(57)【要約】【課題】ＷＤＭを用いた光通信通信システムに於いて用いられる導波路を有した光学装置の溝に薄膜フィルタを取り付ける際に、薄膜フィルタが極めて薄くて脆いために破損しやすいという問題を解決し、導波路を有した光学装置等の光学装置への取り付け作業によって破壊しにくい薄膜フィルタ等の多層膜素子を、又、多層膜素子が破壊しにくい多層膜素子の取り付け方法を提供することである。【解決手段】多層膜素子１は、多層膜を有する多層膜部２と、前記多層膜部の一部に接触させた接着剤が硬化して成る保持部３とを具える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層膜を有する多層膜部と、前記多層膜部の少なくとも一部に付着させた接着剤が硬化して成る保持部とを具えることを特徴とする多層膜素子。
【請求項２】
前記保持部の屈折率が、前記多層膜素子が使用される入射媒質と出射媒質の屈折率にほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の多層膜素子。
【請求項３】
多層膜素子を光学装置の光路内の所定位置に取り付ける為の取り付け方法であって、多層膜を有する多層膜部の少なくとも一部に接着剤を付着させ、前記多層膜部に付着した接着剤を硬化させて保持部を形成し、形成された前記保持部を把持することによって前記多層膜素子を保持し、前記保持部を把持することによって保持された前記多層膜素子を前記所定位置に移動し、取り付けることを特徴とする多層膜素子の取り付け方法。
【請求項４】
薄膜部と、前記薄膜部の少なくとも一部に付着させた接着剤が硬化して成る保持部とを具えることを特徴とする薄膜素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層膜素子や薄膜素子、特に光通信用の薄膜フィルタ等の光学用途の多層膜素子や薄膜素子、及び多層膜素子の取り付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いた光通信システムにおいて導波路が多用されている。この導波路で、光を分けたり（分波）、合成する（合波）する為に、この導波路に図５に示すように溝を設け、その溝に例えば図４に示すような光学特性の薄膜フィルタ１０を図６のように差し込み、特定の波長の光だけを透過又は反射させることにより合波又は分波を実現する。
【０００３】
導波路を伝搬する光は、図７に示すように導波路のコア１１の端面から薄膜フィルタ１０を挿入する溝６へ出射するときに発散し、発散しながら溝６を隔てて隣接する導波路のコア１１に再度入射する。溝６の幅が広いほどコア１１に再度入射する光量は減る。コアに入射しなかった光は損失となる。この損失を低減させるためには、溝６の幅を出来るだけ小さくすることが望ましく、溝の幅は通常３０−４０μｍとされる。従って、この溝６に差し込んで用いられる薄膜フィルタ１０は厚みを例えば約３０μｍと薄くされる。（例えば特許文献１等）
【０００４】
【特許文献１】
特許第２６０８６３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
薄膜フィルタ１枚が合波又は分波の為に対象とする導波路は通常１本ではなくて複数であり、薄膜フィルタは長手方向に複数の導波路を横切るようにして取り付けられるので、薄膜フィルタは細長い形状となる。
【０００６】
ところで、薄膜フィルタの膜は通常セラミック等の脆性材料から作製されるので極めて脆く破損しやすい。又、基板がガラスの場合、薄いガラス基板は極めて脆く破損しやすい。従って、薄膜フィルタは脆くて破損しやすい。
【０００７】
多くの導波路を合波又は分波の対象とする為に、このような導波路の溝に差し込んで用いられる薄膜フィルタの寸法は大きいことが望ましいが、大きすぎると取り付けのときに自重で破損してしまうので、例えば図８に示すように長さ２〜３ｍｍ、幅０．３〜０．５ｍｍ程度に制限される。
【０００８】
この細長い薄膜フィルタは製造された後、ピンセット等で保持し、導波路を具えた光学装置の所定場所まで移動し、顕微鏡等で観察しながら溝の所定位置に載置し、そして位置調整してから接着剤等で固定する作業が行なわれる。これら一連の保持から移動、載置、位置調整、固定に到るまでの取り扱い作業を、薄膜フィルタの取り付け作業と呼ぶ。従来この取り付け作業中に、薄膜フィルタをピンセットで強く挟み過ぎたり、３０〜４０μｍの巾の溝にピンセットで挟んだ約２０μｍの薄膜フィルタを入れて載置する際に、左右にぶれて溝の壁に当たったりして、薄膜フィルタが破壊する問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、以上の薄膜フィルタが破壊しやすいという問題を解決し、導波路部品等の光学装置への取り付け作業によって破壊しにくい薄膜フィルタ等の多層膜素子を提供すること、又、多層膜素子が破壊しにくい多層膜素子の取り付け方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
