(57)【要約】【課題】  コア拡大ファイバアレイを容易、かつ安価に作製できる作製方法、および、当該作製方法により作成されたコア拡大ファイバアレイを提供する。【解決手段】  被覆部が互いに接着されたファイバアレイの両端をほぐさないで、中央部のファイバを機械的あるいは化学薬品で１本ずつにほぐし、当該ほぐした中央部のファイバの被覆を、機械的あるいは化学薬品で剥がし裸ファイバアレイを露出させ、当該露出された裸ファイバアレイを並べて両端をジグで挟み、バーナーで炙ってコアを２０μｍから４０μｍまで拡大した後、ジグを外し、さらに、ファイバアレイの両端を引っ張って、裸ファイバアレイを均一に並ぶように配置した後、ファイバ心線集合用接着剤を染みこませた布あるいは紙で挟み、接着剤を浸して、１本ずつにほぐしたファイバの被覆を張り合わせて（あるいは、その後、コア拡大中央部でファイバアレイを切断して）コア拡大ファイバアレイを作製する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆部が互いに接着されたファイバアレイの中央部に被覆部のない裸ファイバアレイ部を有し、
当該裸ファイバアレイ部は、コアが２０μｍ乃至４０μｍまで拡大されたコア拡大ファイバを有し、当該コア拡大ファイバは、±１０μｍ以下のピッチ精度で並んでいることを特徴とするコア拡大ファイバアレイ。
【請求項２】
被覆部が互いに接着されたファイバアレイの片側に被覆部のない裸ファイバアレイ部を有し、
当該裸ファイバアレイ部は、コアが２０μｍ乃至４０μｍまで拡大されたコア拡大ファイバを有し、当該コア拡大ファイバは、±１０μｍ以下のピッチ精度で並んでいることを特徴とするコア拡大ファイバアレイ。
【請求項３】
請求項１に記載のコア拡大ファイバアレイを溝アレイ基板上に固定し、前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部に、溝幅が３０μｍから１０００μｍである溝を形成するか、あるいは、請求項２に記載の一対のコア拡大ファイバアレイを、ガラスキャピラリーアレイ基板上に対向して挿入し、その間のギャップを３０μｍから１０００μｍ空けて接着し、
前記溝あるいは間隔の間に、３０μｍから１０００μｍ厚の光アレイ素子を挿入したことを特徴とするファイバ付光アレイデバイス。
【請求項４】
前記光アレイ素子は、第１電極と第２電極とを有する電極アレイが形成されたＰＬＺＴセラミクスであり、
前記第１電極と第２電極とは、光の通過する部分を左右方向から挾むように形成され、
前記第１電極および第２電極には、それぞれ取り出し電極が接続されていることを特微とする請求項３に記載のファイバ付光アレイデバイス。
【請求項５】
前記光アレイ素子は、光の通過する部分の裏表面に誘電体ミラーを形成したＰＬＺＴファブリーペロー型可変波長フィルタであることを特徴とする請求項４に記載のファイバ付光アレイデバイス。
【請求項６】
前記光アレイ素子は、第１電極から第４電極を有する電極アレイが形成されたＰＬＺＴセラミクスであり、
前記第１電極から第４電極は、光の通過する部分を上下左右方向から挾むように形成され、
前記第１電極から第４電極には、それぞれ別取り出し電極が接続されていることを特微とする請求項３に記載のファイバ付光アレイデバイス。
【請求項７】
請求項１に記載のコア拡大ファイバアレイを溝アレイ基板上に固定し、前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部に、溝幅が３０μｍから１０００μｍである２つ、あるいは３つの溝を形成し、
前記２つ、あるいは３つの溝の間に、３０μｍから１０００μｍ厚の光アレイ素子を挿入したことを特徴とするファイバ付光アレイデバイス。
【請求項８】
前記光アレイ素子は、第１電極と第２電極とを有する電極アレイが形成されたＰＬＺＴセラミクスであり、
前記第１電極と第２電極とは、光の通過する部分を左右方向から挾むように形成され、
前記第１電極および第２電極には、それぞれ取り出し電極が接続されており、
前記ＰＬＺＴセラミクスは、光の通過する部分の表面または裏面側に、前記第１および第２の溝の底面に垂直な方向に対して、２２．５度方向の軸を持つ１／２波長板を有することを特微とする請求項７に記載のファイバ付光アレイデバイス。
【請求項９】
前記１／２波長板は、ポリイミドフィルムを延伸した厚さ２０μｍ以下の波長板であることを特徴とする請求項８に記載のファイバ付光アレイデバイス。
【請求項１０】
請求項２に記載のコア拡大ファイバアレイと、
請求項２に記載のコア拡大ファイバアレイと光カップリングされる、面型または導波路型のレーザアレイ、あるいは面型または導波路型ディテクタアレイとを有し、
前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部は、溝アレイが形成された基板の上に固定され、
