(57)【要約】【課題】簡単な構造を用いて温度変化による影響を小さくすることができる光デバイスを提供する。【解決手段】本発明による光デバイス(1)は、長手方向(A)に延びる光導波路(2)を有する光導波路部(4)と、光ファイバー(6)を有する光ファイバー部(8)と、光導波路部(4)及び光ファイバー部(8)を収容する筐体(10)を有する。光ファイバー部(8)は、光導波路部(4)の長手方向(A)両側に配置される。光導波路部(4)は、光導波路(2)を支持する光導波路支持部(12)を有し、光ファイバー部(8)は、第１の光ファイバー支持部(14)と、それとの間に光ファイバー(6)を挟むように支持する第２の光ファイバー支持部(16)を有する。第２の光ファイバー支持部(16)と筐体(10)とが接着剤(20)によって固定されることにより、光導波路部(4)及び光ファイバー部(8)が筐体(10)に固定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる光導波路を有する光導波路部と、
前記光導波路と光学的に接続された光ファイバーを有し且つ前記光導波路部の長手方向両側に配置された光ファイバー部と、
前記光導波路部と前記光ファイバー部を収容する筐体と、を有し、
前記光導波路部は、更に、前記光導波路を支持する光導波路支持部を有し、
各前記光ファイバー部は、前記光導波路支持部と隣接した第１の光ファイバー支持部と、それとの間に前記光ファイバーを挟むように支持する第２の光ファイバー支持部とを有し、
前記光導波路部及び前記光ファイバー部は、前記第２の光ファイバー支持部と前記筐体とを接着剤によって固定することによって前記筐体に固定されることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記光導波路支持部と前記第１の光ファイバー支持部とは、一体に形成された基板であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記第１の光ファイバー支持部と、前記光ファイバーと、前記第２の光ファイバー支持部とが光ファイバーアレイを構成することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
接着剤の弾性率が１〜４，０００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスに関し、更に詳細には、筐体に収納された光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン上にポリマーで形成された光導波路部と光ファイバー部とを組合せた光モジュールを、金属等で形成された筐体に収納した光デバイスが知られている。また、かかる光デバイスにおいて、周囲温度が変化したとき、光モジュールの線膨張係数と筐体の線膨張係数の違いにより、光導波路と光ファイバーとの間に歪が生じ、光デバイスの性能に影響を及ぼす場合があることが知られている（特許文献１〜３等参照）。
【０００３】
この影響を小さくするために、光モジュールを筐体に微小領域のみに塗布した接着剤で固定する光デバイス（特許文献１参照）、光モジュールを筐体に接着剤と弾性体で固定する光デバイス（特許文献２参照）、及び、筐体内を２種類の充填剤で充填した光デバイス（特許文献３参照）等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２５８１２５６号公報（第１図参照）
【特許文献２】特開昭６３−２０５６１７号公報（第４図参照）
【特許文献３】特許第３０７００２８号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された光デバイスでは、光モジュールと筐体との固定が不十分な場合があり、特許文献２又は３に開示された光デバイスでは、それを組立てるのに、弾性体を固定したり充填剤を充填したりする工程が増える。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、簡単な構造を用いて、温度変化による影響を小さくすることができる光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による光デバイスは、長手方向に延びる光導波路を有する光導波路部と、光導波路と光学的に接続された光ファイバーを有し且つ光導波路部の長手方向両側に配置された光ファイバー部と、光導波路部と光ファイバー部を収容する筐体と、を有し、光導波路部は、更に、光導波路を支持する光導波路支持部を有し、各光ファイバー部は、光導波路支持部と隣接した第１の光ファイバー支持部と、それとの間に光ファイバーを挟むように支持する第２の光ファイバー支持部とを有し、光導波路部及び光ファイバー部は、第２の光ファイバー支持部と筐体とを接着剤によって固定することによって筐体に固定されることを特徴としている。
【０００８】
このように構成された光デバイスでは、光導波路部の長手方向両側において、第２の光ファイバー支持部と筐体とを接着剤で固定する。それにより、光導波路支持部、それと隣接した一方の側の第１の光ファイバー支持部、光ファイバー、第２の光ファイバー支持部、筐体、他方の側の第２の光ファイバー支持部、光ファイバー、第１の光ファイバー支持部、上記光導波路支持部のように連結された構造的ループが構成される。その結果、温度変化による光導波路と光ファイバーとの間の歪を規制し、光デバイスへの影響を小さくすることができる。また、本発明は、例えば特許文献１と比較して、接着剤を塗布する箇所を第２の光ファイバー支持部に変更するだけであり、簡単な構造である。
