(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性樹脂を自己集光的に硬化させた光導波路と、波長選択性ミラーを少なくとも１個用いた分岐を有する光モジュールの製造方法であって、
前記波長選択性ミラーは、少なくとも１つの通信用波長に対し反射率が９０％以上、他の少なくとも１つのの通信用波長に対し透過率が９０％以上であり、光導波路を形成するための前記光硬化性樹脂の硬化波長に対しては、透過率と反射率が各々２０％以上であって、
前記光モジュールが有すべき少なくとも３つの第１光ポート、第２光ポート、第３光ポートのうち、前記第１光ポートの形成予定位置から前記波長選択性ミラーに向けて、前記光硬化性樹脂に、前記硬化波長の第１硬化光を入射させて、自己集光的に成長する第１の光硬化性樹脂硬化物を前記波長選択性ミラーに接合させ、
前記波長選択性ミラーを透過し、前記第２光ポートに向けて進行する前記第１硬化光により、自己集光的に成長する第２の光硬化性樹脂硬化物を前記波長選択性ミラーから前記第２光ポートに向けて形成し、又は、前記波長選択性ミラーにより反射され、前記第３光ポートに向けて進行する前記第１硬化光により、自己集光的に成長する第３の光硬化性樹脂硬化物を前記波長選択性ミラーから前記第３光ポートに向けて形成し、
前記第２の光硬化性樹脂硬化物が前記第２光ポートに接合する前に、前記硬化波長の第２硬化光を第２ポートから前記波長選択性ミラーに向けて入射させて第４の光硬化性樹脂硬化物を自己集光的に形成し、前記第４の光硬化性樹脂硬化物と前記第２の光硬化性樹脂硬化物とを前記波長選択性ミラーと前記第２光ポートとの間で接合させ、又は、前記第３の光硬化性樹脂硬化物が前記第３光ポートに接合する前に、前記硬化波長の第２硬化光を第３ポートから前記波長選択性ミラーに向けて入射させて第５の光硬化性樹脂硬化物を自己集光的に形成し、前記第５の光硬化性樹脂硬化物と前記第３の光硬化性樹脂硬化物とを前記波長選択性ミラーと前記第３光ポートとの間で接合させる
ことを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記光モジュールが有すべき光ポートのうち少なくとも１つは、光ファイバのコア端を前記光硬化性樹脂に接触させることで実現されることを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の波長の光を用い、発光素子と受光素子とから合計２個以上用いる、分岐を有する光導波路（光モジュール）に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信による構内ＬＡＮ等においては、１本の光ファイバで複数の信号を波長多重で伝送するために、分波合波デバイスが用いられる。例えば、２つの通信波長λ1及びλ2に対し、中央装置（サーバ）側から各端末（クライアント）側への送信を波長λ1、各端末（クライアント）から中央装置（サーバ）への送信を波長λ2で行うことを想定する。この場合、中央装置（サーバ）側及び各端末（クライアント）側のそれぞれで、分波合波デバイスを用いると、１本の光ファイバで接続し、且つ通信波長λ1及びλ2を分離して送受信することが可能となる。このような分波合波デバイスとしては、光ファイバを接続する光ポートと、波長λ1の光ポートと、波長λ2の光ポートの３ポートを有し、波長λ1と、波長λ2とで反射／透過率の異なる波長選択性ミラー（光干渉フィルタ）を用いることが想定される。尚、波長選択性ミラー（光干渉フィルタ）は誘電体多層膜より構成でき、その波長透過率特性（波長反射率特性）の設定の自由度は高い。このような、波長λ1と、波長λ2とで反射／透過率の異なる波長選択性ミラー（光干渉フィルタ）を用い、光ファイバと、発光素子と受光素子とを有する光モジュールを、本発明者らは下記の特許文献１の通り提案している。
【０００３】
また、本発明者らは、例えば上記光モジュールの作製に適した、自己形成光導波路及びその製造方法を多数提案し、下記特許文献２乃至４の通り特許出願している。
【特許文献１】特開平１１−３２６６６０号公報
【特許文献２】特開２００２−３６５４５９号公報
【特許文献３】特開２００４−１４９９５７９号公報
【特許文献４】特開２００４−１５１１６０号公報