前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部と、前記面型または導波路型のレーザアレイ、あるいは面型または導波路型ディテクタアレイとは、直接あるいはレンズアレイを介して光カップリングされることを特徴とするファイバ付光アレイデバイス。
【請求項１１】
請求項２に記載のコア拡大ファイバアレイと、
請求項２に記載のコア拡大ファイバアレイと光カップリングされる、面型または導波路型のレーザアレイ、あるいは面型または導波路型ディテクタアレイとを有し、
前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部と、前記面型または導波路型のレーザアレイ、あるいは面型または導波路型ディテクタアレイとは、直接あるいはレンズアレイを介して光カップリングされることを特徴とするファイバ付光アレイデバイス。
【請求項１２】
請求項１に記載のコア拡大ファイバアレイを作製するコア拡大ファイバアレイの作製方法であって、
被覆部が互いに接着されたファイバアレイの両端をほぐさないで、中央部のファイバを機械的あるいは化学薬品で１本ずつにほぐす工程１と、
前記工程１でほぐした中央部のファイバの被覆を、機械的あるいは化学薬品で剥がし裸ファイバアレイ部を露出させる工程２と、
前記工程２で露出された裸ファイバアレイ部を並べて両端をジグで挟み、バーナーで炙ってコアを２０μｍから４０μｍまで拡大した後、ジグを外す工程３と、
ファイバアレイの両端を引っ張って、裸ファイバアレイ部を均一に並ぶように配置する工程４と、
ファイバ心線集合用接着剤を染みこませた布あるいは紙で挟み、接着剤を浸して、前記工程１で１本ずつにほぐしたファイバの被覆を張り合わせる工程５とを有することを特徴とするコア拡大ファイバアレイの作製方法。
【請求項１３】
請求項２に記載のコア拡大ファイバアレイを作製するコア拡大ファイバアレイの作製方法であって、
被覆部が互いに接着されたファイバアレイの両端をほぐさないで、中央部のファイバを機械的あるいは化学薬品で１本ずつにほぐす工程１と、
前記工程１でほぐした中央部のファイバの被覆を、機械的あるいは化学薬品で剥がし裸ファイバアレイ部を露出させる工程２と、
前記工程２で露出された裸ファイバアレイ部を並べて両端をジグで挟み、バーナーで炙ってコアを２０μｍから４０μｍまで拡大した後、ジグを外す工程３と、
ファイバアレイの両端を引っ張って、裸ファイバアレイ部を均一に並ぶように配置する工程４と、
ファイバ心線集合用接着剤を染みこませた布あるいは紙で挟み、接着剤を浸して、前記工程１で１本ずつにほぐしたファイバの被覆を張り合わせる工程５と、
コア拡大中央部でファイバアレイを切断する工程６とを有することを特徴とするコア拡大ファイバアレイの作製方法。
【請求項１４】
請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、あるいは請求項９に記載の光アレイ素子の作製方法において、
第１のＰＬＺＴセラミクス基板に、溝アレイを形成する工程１と、
前記工程１で形成した溝側面に第１電極と第２電極とを形成する工程２と、
前記第１のＰＬＺＴセラミクス基板上に第２のＰＬＺＴセラミクス基板を接着し、ＰＬＺＴセラミクスブロックを形成する工程３と、
前記工程３で形成したＰＬＺＴセラミクスブロックを薄い板に切断し、平行平面に研磨する工程４と、
前記第１電極と第２電極とにそれぞれ電気的に接続される取り出し電極を形成する工程５とを有することを特徴とする光アレイ素子の作製方法。
【請求項１５】
請求項６に記載の光アレイ素子の作製方法において、
複数のＰＬＺＴセラミクス棒の４側面に溝を形成する工程１と、
前記工程１で形成した溝側面に第１電極から第４電極を形成する工程２と、
一方向に並べた前記複数のＰＬＺＴセラミクス棒を挟むように、第１のＰＬＺＴセラミクス基板と第２のＰＬＺＴセラミクス基板とを接着し、ＰＬＺＴセラミクスブロックを形成する工程３と、
前記工程３で形成したＰＬＺＴセラミクスブロックを薄い板に切断し、平行平面に研磨する工程４と、
前記第１電極から第４電極にそれぞれ電気的に接続される取り出し電極を形成する工程５とを有することを特徴とする光アレイ素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア拡大ファイバアレイ、コア拡大ファイバアレイの作製方法、ファイバ付光アレイデバイス、および、光アレイ素子の作製方法に係り、特に、コア拡大ファイバの特徴を生かした、光アレイデバイスとファイバアレイとの結合ロスを低減させた光アレイデバイスの構造および作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信は大容量の情報を高速に伝送することができるために、最近急速に実用化されつつある。
ファイバと厚い面型素子を組み合わせる場合、ファイバに形成した溝に面型素子を挿入する構造を取る。その際、１ｍｍ程度と面型素子が厚い場合、ロスを低減させるために、コア拡大ファイバを用いるのが通例である（下記、非特許文献１参照）。