以上の課題を解決する為に、本発明の第一の態様の多層膜素子は、多層膜を有する多層膜部と、前記多層膜部の少なくとも一部に付着させた接着剤が硬化して成る保持部とを具えるものである。
【００１１】
本発明の第２の態様の多層膜素子は、第１の態様の多層膜素子であって、前記保持部の屈折率が、前記多層膜素子が使用される入射媒質と出射媒質の屈折率にほぼ等しいものである。
【００１２】
本発明の第３の態様の多層膜素子の取り付け方法は、多層膜素子を光学装置の光路内の所定位置に取り付ける為の取り付け方法であって、多層膜を有する多層膜部の少なくとも一部に接着剤を付着させ、前記多層膜部に付着した接着剤を硬化させて保持部を形成し、形成された前記保持部を把持することによって前記多層膜素子を保持し、前記保持部を把持することによって保持された前記多層膜素子を前記所定位置に移動し、取り付けるものである。
【００１３】
本発明の第４の態様の薄膜素子は、薄膜部と、前記薄膜部の少なくとも一部に付着させた接着剤が硬化して成る保持部とを具えるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
図１は本実施形態の多層膜素子１を示す図である。本実施形態の多層膜素子１は多層膜部２と、この多層膜部２に接着させた接着剤を硬化して成る、多層膜素子２を保持する為の保持部３とから構成される。
【００１５】
本実施形態の多層膜素子１は保持部３を持つことに特徴がある。この保持部３は多層膜部２の一部に接着剤を付着させ、その接着剤を硬化させることによって作製される。多層膜部２に接着剤を付着させる為に、多層膜部２の一端をピンセット等で掴み、他端を未硬化の接着剤の溜まりに浸漬させて引き上げ、付着した接着剤を硬化させることが好ましい。多層膜部２に接着剤を付着させる為に、多層膜部２の一部に未硬化の接着剤を滴下させるか塗布して、これを硬化させても良く、付着方法は特に限定されない。
【００１６】
本実施形態の多層膜素子１の保持部３は、多層膜部２の長手方向に突き出して設けられる。多層膜部２の長手方向の中心線１３を対称軸に、面２ａの法線方向を、その裏面の法線方向に対称に保持部３を形成すると、保持や取り扱いがし易いので好ましい。その為に、多層膜２を未硬化の接着剤に浸漬等することによって付着させ、多層膜部２の長手方向を垂直にして紫外線を照射し、接着剤を紫外線硬化させることによって保持部３を作製することが好ましい。このようにすれば、図１に示すように、多層膜部２の長手方向の中心線１３を対称軸に、面２ａの法線方向を、その裏面の法線方向に対称にするだけではなく、これら法線方向と多層膜部２の長手方向とに垂直な方向にもほぼ対称な形状を有するように保持部３を作製することができる。このとき接着剤の粘度を適当に選び、又接着剤への浸漬の深さを適当に選ぶことによって所望の大きさ、形状の保持部を３を作製することができる。一般には、接着剤の粘度が高いと保持部の厚みは厚く、粘度が低いと厚みは薄くなる。
【００１７】
以上のように紫外線照射で接着剤が硬化できるために、接着剤は紫外線硬化型であることが好ましい。しかし接着剤は熱硬化型であっても良く、タイプは特に限定されない
本実施形態の多層膜素子１の多層膜部２は、基板上に形成された基板を持つ多層膜であっても、基板を持たない多層膜であってもどちらでも良い。
【００１８】
本実施形態の多層膜素子１の多層膜部２の多層膜は、屈折率の異なる膜を交互に積層した多層膜である。また、３種類以上の互いに異なる膜を積層しても良い。使用波長に対して吸収が少なければ特に物質に制限がない。
【００１９】
尚、２種類の交互多層膜の場合、低屈折率膜の物質として酸化ケイ素を用いた場合、高屈折率膜の物質として、酸化ニオブ、酸化ネオジム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、及び２種類以上の物質の混合物質等、の物質群から選ばれた一つ以上が使用できる。尚、これらの高屈折率膜の物質を用いた場合、使用できる低屈折率膜の物質としては他にも酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、及び２種類以上の物質の混合物質等、の物質群から選ばれた一つ以上が使用できる。勿論、使用波長に対して屈折率が異なれば良いので、酸化ニオブと酸化タンタルを用いて多層膜を構成しても良い。即ち上に挙げた高屈折率膜の物質群のみから選んだ物質を組み合わせ多層膜を構成しても、低屈折率膜の物質群のみから選んだ物質を組み合わせて多層膜を構成しても良い。