【特許文献５】特開平８−３２０４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような光モジュールを製造する際に、自己集光的に光硬化性樹脂を硬化させるため、上記波長選択性ミラー（光干渉フィルタ）は、硬化波長λwでは例えば５０％の透過率と５０％の反射率として、各分岐を自己形成的に光硬化によりコアを形成する。即ち、１個の分岐点により３個の光ポートを結んだ光導波路を形成する際は、１個の光ポートから硬化波長の光を導入し、分岐点である波長選択性ミラーまでコアを成長させ、当該分岐点から透過した光により、一方の分岐を、反射した光により他方の分岐をコアを成長させて、残る２個の光ポートまで成長させるものである。
【０００５】
しかし、「自己形成的」な光硬化によるコアの成長終了点は、設計通りの位置に到達せず、設計と光軸がズレる場合がある。この場合、例えば受発光素子を当該光ポートに組み付ける際に光軸合わせをしないと、結合損失が非常に大きくなる場合があった。当該光軸合わせは作業時間を取り、組み付ける素子によっては光軸合わせ自体が困難である。
【０００６】
一方、特許文献５のように、双方向照射により、光導波路のコアを接合させる技術がある。しかし、特許文献５の記載からは、分岐を導波路に適用できるとの明示が無い。また、具体的樹脂や波長選択性ミラーについての言及も無い。更に、下記に示すような、「コアの無駄な部分」が光損失をどの程度生じるかについても記載が無い。
【０００７】
本発明の目的は、自己集光的に光硬化性樹脂を硬化させて光モジュールを製造する方法において、受発光素子等の形成位置に精度良く自己形成光導波路コアを形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、光硬化性樹脂を自己集光的に硬化させた光導波路と、波長選択性ミラーを少なくとも１個用いた分岐を有する光モジュールの製造方法であって、波長選択性ミラーは、少なくとも１つの通信用波長に対し反射率が９０％以上、他の少なくとも１つのの通信用波長に対し透過率が９０％以上であり、光導波路を形成するための光硬化性樹脂の硬化波長に対しては、透過率と反射率が各々２０％以上であって、光モジュールが有すべき少なくとも３つの第１光ポート、第２光ポート、第３光ポートのうち、第１光ポートの形成予定位置から波長選択性ミラーに向けて、光硬化性樹脂に、硬化波長の第１硬化光を入射させて、自己集光的に成長する第１の光硬化性樹脂硬化物を波長選択性ミラーに接合させ、波長選択性ミラーを透過し、第２光ポートに向けて進行する第１硬化光により、自己集光的に成長する第２の光硬化性樹脂硬化物を波長選択性ミラーから第２光ポートに向けて形成し、又は、波長選択性ミラーにより反射され、第３光ポートに向けて進行する第１硬化光により、自己集光的に成長する第３の光硬化性樹脂硬化物を波長選択性ミラーから第３光ポートに向けて形成し、第２の光硬化性樹脂硬化物が第２光ポートに接合する前に、硬化波長の第２硬化光を第２ポートから波長選択性ミラーに向けて入射させて第４の光硬化性樹脂硬化物を自己集光的に形成し、第４の光硬化性樹脂硬化物と第２の光硬化性樹脂硬化物とを波長選択性ミラーと第２光ポートとの間で接合させ、又は、第３の光硬化性樹脂硬化物が第３光ポートに接合する前に、硬化波長の第２硬化光を第３ポートから波長選択性ミラーに向けて入射させて第５の光硬化性樹脂硬化物を自己集光的に形成し、第５の光硬化性樹脂硬化物と第３の光硬化性樹脂硬化物とを波長選択性ミラーと第３光ポートとの間で接合させることを特徴とする光モジュールの製造方法である。尚、本明細書においては、波長選択性ミラーと光干渉フィルタは同義であり、それを透過する際の光損失を無視し、任意の波長に対し、透過率と反射率を加えたものは１（１００％）であるものとする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、光モジュールが有すべき光ポートのうち少なくとも１つは、光ファイバのコア端を光硬化性樹脂に接触させることで実現されることを特徴とする。コアを形成する際に光ファイバのコア端に接触させることを意味し、当該光ファイバのコア端と光硬化性樹脂硬化物であるコアとが直接接続されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