例えば、前述の非特許文献１では、コア拡大ファイバアレイの間に、１ｍｍ厚のアイソレータや液晶素子を挿入したデバイスを実現している。
一方、多芯ファイバ融着器でファイバアレイを融着することにより、融着部分のコアが拡大することを利用して、コア拡大ファイバアレイを作製することが知られている（下記、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【特許文献１】特開平８−２９７２１４号公報  「光フィルタおよびその製造方法」
【非特許文献１】川上彰二郎、花泉修 「ヴァーティカルフォトニックデバイス」       電子構報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ vol.77-C-I,No.5,pp.334-339,1994年5月
【非特許文献２】K.Hirabayashi, and C.Amano. “Liqid-Crystal Polaization Controller Arrays on Planar Waveguide Circuits,”IEEE PTL vol.14,No.4,April p,504-506,2002
【非特許文献３】K.Hirabayashi, and C.Amano. “Variable and Rotatable Waveplates of PLZT Elcctro-Optic Cemmic Material on Waveguidw Circuits,” IEEE PTL vol.14, No.7,July, p.956-958,2002
【非特許文献４】Katsuhiko Hirabayashi and Chikar Amano, “Liquid Crystal Polarization Controllar Arrays on Planar Lightwave Circuits,” IEICE Trans.Electron.,vol.E86-C,No.5,May, pp.753-761,2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常のファイバアレイは、テープ化されたファイバであるため、Ｖ溝アレイに固定すれば容易にファイバアレイを作製できるが、コア拡大ファイバをアレイ化するのは困難であった。即ち、コア拡大ファイバは、中心部の被履を剥がしたテープファイバをバーナーで炙ってコア拡大するが、通常のテープファイバ（２５０μｍピッチ）の被覆を剥がして、そのままバーナーで炙っても均一にコアが拡大されず、隣接するファイバ同士が密着してしまい、テープファイバのコア拡大ファイバ化は困難であった。
１本ずつコア拡大したファイバを１本ずつ並べて接着してアレイ化することも可能であるが、非常に煩雑であり、労力がかかるという問題があった。
また、前述の特許文献に記載されているコア拡大ファイバアレイの作製方法では、コア拡大部のコア直径は高々１５μｍであり、また、ばらつきが大きいという問題点があった。
一方、コア拡大ファイバ内に挿入する面型アレイ素子においても、１ｍｍ以下の厚さで種々の動作をさせることができる材料・デバイスは少なく、前述の非特許文献１では、電気光学効果が最も大きい液晶デバイスや、パッシブデバイスであるアイソレータなどに限って、溝に挿入していた。
【０００５】
また、コア拡大ファイバは、レーザやディテクタ等の光デバイスをファイバにカップリングさせる際、アライメントのトレランスを緩くするため広く用いられるが、コア拡大ファイバアレイがないため、アレイのレーザやアレイのディテクタにカップリングさせることは困難であった。
ファイバや導波路アレイに溝を形成して、薄い面型アレイ素子を揮入して、偏波制御や可変減衰器を実現できるが、電気光学効果の大きな液晶素子などに限られており、電気光学効果の比較的小さな材料を溝に挿入する揚合には、溝幅を広くする必要があり、溝幅を広くするとロスが大きくなるという問題点があった。
また、薄い液晶デバイスでも、数枚、多段で挿入するとロスが大きくなるという問題点があった。（前記非特許文献２、３、４参照）。
そのためには、数本の溝を形成しても、ロスを低く押さえられるコア拡大ファイバを用いるのが有効であるが、コア拡大ファイバは１本ずつ作製するため、アレイ化する場合にも１本ずつＶ溝に埋め込む必要があり、アレイ化には不向きであった。
