が略等しい形状及び大きさであり、
前記棒状体は、外径が前記ロッドレンズと略等しく、長軸方向の中心に周囲より屈折率の高いシングルモード光学導波コアを有することを特徴とする光学アレイ。
【請求項２】
前記押当板は、前記平板の前記ロッドレンズ搭載用溝に対向するようにロッドレンズ搭載用溝が設けられ、前記平板の前記棒状体搭載用溝に対向するように棒状体搭載用溝が設けられ、
前記ロッドレンズは、前記押当板の前記ロッドレンズ搭載用溝の表面に接するように配置され、
前記棒状体は、前記押当板の前記棒状体搭載用溝の表面に接するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光学アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッドレンズを精密に配置する光学アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のロッドレンズが横方向に配置された光学アレイが、例えば、光学アレイ同士の接続に使用されている（例えば、特許文献１を参照。）。図３に、従来の光学アレイの正面図を示した。光学アレイ９０は、２枚の基板９１に、それぞれ８個のロッドレンズ用溝９２が互いに対向するように形成される。また、光学アレイ９０は、２枚の基板９１に、それぞれ２個の光ファイバ用溝９５が互いに対向するように形成される。２枚の基板９１は、それぞれのロッドレンズ用溝９２の表面でロッドレンズ９３を挟み、かつ、それぞれの光ファイバ用溝９５の表面でシングルモード光ファイバ９６を挟むように接着される。光学アレイ９０は、位置決めの際にシングルモード光ファイバ９６にモニタ用光を伝搬させ、ロッドレンズ９３に信号光を伝搬させる。
【特許文献１】特開平５−２６４８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、光学アレイ９０は、２枚の基板９１のそれぞれにロッドレンズ用溝９２と光ファイバ用溝９５を設ける必要があり、製造工程が複雑になる問題があった。
【０００４】
ロッドレンズ９３の典型的な外径は、例えば、１ｍｍである。また、シングルモード光ファイバ９６の標準的な外径は、例えば、１２５μｍである。この場合、ロッドレンズ９３及びシングルモード光ファイバ９６の外径が異なることから、形状及び大きさの異なるロッドレンズ用溝９２と光ファイバ用溝９５を基板９１に設ける必要があり、光学アレイ９０は、製造工程が複雑になる問題があった。
【０００５】
本発明は、位置決めの精度が高く、製造が容易な光学アレイ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】
上記課題を解決するため、本発明に係る光学アレイは、ロッドレンズ搭載用溝及び棒状体搭載用溝の形状及び大きさが略等しいことを特徴とする。
【０００７】
具体的には、本発明に係る光学アレイは、ロッドレンズを搭載するロッドレンズ搭載用溝及び棒状体を搭載する棒状体搭載用溝が一方の面に設けられた平板と、前記ロッドレンズ搭載用溝の表面に接するように配置された円柱状のロッドレンズと、前記棒状体搭載用溝の表面に接するように配置された円柱状の棒状体と、前記ロッドレンズ及び前記棒状体を前記平板に押し当てる平板状の押当板と、を備える光学アレイであって、前記平板は、前記ロッドレンズ搭載用溝及び前記棒状体搭載用溝が略等しい形状及び大きさであり、前記棒状体は、外径が前記ロッドレンズと略等しく、長軸方向の中心に周囲より屈折率の高いシングルモード光学導波コアを有することを特徴とする。
【０００８】
上記の光学アレイは、前記ロッドレンズ及び前記棒状体の外径が略等しいので、前記平板に略等しい形状及び大きさの前記ロッドレンズ搭載用溝及び前記棒状体搭載用溝を設けることができ、製造が容易になる。また、上記の光学アレイは、溝のない板を前記押当板として利用でき、製造が容易になる。さらに、上記の光学アレイは、前記棒状体の前記シングルモード光学導波コアを利用して精度の高い位置決めができる。
【０００９】
本発明に係る光学アレイでは、前記押当板は、前記平板の前記ロッドレンズ搭載用溝に対向するようにロッドレンズ搭載用溝が設けられ、前記平板の前記棒状体搭載用溝に対向するように棒状体搭載用溝が設けられ、前記ロッドレンズは、前記押当板の前記ロッドレンズ搭載用溝の表面に接するように配置され、前記棒状体は、前記押当板の前記棒状体搭載用溝の表面に接するように配置されたことが好ましい。
【００１０】
