(57)【要約】【課題】導光部材同士が接続部材によって接続されている光部品およびその製造方法において、コストへの影響を抑圧しつつ低損失接続を行なうことが可能な光部品およびその製造方法を提供すること。【解決手段】光が入出射する第１の端面を有する第１の導光部材と、光が入出射する第２の端面を有する第２の導光部材とが、前記端面を向かい合わせて配置されており、前記第１の端面と前記第２の端面とが、フォトクロミック材料を含む接続部材で接続され、前記接続部材には、中心部に周辺部より屈折率の高い導光部が形成されている。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入出射する第１の端面を有する第１の導光部材と、光が入出射する第２の端面を有する第２の導光部材とが、前記端面を向かい合わせて配置されており、
前記第１の端面と前記第２の端面とが、フォトクロミック材料を含む接続部材で接続され、前記接続部材には、中心部に周辺部より屈折率の高い導光部が形成されていることを特徴とする光部品。
【請求項２】
接続部材のフォトクロミック材料が、スピロピラン化合物とクロロシラン化合物との反応生成物を含むことを特徴とする請求項１記載の光部品。
【請求項３】
第１の導光部材と第２の導光部材とが溝部を有する基板の溝部内で位置合わせされ固定されていることを特徴とする請求項１記載の光部品。
【請求項４】
第１の導光部材および第２の導光部材が、光導波路構造体または光ファイバであることを特徴とする請求項１記載の光部品。
【請求項５】
光が入出射する第１の端面を有する第１の導光部材と、光が入出射する第２の端面を有する第２の導光部材を、前記端面を向かい合わせて配置し、前記第１の端面と前記第２の端面との間にフォトクロミック材料を含む樹脂を充填する工程と、
前記第１または第２の端面を通して反対側の端面に光照射を行ない、前記充填された樹脂の領域の中心部に周辺部より屈折率の高い導光部を形成する工程と
を具備することを特徴とする光部品の製造方法。
【請求項６】
第１の導光部材および第２の導光部材を溝部を有する基板の溝部内で位置合わせを行ない固定した後に、前記第１の端面と前記第２の端面との間にフォトクロミック材料を含む樹脂を充填する工程を具備することを特徴とする請求項５記載の光部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光部材同士が接続部材によって接続されている光部品およびその製造方法に係り、特に、低損失接続に好適な光部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ（導光部材の一例）を他の光ファイバに接続する方法には、例えば、Ｖ溝を切った基板のＶ溝内でこれらの光ファイバを突き合わせ、突き合わせた状態を例えば紫外線硬化型の接着剤で接着・固定するものがある。また、Ｖ溝基板に代えて透明スリーブを用いる構造のものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光部品のコストの大部分は組立実装プロセスで生じている場合が多い。したがって、部品同士の接続のような組立技術を簡便化することは、ニーズも高く重要である。上記のような接続方法は、基本的に、導光部材同士を突き合わせするのでその意味で高精度の位置合わせを必要とする（＝コストに影響する）が、高精度位置合わせにより低損失接続を得ることはできる。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、導光部材同士が接続部材によって接続されている光部品およびその製造方法において、コストへの影響を抑圧しつつ低損失接続を行なうことが可能な光部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る光部品は、光が入出射する第１の端面を有する第１の導光部材と、光が入出射する第２の端面を有する第２の導光部材とが、前記端面を向かい合わせて配置されており、前記第１の端面と前記第２の端面とが、フォトクロミック材料を含む接続部材で接続され、前記接続部材には、中心部に周辺部より屈折率の高い導光部が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この光部品は、第１の導光部材と第２の導光部材の間に接続部材が存在する。そのため第１の導光部材と第２の導光部材とが接触するように突き合わせをする必要がない。接続部材は、前記フォトクロミック材料を含む樹脂からなり、光が照射された部分が未照射部分よりも屈折率が高くなり、光導波路構造となる。これにより低損失接続がされた状態となる。