光硬化性樹脂液を硬化させる波長の光を導入した光ポートからコアが成長を始めるので、硬化波長光を導入した光ポートにおいて、形成されたコアの光軸と、その光ポートの光軸は必ず一致する。よって、分岐を有し、３つ以上の光ポートを有する光モジュールを製造する際、硬化波長光を複数の光ポートから導入すればコアが複数箇所から成長を始める。硬化波長光を導入した複数個の光ポートにおいて、形成されたコアの光軸は設計通りに製造され、受発光素子を組み付けた際に、光軸は必ず一致する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に用いる波長選択性ミラー（光干渉フィルタ）は、少なくとも１つの通信用波長に対し反射率が９０％以上、他の少なくとも１つの通信用波長に対し透過率が９０％以上であることが望ましい。より望ましくは、少なくとも１つの通信用波長に対し反射率が９５％以上、他の少なくとも１つの通信用波長に対し透過率が９５％以上であることであり、更に望ましくは、少なくとも１つの通信用波長に対し反射率が９７％以上、他の少なくとも１つの通信用波長に対し透過率が９７％以上であることである。
【００１２】
また、波長選択性ミラー（光干渉フィルタ）は、本質的には、光導波路のコアを形成するための光硬化性樹脂の硬化波長に対して、透過率が０％でなければ良いのであるが、実際問題、透過率が２０％未満であると、波長選択性ミラー（光干渉フィルタ）を透過する光量が少ないために光導波路が十分に成長せず、これにより硬化するコアも一体化できず、光軸がズレたままと成る。そこで、実質的には、光導波路を形成するための光硬化性樹脂の硬化波長に対しては、透過率と反射率が各々２０％以上であることが望ましい。より望ましくは、透過率と反射率が各々３０％以上であることであり、更に望ましくは、透過率と反射率が各々４０％以上であることである。
【００１３】
光硬化性樹脂は光源の波長の選択と、波長選択性ミラー（光干渉フィルタ）の設計により、任意の材料、任意の重合機構（硬化機構）及び光重合開始剤を用いることができる。当然、混合物でも良い。好ましくは硬化前（光重合前）においては、液状であることが好ましい。コアを形成した後、未硬化の光硬化性樹脂を除去してからクラッド材を充填し、硬化させる場合は、当該クラッド材の硬化機構は、光硬化に限定されない。例えば熱硬化性の樹脂を用いても構わない。
【００１４】
まず、図１及び図２を用いて、本発明の本質を説明する。図１．Ａは、光硬化性樹脂液に、２つの光ファイバＯＦ１及びＯＦ２の一端を挿入し、各々他端から当該光硬化性樹脂液を硬化させうる波長の光を導入して、当該光硬化性樹脂液を自己集光的に硬化させてコアＣ１及びＣ２を成長させている図である。図１．Ａにおいては、２つの光ファイバＯＦ１及びＯＦ２はそれらの光軸ａｘ１及びａｘ２がｘ軸方向に平行であって、距離ｄだけズレていることを示している。また、２つの光ファイバＯＦ１及びＯＦ２の間には全反射ミラーＭ1又は半透過半反射ミラーＭ2が平面ｙ＝−ｘに平行に配置されているとする。半透過半反射ミラーＭ2により、光ファイバＯＦ１からの光の進行方向はｘ軸の正の方向から一部ｙ軸の負の方向に曲げられ、光ファイバＯＦ２の光の進行方向はｘ軸の負の方向から一部ｙ軸の正の方向に曲げられる。これを各々ａｘ１、ａｘ２として示している。
【００１５】
２つの光ファイバＯＦ１及びＯＦ２の間が全反射ミラーＭ1であると、全反射ミラーＭ1を介して、光ファイバＯＦ１からの硬化波長光が右側に透過することは無く、光ファイバＯＦ２からの硬化波長光が左側に透過することは無い。すると、各々の硬化波長光により形成されるコアＣ１及びＣ２は、各々の光の到達範囲でのみ形成されるので、全反射ミラーＭ1の左下領域では光ファイバＯＦ１からの硬化波長光の光軸ａｘ１に沿って形成され（Ｃ１ｒｆ）、全反射ミラーＭ1の右上領域では光ファイバＯＦ２からの硬化波長光の光軸ａｘ２に沿って形成される（Ｃ２ｒｆ）。即ち、全反射ミラーＭ1の左下領域では光ファイバＯＦ２からのコアＣ２との連続性が無く、光軸はズレたままと成り、全反射ミラーＭ1の右上領域では光ファイバＯＦ１からのコアＣ１との連続性が無く、光軸はズレたままと成る（図１．Ｂ）。すると、形成された光導波路に対し、例えばミラーＭ1を透過するような波長の光を用いて、光ファイバＯＦ１と光ファイバＯＦ２とをコアＣ１とＣ２を介して接続しようとしても、光損失が大きくなる。