上記の光学アレイは、前記ロッドレンズ及び前記棒状体を介して前記平板と前記押当板の相対位置を固定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、位置決めの精度が高く、製造が容易な光学アレイを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。また、同一部材及び同一部位には同一符号を付した。
【００１３】
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態に係る光学アレイの接続面の側から見た正面図を示した。光学アレイ１００は、ロッドレンズ１２０を搭載するロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体１４０を搭載する棒状体搭載用溝１１６が一方の面１１２に設けられた平板１１０と、ロッドレンズ搭載用溝１１４の表面に接するように配置された円柱状のロッドレンズ１２０と、棒状体搭載用溝１１６の表面に接するように配置された円柱状の棒状体１４０と、ロッドレンズ１２０及び棒状体１４０を平板１１０に押し当てる平板状の押当板１３０と、を備える光学アレイ１００であって、平板１１０は、ロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６が略等しい形状及び大きさであり、棒状体１４０は、外径がロッドレンズ１２０と略等しく、長軸方向の中心に周囲より屈折率の高いシングルモード光学導波コア１４２を有する。また、図１には、シングルモード光学導波コア１４２の周囲に形成されたクラッド１４４を示した。
【００１４】
平板１１０としては、例えば、シリコン基板、石英ガラス基板又はパイレックス（登録商標）基板がある。また、平板１１０は、平坦な面１１２が一面以上必要である。平板１１０は、例えば、８個のロッドレンズ搭載用溝１１４が平面１１２に設けられる。なお、ロッドレンズ搭載用溝１１４は、８個に限定されず、１個以上であれば良い。
【００１５】
平板１１０は、例えば、８個のロッドレンズ搭載用溝１１４の両脇に２個の棒状体搭載用溝１１６が平面１１２に設けられる。なお、棒状体搭載用溝１１６は２個に限定されず、１個以上であれば良い。さらに、棒状体搭載用溝１１６は、ロッドレンズ搭載用溝１１４の両脇に限定されず、平面１１２の任意の場所に設けても良い。
【００１６】
図１に示すように、ロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６は、例えば、断面の形状がＶ字形状である。また、ロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６は、断面の形状がＵ字形状、逆台形の形状又は矩形の形状であっても良い（不図示）。ロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６は、例えば、平板１１０が石英ガラス基板若しくはパイレックス（登録商標）基板であれば研削して設け、また、平板１１０がシリコン基板であればエッチングして設けることができる。全てのロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６は、略並行に、それぞれの間隔が略一定となるように設けることが好ましい。以上のように、光学アレイ１００は、略等しい形状及び大きさのロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６を設けることができ、製造が容易である。
【００１７】
エッチングによって従来の光学アレイのようにロッドレンズ搭載用溝１１４と棒状体搭載用溝１１６を異なる形状及び大きさとする場合、レジスト材、エッチング液、エッチング温度及びエッチング時間等のエッチング条件をロッドレンズ搭載用溝１１４と棒状体搭載用溝１１６で変える必要がある。この場合、ロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６それぞれの最適なエッチング条件を求める必要があり、製造が難しくなる。さらに、ロッドレンズ搭載用溝１１４と棒状体搭載用溝１１６を別々にエッチングする場合、複数回のエッチングにより、平板１１０にダメージを与える場合もある。一方、光学アレイ１００では、上記のようなデメリットはない。
【００１８】
また、研削によって従来の光学アレイのようにロッドレンズ搭載用溝１１４と棒状体搭載用溝１１６を異なる形状及び大きさとする場合、ロッドレンズ搭載用溝１１４及び棒状体搭載用溝１１６の精度の確保が難しくなる。一方、光学アレイ１００では、上記のようなデメリットはない。
【００１９】
棒状体１４０は、例えば、ロッドレンズ１２０と外径が略等しいクラッド１４４、及び、周囲のクラッド１４４より屈折率の高いシングルモード光学導波コア１４２を有する。また、棒状体１４０の外径は、例えば、１ｍｍである。