【０００７】
なお、フォトクロミック材料とは、分子量の変化を伴わず分子内の結合様式が光反応により可逆的に変化する材料をいう。
【０００８】
また、本発明に係る光部品の製造方法は、光が入出射する第１の端面を有する第１の導光部材と、光が入出射する第２の端面を有する第２の導光部材を、前記端面を向かい合わせて配置し、前記第１の端面と前記第２の端面との間にフォトクロミック材料を含む樹脂を充填する工程と、前記第１または第２の端面を通して反対側の端面に光照射を行ない、前記充填された樹脂の領域の中心部に周辺部より屈折率の高い導光部を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
この製造方法では、第１の導光部材と第２の導光部材の間を離間して配置・固定する。そのため第１の導光部材と第２の導光部材とがすきまなく接触するように突き合わせをする必要がない。そして、この離間された間を含むように樹脂を充填する。樹脂は、フォトクロミック材料を含んでいる。樹脂充填後、第１の導光部材の第１の光入出射端面および第２の導光部材の第２の光入出射端面から樹脂にフォトクロミック材料の構造変化をもたらす光を照射する。これにより、変化されたフォトクロミック材料に屈折率の高い部位が形成される。すなわち、この部位が導波路となり、第１の導光部材と第２の導光部材との間は、低損失接続がされた状態となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様として、接続部材のフォトクロミック材料が、スピロピラン化合物とクロロシラン化合物との反応生成物を含む。スピロピラン化合物がフォトクロミック材料であり、クロロシラン化合物は、構造変化したフォトクロミック材料と反応する。この反応により生成される化合物を樹脂中に分散させたものも、スピロピラン化合物の変化前ものを樹脂中に分散させたものより屈折率が高い。
【００１１】
また、実施態様としての光部品は、第１の導光部材と第２の導光部材とが溝部を有する基板の溝部内で位置合わせされ固定されている。第１の導光部材と第２の導光部材との固定を容易に行なうためである。
【００１２】
また、実施態様として、第１の導光部材および第２の導光部材が、光導波路構造体または光ファイバである。導光部材として代表的な例である。
【００１３】
また、実施態様として、第１の導光部材および第２の導光部材を溝部を有する基板の溝部内で位置合わせを行ない固定した後に、前記第１の端面と前記第２の端面との間にフォトクロミック材料を含む樹脂を充填する工程を具備することを特徴とする。第１の導光部材と第２の導光部材との固定を容易に行なうための工程である。
【００１４】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図３は、本発明の一実施形態に係る光部品の接続部を形成する方法を順を追って示す模式的なプロセス図である。図１（ａ１）、同（ｂ１）、図２（ａ１）、同（ｂ１）、図３（ａ１）は斜視図であり、図１（ａ２）、同（ｂ２）、図２（ａ２）、同（ｂ２）、図３（ａ２）は側方から見た図である。これらの図において、同一相当の部位には同一符号を付してある。
【００１５】
まず、図１（ａ１）、（ａ２）に示すように、導光部材を固定するための部材として基板１１を用意する。基板１１には、溝１１ａがあらかじめ形成されている。溝１１ａが導光部材の実際の固定位置となる。基板１１には、素材として、シリコン、樹脂、セラミックス、ガラスなどを用いることができる。溝１１ａの形成には、素材に応じて、加工（プラズマ加工、物理的・化学的エッチング、切削など）または成形（金型成形など）を用いることができる。
【００１６】
次に、図１（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、導光部材として、ここでは、一方に光ファイバ１２、他方に基板１３ａ上に形成された光導波路１３ｂを用いるものとして、これらを基板１１の溝１１ａ内に配置し、光が入出射するそれらの端面が互いに向い合うようにする。光ファイバ１２および基板１３ａのこの位置合わせは、光軸が合致するように行なう必要があるが、突き合わせ方向の精度はそれほどには必要ない。光軸の合致が円滑になされ得るように溝１１ａの形成精度をあらかじめ確保しておく。