【００２０】
本実施形態の多層膜素子１の多層膜部２が基板を持たない場合、この基板を持たない多層膜部２は、可溶性の基板面上に多層膜を成膜し、その後基板を溶解して作製しても良いし、ガラス基板面上にアルミニウム等の可溶性物質の薄膜を成膜し、その可溶性物質薄膜面上に多層膜を成膜し、その後可溶性物質薄膜を溶解して多層膜を剥離することによって作製しても良い。
【００２１】
例えば本実施形態の多層膜素子１の多層膜部２が基板を持たない場合に以下のようにして作製される。
▲１▼ガラス基板を用意する。このガラス基板は少なくとも膜形成面が研磨されている。
▲２▼ガラス基板面上にアルミニウム膜を膜厚５０ｎｍ形成する。
▲３▼アルミニウム膜が形成されたガラス基板をスパッタ装置にセットし、所定基板温度、圧力条件下で、ターゲットをスパッタすることにより高屈折率膜と低屈折率膜の交互層を成膜する。
▲４▼所定の層数の成膜が終了したら、ガラス基板を冷却後、スパッタ装置の真空槽内を大気圧に戻し、ガラス基板を取り出す。この後、所望の寸法の多層膜部２を得る為に、ダイシングソーにより膜面にガラス基板の中にまで届く深さの切り込みを入れて膜を区分する。
▲５▼ガラス基板を１０重量％のＮａＯＨ水溶液に浸漬し、アルミニウム膜を溶解し、多層膜部２をガラス基板から剥離させる。
【００２２】
このようにして基板を持たない多層膜部２が作製される。
【００２３】
この多層膜部２に既に示した方法で保持部３を取り付けることによって多層膜素子１が作製される。
【００２４】
本実施形態の多層膜素子１は、保持部３をピンセットで把持することによって多層膜部２の部分を破損させないで安定的に保持し、このように保持した状態で移動し、載置し、保持部３にのみ直接力を加えることによって位置調整して光学装置の所定位置に取り付けることができる。尚、以下、本明細書中で「把持」は、保持する為に、挟むことのみならず、エアピンセットで吸いつけること等をも意味する。この保持部３の把持により多層膜素子１を安定的に光学装置に取り付けることができる理由を以下に説明する。
【００２５】
先ず、本実施形態の多層膜素子１の保持部３は接着剤が硬化した樹脂から成るので、靱性が強く又弾性があり、ピンセットで少々大きい力で保持部３を挟んでも保持部３が破損することがない。又、保持部３を挟む力は保持部３内に吸収され、多層膜部２に伝わることが殆どない。従って、ピンセットで少々大きい力で保持部３を挟んでも多層膜部２が破損することがない。
【００２６】
更に、本実施形態の多層膜素子１の保持部３と多層膜部２とは接合部４によって接合されているので、ピンセットで保持部３を把持することによって、多層膜部２は接合部４を介して間接的に保持される。この接合部４は従来技術のピンセットでの直接の把持の場合のように点ではなくて、有限の面積を持つ。従って、多層膜部２の重量を小面積の把持部分で集中して保持することなく、比較的広い面積の接合部４に分散して保持するので、保持部２を介する多層膜素子１の保持は極めて安定しており、保持部２を把持して多層膜素子１を保持し、移動又は運搬している間に多層膜部２が破損することが少ない。
【００２７】
又、図６により理解できるように、多層膜素子１を導波路を有した光学装置５の溝６の所定位置へ取り付けるに際して、溝幅８は狭く、又、多層膜素子１の厚みと溝幅８とのクリアランスは小さいので、多層膜素子１の多層膜部２が溝付近の面に接触することを通常避けることができない。多層膜素子１の多層膜部２が溝６付近の面に接触するとき、多層膜部２は溝６付近の面上の接触部分に接触力を与えると共にこの接触部分から接触反力を受ける。この接触反力は多層膜素子１の接合部４に伝わる。即ち、多層膜素子１の多層膜部２が溝付近の面に接触するときには、接合部４は多層膜部２の重量による力とこの接触反力との合成力を分散して受ける。従来のピンセットによる把持の場合には、このような多層膜部２の重量による力と接触反力との合成力を、小面積の把持部分のみで受けていたので、多層膜素子１の多層膜部２が溝６付近の面に接触したときに、この把持部分に集中応力を受ける為に極めて破損し易かったが、本実施形態の多層膜素子１の場合には、前記合成力を比較的広い面積の接合部４で受ける為に、集中応力を受けることが少なく極めて破損しにくい。
【００２８】
以上、本実施形態の多層膜素子１は、保持部３を持つので、保持部３を把持して多層膜素子１を保持すると、多層膜素子１が破損することが少ない。その結果、導波路を有した光学装置への多層膜素子１の取り付け作業に於いて、多層膜素子１の使用個数を低減し、取り付け時間を短縮することが出来るので、導波路を有した光学装置への多層膜素子１の取り付けコストを低減することができる。