【０００９】
本発明による光デバイスの実施形態において、光導波路支持部と第１の光ファイバー支持部とが一体に形成された基板であってもよいし、第１の光ファイバー支持部と光ファイバーと第２の光ファイバー支持部とが、光ファイバーアレイを構成してもよい。
【００１０】
また、本発明による光デバイスの実施形態において、好ましくは、接着剤の弾性率が１〜４，０００ＭＰａである。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明による光デバイスは、簡単な構造を用いて、温度変化による影響をで小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１を参照して、本発明による光デバイスの実施形態を説明する。図１は、本発明による光システムの実施形態である光デバイスの断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の実施形態である光デバイス１は、長手方向Ａに延びる光導波路２を有する光導波路部４と、光導波路２と光学的に接続された光ファイバー６を有し且つ光導波路部４の長手方向両側に配置された光ファイバー部８と、光導波路部４と光ファイバー部８を収容する筐体１０とを有している。
【００１４】
光導波路部４は、更に、光導波路２を支持する基板である光導波路支持部１２を有し、光導波路２は、光導波路支持部１２に積層されている。例えば、光導波路支持部１２は、シリコンで形成され、光導波路２は、互いに屈折率が僅かに異なるフッ素化ポリイミド等のポリマーで形成されたコア２ａとクラッド２ｂとを有している。コア２ａの入口２ｃの個数及びコア２ａの出口２ｄの個数は任意であり、それに応じて、光導波路２は、光結合器、光スプリッタ等を構成する。シリコンの線膨張係数は、３．２ｐｐｍ／℃である。
【００１５】
各光ファイバー部８は、光導波路支持部１２と隣接した第１の光ファイバー支持部１４と、それとの間に光ファイバー６を挟むように支持する第２の光ファイバー支持部１６とを有している。本実施形態では、第１の光ファイバー支持部１４は、光導波路支持部１２と一体に形成された基板である。光ファイバー６は、コア６ａと、クラッド６ｂと、被覆部６ｃとを有し、光ファイバー６のコア６ａと光導波路２のコア２ａとが整列するように第１の光ファイバー支持部１４及び第２の光ファイバー支持部１６に接着剤１８によって固定されている。具体的には、第１の光ファイバー支持部１４及び第２の光ファイバー支持部１６はそれぞれ、光ファイバー６を支持するための溝１４ａ、１６ａを有している。第２の光ファイバー支持部１６の寸法は、光ファイバー部４の厚さＤ１が光導波路部８の厚さＤ２よりも大きくなるように決められている。それにより、光導波路部４の両側に配置された第２の光ファイバー支持部１６の間に、空間１９が形成されている。接着剤１８は、紫外線硬化型樹脂であることが好ましい。
【００１６】
筐体１０は、筐体本体１０ａと筐体蓋１０ｂとを有している。筐体本体１０ａは、光ファイバー６の被覆部６ｃを受入れる切欠き１０ｃを有し、筐体蓋は、切欠き１０ｃを塞ぐ塞ぎ部１０ｄを有している。筐体本体１０ａと筐体蓋１０ｂとは、シール用接着剤（図示せず）によって固定されている。筐体１０と光ファイバー６とは、シール用接着剤２２等によって支持されている。筐体１０は、好ましくは、金属で形成され、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄合金、ステンレス、スチール等で形成される。中でも鉄、ニッケル、コバルトの合金であるコバールが線膨張係数の観点から好ましい。コバールの線膨張係数は、４．７ｐｐｍ／℃である。
【００１７】
第２の光ファイバー支持部１６は、接着剤２０によって筐体１０に固定されている。それにより、光導波路部４及び光ファイバー部８が筐体１０に固定される。接着剤２０は、紫外線硬化型樹脂であることが好ましい。また、接着剤２０の弾性率は１〜４，０００ＭＰａであることが好ましい。後述するように、周囲温度を＋２５℃から−４０℃まで変化させた場合の損失変動の観点からは、接着剤２０の弾性率は１〜１００ＭＰａであることがより好ましく、２〜５０ＭＰａであることがさらに好ましい。
【００１８】
次に、本発明の実施形態である光デバイスの作用について説明する。
【００１９】
一方の側の光ファイバー６に入射した光は、光導波路２を伝搬して、他方の側の光ファイバー６から出射される。以下、一方の側の光ファイバー６に入射した光の強さに対する他方の側の光ファイバー６から出射される光の強さのデシベル値を損失という。従って、損失は、０に近いほど好ましい。
【００２０】
次に、本発明による光デバイスの組立て方法について説明する。
【００２１】
基板である光導波路支持部１２の上に光導波路２を積層し、基板である第１の光ファイバー支持部１４に、光ファイバー６を支持するための溝１４ａを形成する。また、これとは別に、光ファイバー６を支持するための溝１６ａを有する第２の光ファイバー支持部１６を形成する。次いで、第１の光ファイバー支持部１４の溝１４ａに接着剤１８を付与し、溝１４ａに光ファイバー６を載せたら、光ファイバー６の上に接着剤１８を付与し、光ファイバー６の上に第２の光ファイバー支持部１６を載せる。接着剤１８に紫外線を照射して、接着剤１８を硬化させ、それにより、光ファイバー６が、第１の光ファイバー支持部１４と第２の光ファイバー支持部１６との間に固定され、光導波路部４と光ファイバー部８とを組合せた光モジュールが形成される。