【００１７】
なお、光ファイバ１２は、例えば石英ＳＭファイバ、ＭＭファイバ、プラスチックファイバなどであり、その直径は例えば１００μｍから１０００μｍ程度である。光導波路１３ｂは例えば５μｍ角から１０００μｍ角程度の寸法である。また、配置された光ファイバ１２と光導波路１３ｂとの端面間の間隙は例えば数百μｍ程度である。ちなみに、この実施形態では、一方を光ファイバ１２、他方を光導波路１３ｂとしているが、光ファイバ同士や光導波路同士の場合も同様な適用が可能である。
【００１８】
次に、図２（ａ１）、（ａ２）に示すように、配置された光ファイバ１２と光導波路１３ｂとの端面間の間隙を含むように、接続部材としての樹脂１４を適用・充填する。樹脂１４は、フォトクロミック材料を含む。
【００１９】
樹脂１４には、これらのフォトクロミック材料、化合物を分散させるため例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などの高透明性樹脂を含ませることが可能であり、かつ充填のため流動性を持たせるのに溶媒としての例えばアセトンを含ませることが可能である。樹脂１４の適用・充填のあとには、ベーキング処理によりこのような溶媒を揮発させることができる。
【００２０】
次に、図２（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、光ファイバ１２、光導波路１３ｂの他端から、特定波長帯の光１５ａ、１５ｂを例えば特定波長光線発生器（紫外線発生器など）を用いて入射させる。これらの入射光は、光ファイバ１２内、光導波路１３ｂ内を通過して、充填された樹脂１４に入射する。
【００２１】
これにより、樹脂１４に入射した特定波長帯の光１５ａ、１５ｂは、樹脂１４のうち特定波長帯の光１５ａ、１５ｂが入射した部位でのみ、樹脂１４に含まれるフォトクロミック材料を変化させる。このような変化が生じると、光入射部位ではフォトクロミック材料が反応し、屈折率がより高い高屈折率部位１４ａが形成されることになる。
【００２２】
高屈折率部位１４ａが形成されたあとでは、光ファイバ１２側から光導波路１３ｂ側へまたは光導波路１３ｂ側から光ファイバ１２側へ光（通信のための光）を通過させると、高屈折率部位１４ａとこれを取り囲む樹脂１４との境界付近で全反射が生じ、高屈折率部位１４ａは光導波路として機能する。
【００２３】
以上のようにして、光ファイバ１２と光導波路１３ｂとの接続部に光導波路（高屈折率部位１４ａ）を形成したら、次に、図３（ａ１）、（ａ２）に示すように、接続部を保護するためこれを覆うように例えばモールド樹脂１６を形成する。これにより、本実施形態に係る光部品の接続部を形成することができる。このように、本実施形態によれば、樹脂１４が充填され光部品同士の突き合わせ方向の位置精度がさほど必要ではないので、コストへの影響を抑圧しつつ、樹脂１４から誘導形成される光導波路を介して低損失接続を行なうことが可能である。
【００２４】
図４は、上記実施形態で言及したフォトクロミック材料を、一例として構造式で示すものである。このフォトクロミック材料はスピロピラン化合物の一種である。（ａ）に示す状態から（ｂ）に示す状態への遷移（変化）には、波長３６５ｎｍ付近の紫外線を照射すればよい。（ｂ）に示す状態では、分子量が変化せずに元素Ｘ（Ｏ（酸素）またはＳ（硫黄））を含む環構造が消滅する。
【００２５】
図４（ｂ）に示す状態では、ある種の化合物と反応して反応生成物を生じる。図５は、このような化合物の一例を示す構造式である。この化合物は、一種のモノクロロシランであり、アルキル基ＲまたはＲ’には、図５に示すように、▲１▼両者ともメチル基、▲２▼Ｒがメチル基、Ｒ’がｔ−ブチル基、▲３▼Ｒがエチル基、Ｒ’がｔ−ブチル基、▲４▼Ｒがフェニル基、Ｒ’がｔ−ブチル基、などの場合を含む。
【００２６】