【００１６】
これと異なり、２つの光ファイバＯＦ１及びＯＦ２の間が半透過半反射ミラーＭ2であると、光ファイバＯＦ１からの硬化波長光が右側に一部透過し（Ｃ１ｔｈ）、光ファイバＯＦ２からの硬化波長光が左側に一部透過する（Ｃ２ｔｈ）。これにより、各々の光の到達範囲が図１．ＣのＣ１とＣ２ｔｈ、Ｃ２とＣ１ｔｈの如く重なり合うとともに、半透過半反射ミラーＭ2の左右で、硬化範囲が広がることとなる（一部太いコアが形成される）。即ち、光硬化性樹脂液が硬化した光導波路ＯＷＧは、図１．Ｄの如く、半透過半反射ミラーＭ2の左側で太い部分Ｌ1が、右側で太い部分Ｌ2が形成され、半透過半反射ミラーＭ2の左右のコアが連続性を持つこととなる。こうして、ミラーＭ2を全透過する波長光を用いて、光ファイバＯＦ１と光ファイバＯＦ２とをコアＣ１とＣ２を介して接続するとき、光損失は小さくなる。こうして、４方向のコアは連続性が高いものとすることができる。
【００１７】
以上は、半透過半反射ミラーＭ2の左側と下側に２つの光ファイバＯＦ１及びＯＦ２を配置した場合も同様である。図２．Ａのように、光ファイバＯＦの光軸ａｘ１がｘ軸方向に平行であって、ｘ軸の正の方向に硬化光が照射され、光ファイバＯＦ２の光軸ａｘ２がｙ軸方向に平行であって、ｙ軸の正の方向に硬化光が照射されているとする。半透過半反射ミラーＭ2により光ファイバＯＦ１からの光はｙ軸の負方向に一部曲げられ、光ファイバＯＦ２からの光はｘ軸の負方向に一部曲げられる。この図においても光ファイバＯＦの光軸ａｘ１と光ファイバＯＦ２の光軸ａｘ２は距離ｄだけズレている。
【００１８】
こうして硬化物であるコアＣ１及びＣ２が成長していくと、各々の硬化範囲は、図２．ＢのＣ１とＣ２ｒｆ、Ｃ２とＣ１ｒｆの如く重なり合うと共に、硬化範囲が広がる。こうして、図２．Ｃのように、光導波路ＯＷＧは半透過半反射ミラーＭ2の左側で太い部分Ｌ1が、下側で太い部分Ｌ2が形成され、半透過半反射ミラーＭ2の左と下のコアが連続性を持つこととなる。こうして、ミラーＭ2を全反射する波長光を用いて、光ファイバＯＦ１と光ファイバＯＦ２とをコアＣ１とＣ２を介して接続するとき、光損失は小さくなる。こうして、４方向のコアは連続性が高いものとすることができる。
【実施例】
【００１９】
以下の通り分岐光導波路を作成し、本願発明の効果を確認した。まず、図３に示す波長選択性ミラー３０を用意した。尚、波長選択性ミラーに対して４５度方向からＦＦＰ半値全幅３２度の光線群が入射したときのもので、Ｓ波Ｐ波それぞれに対する透過率の平均値である。波長選択性ミラー３０は、波長４８０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の可視部で透過率が１０％以下であり、波長７５０ｎｍ以上の近赤外部で透過率が９０％以上である。また、下記に示す２つの光硬化性樹脂液の各々の硬化波長のうち、４５７ｎｍでは透過率が４４％（即ち、反射率が５６％）、４８８ｎｍでは透過率が３％（即ち、反射率が９７％）となるものである。
【００２０】
まず、図４．Ａのように、透明アクリル製の筐体１０の内部に波長選択性ミラー３０を立設し、波長選択性ミラー３０面に対して４５度の方向から光を照射するべく、コア径１ｍｍのプラスチック製光ファイバ２０を筐体１０側壁に挿入した。この光ファイバ２０のコア端を光ポートＰ１とする。光ファイバ２０としては三菱レイヨン製のＥｓｋａ−ＭＥＧＡを用いた。次に筐体１０に光硬化性樹脂液４０を充填した。光硬化性樹脂液４０としては、東亞合成製アクリルモノマーＭ−２１０を１００部に、光重合開始剤としてチバ・スペシャリティケミカルズ製ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９を０．５部配合したものを用いた。次に図４．Ｂのように、光ファイバ２０を通して中心波長４５７ｎｍのレーザ光λwを光硬化性樹脂液４０に照射し、自己集光的に硬化させてコア４１を形成した。コア４１は成長して波長選択性ミラー３０に達し、一部は反射された光に沿ってコア４１ｒｆとして紙面内下方向に、一部は透過した光に沿ってコア４１ｔｈとして紙面内右方向に成長を続けた。ここで、図４．Ｂで光ポートＰ２及びＰ３と示した位置が、コア４１ｒｆ及び４１ｔｈが達すべき設計上の成長終了点である。