【００２０】
棒状体１４０は、例えば、ＭＣＶＤ法又はＶＡＤ法と線引き法を組み合わせて製造することができる。
【００２１】
ＭＣＶＤ法による棒状体１４０の製造は、例えば、以下のようになる。石英ガラス管を外側から加熱し、クラッド１４４の原料を含む気体及びシングルモード光学導波コア１４２の原料を含有する気体を石英ガラス管の内側に順に噴射して積層させる。その後、石英ガラス管が表面張力によって長軸方向につぶれ始めるので、所望の外径となるようにさらに加熱し、棒状体１４０を製造する。シングルモード光学導波コア１４２及びクラッド１４４の原料としては、例えば、２酸化シリコン、４塩化シリコン又は４塩化ゲルマニウム等の主原料にゲルマニウム、リン、ホウ素又はフッ素等の添加物を添加して屈折率を変化させたものがある。ここで、主原料にゲルマニウム又はリンを添加すると屈折率を高くでき、また、主原料にホウ素又はフッ素を添加すると屈折率を低くできる。ＭＣＶＤ法は、添加物の濃度分布を制御することが容易であり、所望の屈折率分布を有する棒状体１４０を容易に製造できる。
【００２２】
ＶＡＤ法による棒状体１４０の製造は、例えば、以下のようになる。水素や酸素を混合したガス中でクラッド１４４の原料及びシングルモード光学導波コア１４２の原料を燃焼させて棒状の母材に積層させ、棒状体１４０を製造する。シングルモード光学導波コア１４２及びクラッド１４４の原料としては、上記のＭＣＶＤ法と同様の主原料及び添加物を利用できる。ＶＡＤ法は、大型の母材を利用でき、製造コストを低く抑えることができる。
【００２３】
線引き法による棒状体１４０の製造は、例えば、以下のようになる。製造されたプリフォーム（母材）を電気炉の内部に縦に配置する。プリフォームの下端部を約２０００℃以上に加熱するとプリフォームが溶解し、プリフォームが自重により線状に垂れ下がる。このプリフォームの線状に垂れ下がった部分を所望の外径となるように引っ張ることで、棒状体１４０を製造できる。
【００２４】
また、棒状体１４０としては、例えば、ロッドレンズ１２０と略等しい外径を有する円柱状のガラス、ジルコニア又はプラスチック樹脂の棒の中心にシングルモード光ファイバを挿入しても良い（不図示）。或いは、棒状体１４０は、シングルモード光ファイバを、シングルモード光ファイバの外径より大きい内径を有するガラス棒に挿入してコラプスして製造しても良い。
【００２５】
ロッドレンズ１２０としては、例えば、屈折率分布型ロッドレンズや凸面ロッドレンズがある。ロッドレンズ１２０の外径は、例えば、１ｍｍである。
【００２６】
押当板１３０としては、例えば、シリコン基板、石英ガラス基板又はパイレックス（登録商標）基板がある。また、押当板１３０は、例えば、紫外線を照射することで硬化する紫外線接着剤（ＵＶ接着剤）又はシリコン樹脂接着剤等の接着剤を用いて平板１１０、ロッドレンズ１２０及び棒状体１４０に接着される。以上のように、光学アレイ１００は、溝のない板を押当板１３０として利用でき、製造が容易である。
【００２７】
第１実施形態に係る光学アレイでは、光学アレイ１００の接続面がロッドレンズ１２０及び棒状体１４０の光軸に対して垂直な面から所定の角度だけ傾斜していることが好ましい（不図示）。光学アレイ１００の接続面は、例えば、ロッドレンズ１２０及び棒状体１４０の光軸に対して垂直な面から８度傾斜する。これによって、光学アレイ１００は、反射減衰量を大きくすることができる。
【００２８】
ここで、接続面とは、ロッドレンズアレイ等の他の光学素子に接続する側の面である。平板１１０、ロッドレンズ１２０、押当板１３０及び棒状体１４０の端面が接続面上に位置することが好ましい。平板１１０、ロッドレンズ１２０、押当板１３０及び棒状体１４０の端面が接続面上に位置していないと、光学アレイ１００の接続不良が発生する原因やロッドレンズ１２０及び棒状体１４０の挿入損失が増大する原因となる。
【００２９】
第１実施形態に係る光学アレイでは、平板１１０、ロッドレンズ１２０、押当板１３０及び棒状体１４０の熱膨張率の差が小さいことが好ましく、平板１１０、ロッドレンズ１２０、押当板１３０及び棒状体１４０の熱膨張率が略等しいことがより好ましい。平板１１０、ロッドレンズ１２０、押当板１３０及び棒状体１４０の熱膨張率の差が大きいと、温度の変化に伴って光学アレイ１００に応力が強く加わり、光学アレイ１００が破損する可能性が高くなる。また、ロッドレンズ１２０及び棒状体１４０に応力が加わると屈折率が変化し、光学アレイ１００の光学特性が悪化する原因となる。
【００３０】