図４（ｂ）に示す状態のスピロピラン化合物は図５に示すモノクロロシランと反応して、図６に示すような構造式の化合物となる。この化合物は、樹脂中に分散された状態で、図４（ａ）に示す状態のスピロピラン化合物が分散されたものより屈折率が高くなる。このように、図４（ａ）に示す状態のスピロピラン化合物と上記モノクロロシランとを含む樹脂１４を使用して光部材の接続を行なうことができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例を述べる。基板１１としてシリコンを用い、溝１１ａの形成に異方性エッチングを用いた。また、光ファイバ１２には、コア径５０μｍ、全径１２５μｍのＭＭファイバを、光導波路１３ｂには５０μｍ角のものを用いた。基板に対して、ＭＭファイバ、光導波路を配置しその端面間の間隔を約０．５ｍｍにした。
【００２８】
間隙に充填する樹脂１４としては、スピロピラン化合物（図７（ａ）に示す１’，３’−ｄｉｈｙｄｒｏ−１’，３’，３’−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−６−ｎｉｔｒｏｓｐｉｒｏ［２Ｈ−１−ｂｅｎｚｏｔｈｉｏｐｙｒａｎ−２，２’−（２Ｈ）−ｉｎｄｏｌｅ］）、クロロトリメチルシランＳｉＣｌ（ＣＨ３）３、ＰＭＭＡ、およびアセトンの配合物を用いた。それらの配合比は、スピロピラン化合物：クロロトリメチルシラン：ＰＭＭＡ：アセトン＝２１ｗｔ％：７ｗｔ％：２０ｗｔ％：５２ｗｔ％である。ＭＭファイバと光導波路との間隙を含む領域にこの樹脂を充填したあと、ベーキング処理（７０℃、６０分）を行ないアセトンを揮発除去した。
【００２９】
ＭＭファイバ、光導波路の他端から入射する特定波長帯の光１５ａ、１５ｂには、紫外線発生器で発生される波長３６５ｎｍ付近の紫外線を用いた。その露光量は、１００００ｍＪ／ｃｍ２である。この紫外線により、上記スピロピラン化合物（１’，３’−ｄｉｈｙｄｒｏ−１’，３’，３’−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−６−ｎｉｔｒｏｓｐｉｒｏ［２Ｈ−１−ｂｅｎｚｏｔｈｉｏｐｙｒａｎ−２，２’−（２Ｈ）−ｉｎｄｏｌｅ］）は、図７（ｂ）に示す状態のものに変化する。さらに、この状態（図７（ｂ））のものが、クロロトリメチルシランと反応して、樹脂１４中の内部で図８に示すような化合物が生成する。
【００３０】
このようにして得られた接続部において、その屈折率を測定したところ１．５５（８５０ｎｍ）であった。この値は、上記紫外線が入射しなかった部位におけるその屈折率１．５１（８５０ｎｍ）より大きい。また、接続部を含めた光伝送損失を測定したところ０．１５ｄＢ／ｃｍ（８５０ｎｍ）と良好な値が得られた。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、第１の導光部材と第２の導光部材のそれぞれの端面の間を、フォトクロミック材料を含む接続部材で接続してから、前記第１または第２の端面を通して反対側の端面に入射される光照射によって接続中心に導光部を有する接続部材でつなぐので、第１の導光部材と第２の導光部材を位置精度よく接触させなくてもよく、接続部材の中心部材を低損失に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光部品の接続部を形成する方法を示す模式的なプロセス図。
【図２】図１の続図であって、本発明の一実施形態に係る光部品の接続部を形成する方法を示す模式的なプロセス図。
【図３】図１の続図であって、本発明の一実施形態に係る光部品の接続部を形成する方法を示す模式的なプロセス図。
【図４】図１ないし図３を用いて述べた実施形態で言及したフォトクロミック材料を、一例として構造式で示す図。
【図５】図４（ｂ）に示したフォトクロミック材料の状態で反応する化合物の一例を構造式で示す図。
【図６】図４に示したフォトクロミック材料と図５に示した化合物との反応生成物を構造式で示す図。
【図７】図４に示したフォトクロミック材料の具体的一例を構造式で示す図。
【図８】図６に示した反応生成物の具体的一例を構造式で示す図。
【符号の説明】
１１…基板　１１ａ…溝　１２…光ファイバ　１３ａ…基板　１３ｂ…光導波路　１４…樹脂　１５ａ、１５ｂ…特定波長帯の光　１６…モールド樹脂
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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