【００２９】
［第２実施形態］
本実施形態は多層膜素子の導波路を有した光学装置への取り付け方法に関するものである。
【００３０】
図３は本実施形態の多層膜素子１の導波路を有した光学装置への取り付け方法を示すフローチャートであり、図２は多層膜素子１が導波路を有した光学装置の所定位置へ取り付けられた部分の断面図を示す。
【００３１】
図３を参照して本実施形態を説明する。
▲１▼先ず多層膜部２を準備する。
▲２▼この多層膜部２の一部をピンセットで挟み、多層膜部２の長手方向を垂直にして他の部分を未硬化の紫外線硬化型接着剤溜まりに適当な深さまで浸漬し、引き上げる。
▲３▼多層膜部２の端部には接着剤滴が付着している。多層膜部２の長手方向を垂直にした状態で、この接着剤滴に紫外線を照射して硬化させる。このようにして保持部３が形成され、図１に示すような多層膜素子１が作製される。
▲４▼保持部３をピンセット等で把持して多層膜素子１を保持する。
▲５▼多層膜素子１を保持して、これを取り付けるべき導波路を有した光学装置の溝位置まで移動する。
▲６▼多層膜素子１を導波路を有した光学装置の溝に載置する。
▲７▼多層膜素子１と導波路を有した光学装置の溝に接着剤を滴下して多層膜素子１と溝を被い、紫外線を照射して接着剤を硬化させることによって多層膜素子１を硬化接着剤９内に埋め込んで固定する。この多層膜素子１が導波路を有した光学装置に固定された様子を図２の断面図で示す。図２には多層膜素子１の多層膜部２のみが示される。硬化接着剤９は溝６内にも充填され、この溝６内の硬化接着剤９が多層膜素子１の多層膜部２の入射媒質及び出射媒質とされる。この硬化接着剤９の屈折率は、保持部３の屈折率とほぼ同じであることが好ましい。そうすると、保持部３作製の際に接着剤が多層膜部２の有効径の部分にまで誤って付着してしまった場合にも、同一屈折率の硬化接着剤で埋め込まれるので光学特性を変化させないという効果がある。
【００３２】
以上のようにして多層膜素子１が導波路を有した光学装置５に取り付けられる。
【００３３】
本実施形態の多層膜素子の取り付け方法は、導波路を有した光学装置への多層膜素子の取り付けるに当たって、多層膜部に保持部を形成し、保持部を把持して多層膜素子を保持するので、導波路を有した光学装置へ多層膜素子を取り付ける際の多層膜素子の破損率を低減することができる。破損率の低減は取り付けコストの低減に直結する。つまり、本実施形態の多層膜素子の取り付け方法によれば、多層膜素子を導波路を有した光学装置へ低コストで取り付けることができる。
【００３４】
以上導波路を有した光学装置への多層膜素子の取り付け方法を説明したが、本発明は、一般の光路を有する光学装置への多層膜素子の取り付け方法にも適用されることは言うまでもない。
【００３５】
なお、本発明の実施の形態では、多層膜部を有する多層膜素子に保持部を接着剤で設けた例を挙げたが、本発明は多層膜に限られず、破損し易い単層膜の保持部に本発明を適用しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の多層膜素子は保持部を具えるので、保持部を把持することにより保持でき、取り付け作業等の取り扱いに際して破損することが少ない。
【００３７】
本発明の多層膜素子の取り付け方法によれば、多層膜部に保持部を形成し、保持部を把持して多層膜素子を保持して光学装置に取り付けるので、多層膜素子を光学装置に取り付けるときの多層膜素子の破損率が低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の多層膜素子１を示す。
【図２】本実施形態の多層膜素子の取り付け方法により多層膜素子１が導波路を有した光学装置５に取り付けられた様子を示す。
【図３】本実施形態の多層膜素子の取り付け方法を示すフローチャートである。
【図４】薄膜フィルタの光学特性の一例を示す。
【図５】導波路を有した光学装置の溝を示す。
【図６】薄膜フィルタが導波路を有した光学装置の溝に挿入された様子を示す。
【図７】導波路から出射した光が発散する様子を示す。
【図８】細長い薄膜フィルタの形状例を示す。
【符号の説明】
１    多層膜素子
２    多層膜部
３    保持部
４    接合部
５    導波路を有した光学装置
６    溝
７    導波路
８    溝幅
９    硬化接着剤
１０  薄膜フィルタ
１１  コア
１２  発散光
【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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