【００２１】
ここでコア４１ｔｈが光ポートＰ３に達する前に、光ポートＰ３から光ポートＰ１方向へも、波長４５７ｎｍのレーザ光λwを導入した。こうして、光ポートＰ３からもコアの成長を開始させて、波長選択性ミラー３０を透過したコア４１ｔｈと合体させた。こうして、光ポートＰ２にコア４１ｒｆが達したところでレーザの照射を停止した。光硬化性樹脂の硬化物は、光ポートＰ１から波長選択性ミラー３０に達するコア４１、波長選択性ミラー３０から光ポートＰ２に達したコア４２、波長選択性ミラー３０と光ポートＰ３を結ぶコア４３と、光ポートＰ３から波長選択性ミラー３０で一部反射された光に沿って、波長選択性ミラー３０から紙面内上方向に延びたコア４３ｒｆとが形成された。これらの４つのコアは連続性良く形成されていた。このような光モジュールを３個作成し、光ポートＰ３から波長選択性ミラー３０を９０％以上透過する波長７８０ｎｍのレーザを照射し、光ポートＰ１に接続された光ファイバ２０の他端で光強度を測定したところ、光損失は０．６ｄＢｍ〜０．９ｄＢｍ、平均０．７ｄＢｍと良好であった。尚、光ポートＰ３から成長したコアと波長選択性ミラー３０を透過したコア４１ｔｈとの接続点における光損失は０．３ｄＢ以下であった。
【００２２】
〔比較例〕
実施例において、硬化波長を４８８ｎｍ、２０ｍＷとして同様に光モジュールを作成した。波長４８８ｎｍにおいては波長選択性ミラー３０の透過率は３％であるため、コア４１ｔｈは形成されず、光ポートＰ３からの硬化光のみによってコア４３が形成された。このような比較例に係る光モジュールを３個作成し、光ポートＰ３から波長選択性ミラー３０を９０％以上透過する波長７８０ｎｍのレーザを照射し、光ポートＰ１に接続された光ファイバ２０の他端で光強度を測定したところ、光損失は１．７ｄＢｍ〜２．９ｄＢｍ、平均２．５ｄＢｍであった。即ち、硬化光に対して半透明半反射となる波長選択性ミラーを用いてコアを形成した実施例と比較して、比較例においては、コアの連続性が悪いため、波長選択性ミラー３０の前後で光損失が生じることがわかった。
【００２３】
〔変形例〕
上記実施例では、３つの光ポートが断面正方形の筐体１０に対して各面（断面図で辺）に垂直となる構成を示したが、図５．Ａのように、斜め方向となるものでも良い。また、上記実施例では光ポートＰ１及びＰ３から硬化光を照射したが、光ポートＰ１及びＰ２から照射しても良く、光ポートＰ１、Ｐ２及びＰ３から硬化光を照射しても良い（図５．Ｂ）。以上は１分岐３ポートを有する光モジュールであったが、任意の光ポート数、分岐数、或いは入出力とする光モジュールに本願は適用できる。例えば図５．Ｃのように、２個の分岐点（波長選択性ミラー３１及び３２）と４ポート（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を有する光モジュールの、２ポート以上から硬化光を照射する構成として良い。４ポート全てから光を照射すると、４２ｔｈ、４３ｔｈのように光ポートＰ２及びＰ３から波長選択性ミラー３１及び３２を透過した光により硬化したコアが形成されるが、上記に示された通り、当該無駄なコア部分による光損失は非常に小さい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の効果を示す概念図。
【図２】本発明の効果を示す別の概念図。
【図３】実施例に用いた波長選択性ミラーの波長透過率特性を示すグラフ図。
【図４】実施例の工程を示す断面図。
【図５】変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１０：筐体
２０：光ファイバ
３０、３１、３２、Ｍ、Ｍ２：波長選択性ミラー
４０：未硬化の光硬化性樹脂液
４１、４１ｒｆ、４１ｔｈ、４２、４３：光硬化性樹脂硬化物であるコア
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３：光ポート
【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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