光学アレイ１００は、接続面を他の光学素子に接続して使用できる。以下、図１の光学アレイ１００同士を接続する場合を例として光学アレイ１００の位置決めについて説明する。それぞれの接続面を対向させ、ロッドレンズ１２０及び棒状体１４０の光軸が一致するように２個の光学アレイ１００を接続する。光学アレイ１００同士を接続したら、一方の光学アレイ１００の棒状体１４０のシングルモード光学導波コア１４２に所定の強度のモニタ光を入力し、他方の光学アレイ１００の棒状体１４０のシングルモード光学導波コア１４２から出力されるモニタ光の強度を測定する。入力したモニタ光の強度と出力されるモニタ光の強度の差から、棒状体１４０の挿入損失を求めることができる。この棒状体１４０の挿入損失が小さくなるように光学アレイ１００の位置を調整することが好ましい。以上のように、光学アレイ１００は、棒状体１４０のシングルモード光学導波コア１４２を利用して精度の高い位置決めができる。ここで、棒状体１４０を両端に配置すると、位置決めの精度をより高くできる。
【００３１】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る光学アレイについて、第１実施形態に係る光学アレイと異なる点を主に説明する。図２に、第２実施形態に係る光学アレイの接続面の側から見た正面図を示した。光学アレイ１００では、押当板１３０は、平板１１０のロッドレンズ搭載用溝１１４に対向するようにロッドレンズ搭載用溝１３４が設けられ、平板１１０の棒状体搭載用溝１１６に対向するように棒状体搭載用溝１３６が設けられ、ロッドレンズ１２０は、押当板１３０のロッドレンズ搭載用溝１３４の表面に接するように配置され、棒状体１４０は、押当板１３０の棒状体搭載用溝１３６の表面に接するように配置されたことが好ましい。
【００３２】
ロッドレンズ搭載用溝１３４及び棒状体搭載用溝１３６の断面の形状としては、例えば、Ｖ字形状、Ｕ字形状（不図示）、逆台形の形状（不図示）又は矩形の形状（不図示）がある。ロッドレンズ搭載用溝１３４及び棒状体搭載用溝１３６は、例えば、押当板１３０が石英ガラス基板若しくはパイレックス（登録商標）基板であれば研削して設け、また、押当板１３０がシリコン基板であればエッチングして設けることができる。全てのロッドレンズ搭載用溝１３４及び棒状体搭載用溝１３６の形状及び大きさが略等しいので、押当板１３０の製造も容易である。また、ロッドレンズ搭載用溝１３４及び棒状体搭載用溝１３６は、例えば、略並行に、それぞれの間隔が略一定となるように設けられる。ロッドレンズ搭載用溝１１４とロッドレンズ搭載用溝１３４を同数とすることが好ましく、棒状体搭載用溝１１６と棒状体搭載用溝１３６を同数とすることが好ましい。なお、ロッドレンズ搭載用溝１３４は、８個に限定されず、１個以上であれば良い。さらに、棒状体搭載用溝１３６は２個に限定されず、１個以上であれば良い。
【００３３】
また、光学アレイ１００は、押当板１３０にロッドレンズ搭載用溝１３４及び棒状体搭載用溝１３６を設けることで、押当板１３０の接着面を広くでき、平板１１０に接着した押当板１３０が剥がれにくくなる。
【００３４】
光学アレイ１００は、ロッドレンズ１２０及び棒状体１４０を介して平板１１０と押当板１３０の相対位置を固定できる。このため、同数の平板１１０と押当板１３０の組を用意すれば、光学アレイ１００を積層させて２次元の光学アレイを容易に作製できる。また、積層された光学アレイ１００同士の平板１１０と押当板１３０の相対位置を固定すれば位置決めを容易にでき、高精度な２次元の光学アレイを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る光学アレイは、導波路型スプリッタ、ＡＷＧ、光スイッチ、ロッドレンズアレイ及びコリメータアレイとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態に係る光学アレイの接続面の側から見た正面図である。
【図２】第２実施形態に係る光学アレイの接続面の側から見た正面図である。
【図３】従来の光学アレイの正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
９１  基板
９２  ロッドレンズ用溝
９５  光ファイバ用溝
９６  シングルモード光ファイバ
９０，１００  光学アレイ
１１０  平板
１１２  面
１１４，１３４  ロッドレンズ搭載用溝
１１６，１３６  棒状体搭載用溝
９３，１２０  ロッドレンズ
１３０  押当板
１４０  棒状体
１４２  シングルモード光学導波コア
１４４  クラッド
【図１】
2008197591.tif 000003
【図２】
2008197591.tif 000004
【図３】
2008197591.tif 000005