【００２２】
次いで、所定の箇所に接着剤２０を付与し、光モジュールを筐体本体１０ａ内に位置決めする。接着剤２０に紫外線を照射して、接着剤２０を硬化させ、第２の光ファイバー支持部１６と筐体本体１０ａとを固定する。次いで、筐体本体１０ａと筐体蓋１０ｂとをシール材（図示せず）によって固定する。
【００２３】
本発明による光デバイス１では、筐体１０の線膨張係数が光導波路支持部１２及び第１の光ファイバー支持部１４の線膨張係数よりも大きい。従って、周囲温度が＋２５℃から＋８５℃まで上昇した場合、光ファイバー６に引張り力がかかる。しかしながら、光ファイバー６と光導波路２との間の歪は生じにくく、損失の変動は小さい。これに対して、周囲温度が＋２５℃から−４０℃まで下降した場合、光ファイバー６に押圧力がかかり、それにより、光ファイバー６と光導波路２との間に歪が生じ、損失が悪化する傾向がある。しかしながら、上述した本発明の光デバイス１では、光導波路支持部１２、一方の側の第１の光ファイバー支持部１４、光ファイバー６、第２の光ファイバー支持部１６、筐体１０、他方の側の第２の光ファイバー支持部１６、光ファイバー６、第１の光ファイバー支持部１４、及び光導波路支持部１２のように連結された構造的ループが構成される。その結果、光導波路２と光ファイバー６との間の歪が規制され、損失の変動を抑制することができる。
【００２４】
次に、本発明による光デバイス１の損失の変動と、比較例である従来技術の光デバイス３０の損失の変動との比較テストを行った。図２は、比較例の光デバイスの断面図である。図２から分かるように、比較例の光デバイス３０は、本発明による光デバイス１の光モジュール（光導波路部４及び光ファイバー部８）を上下逆に配置し、第２の光ファイバー支持部１６の代わりに光導波路支持部１２の中心部を筐体１０に接着剤３２で固定した構造を有している。
【００２５】
比較例の光デバイス３０と本発明の光デバイス１との比較において、弾性率が約３．９ＧＰａの接着剤Ａ（例えば、チバガイギ製エポキシ接着剤アラルダイト（登録商標））を使用した。また、本発明の光デバイス１では、弾性率が約３．０ＭＰａの接着剤Ｂ（例えば、ＮＴＴ−ＡＴ製シリコーン系接着剤ＢＦ５００）も使用した。光ファイバー６及び光導波路２に伝搬させる光の波長は、１３１０ｎｍと１５５０ｎｍの２種類でテストを行い、周囲温度の変化は、＋２５℃から−４０℃まで変化させた場合と、＋２５℃から＋８５℃まで変化させた場合の２種類についてテストを行った。なお、弾性率は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７「プラスチックフィルム及びシートの引張試験方法」に従って測定した。損失変動のテスト結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１から分かるように、周囲温度を＋２５℃から＋８５℃まで変化させた場合、損失の変動は比較例の光デバイス３０においても本発明の光デバイス１においても小さかった。これに対し、周囲温度を＋２５℃から−４０℃まで変化させた場合、周囲温度を＋２５℃から＋８５℃まで変化させた場合と比較して、損失の変動が比較例の光デバイス３０においても本発明の光デバイス１においても大きくなった。しかしながら、本発明の光デバイス１の損失の変動は、比較例の光デバイス３０の損失の変動よりも小さかった。また、本発明の光デバイス１において、接着剤Ｂを使用した場合、接着剤Ａを使用した場合よりも、損失の変動が小さかった。
【００２８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００２９】
上記実施形態では、第１の光ファイバー支持部１４と光導波路支持部１２とが一体に形成され、基板を構成したけれども、第１の光ファイバー支持部１４が光ファイバー６と第２の光ファイバー支持部１６と共に光ファイバーアレイを構成してもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、光導波路支持部１２及び第１の光ファイバー支持部１４が第２の光ファイバー支持部１６に対して上に位置していたけれども、上下を逆にして、下に位置していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態である光デバイスの断面図である。
【図２】比較例の光デバイスの断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  光デバイス
２  光導波路
４  光導波路部
６  光ファイバー
８  光ファイバー部
１０  筐体
１２  光導波路支持部
１４  第１の光ファイバー支持部
１６  第２の光ファイバー支持部
１８  接着剤
２０  接着剤
Ａ  長手方向
【図１】
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【図２】
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