【０００６】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、コア拡大ファイバアレイを容易、かつ安価に作製できる作製方法と、当該作製方法により作成されたコア拡大ファイバアレイを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前述の方法で作製されたコア拡大ファイバアレイを、Ｖ溝アレイ基板、あるいはガラスキャピラリーアレイ基板に固定し、当該コア拡大ファイバアレイに形成した１ｍｍ以下の広い溝に、比較的厚い光アレイ素子（高速な可変波長フィルタ、偏波制御素子など）を挿入したファイバ付光アレイデバイス、および光アレイ素子の作製方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前述の方法で作製されたコア拡大ファイバアレイとレーザアレイ、ディテクタアレイ等とを光カップリングしたファイバ付光デバイスを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明は、被覆部が互いに接着されたファイバアレイの中央部に被覆部のない裸ファイバアレイ部（あるいは、被覆部が互いに接着されたファイバアレイの片側に被覆部のない裸ファイバアレイ部）を有し、当該裸ファイバアレイ部は、コアが２０μｍ乃至４０μｍまで拡大されたコア拡大ファイバを有し、当該コア拡大ファイバは、±１０μｍ以下のピッチ精度で並んでいるコア拡大ファイバアレイである。
本発明のコア拡大ファイバアレイは、被覆部が互いに接着されたファイバアレイの両端をほぐさないで、中央部のファイバを機械的あるいは化学薬品で１本ずつにほぐし、当該ほぐした中央部のファイバの被覆を、機械的あるいは化学薬品で剥がし裸ファイバアレイ部を露出させ、当該露出された裸ファイバアレイ部を並べて両端をジグで挟み、バーナーで炙ってコアを２０μｍから４０μｍまで拡大した後、ジグを外し、さらに、ファイバアレイの両端を引っ張って、裸ファイバアレイ部を均一に並ぶように配置した後、ファイバ心線集合用接着剤を染みこませた布あるいは紙で挟み、接着剤を浸して、１本ずつにほぐしたファイバの被覆を張り合わせて、あるいは、さらに、コア拡大中央部でファイバアレイを切断して作製される。
【０００８】
また、本発明は、前述の方法により作成された、中央部に裸アレイ部を有するコア拡大ファイバアレイを、溝アレイ基板上に固定し、前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部に、溝幅が３０μｍから１０００μｍである溝を形成するか、あるいは、前述の方法により作成された、片側に裸アレイ部を有する一対のコア拡大ファイバアレイを、ガラスキャピラリーアレイ基板上に対向して挿入し、その間のギャップを３０μｍから１０００μｍ空けて接着し、当該溝あるいは間隔の間に、３０μｍから１０００μｍ厚の光アレイ素子を挿入したファイバ付光アレイデバイスである。
また、本発明では、前記光アレイ素子が、第１電極と第２電極とを有する電極アレイが形成されたＰＬＺＴセラミクスであり、前記第１電極と第２電極とは、光の通過する部分を左右方向から挾むように形成され、前記第１電極および第２電極には、それぞれ個別取り出し電極が接続される。
また、本発明では、前記光アレイ素子が、光の通過する部分の裏表面に誘電体ミラーを形成したＰＬＺＴファブリーペロー型可変波長フィルタである。
また、本発明では、前記光アレイ素子が、第１電極から第４電極とを有する電極アレイが形成されたＰＬＺＴセラミクスであり、前記第１電極から第４電極は、光の通過する部分を上下左右方向から挾むように形成され、前記第１電極から第４電極には、それぞれ個別取り出し電極が接続される。
【０００９】
また、本発明は、前述の方法により作成された、中央部に裸アレイ部を有するコア拡大ファイバアレイを、溝アレイ基板上に固定し、前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部に、溝幅が３０μｍから１０００μｍである溝を、２つ、あるいは３つ形成し、当該２つ、あるいは３つの溝に、３０μｍから１０００μｍ厚の光アレイ素子を挿入したファイバ付光アレイデバイスである。
また、本発明では、前記光アレイ素子は、第１電極と第２電極とを有する電極アレイが形成されたＰＬＺＴセラミクスであり、前記第１電極と第２電極とは、光の通過する部分を左右方向から挾むように形成され、前記第１電極および第２電極には、それぞれ取り出し電極が接続されており、前記ＰＬＺＴセラミクスは、光の通過する部分の表面または裏面側に、前記第１および第２の溝の底面に垂直な方向に対して、２２．５度方向の軸を持つ１／２波長板を有する。
また、本発明では、前記１／２波長板が、ポリイミドフィルムを延伸した厚さ２０μｍ以下の波長板である。
【００１０】
また、本発明は、前述の方法により作成された、片側に裸アレイ部を有するコア拡大ファイバアレイと、当該コア拡大ファイバアレイと光カップリングされる、面型または導波路型のレーザアレイ、あるいは面型または導波路型ディテクタアレイとを有し、前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部は溝アレイが形成された基板上に固定され、（あるいは、溝アレイが形成された基板の上に固定されることなく）、前記コア拡大ファイバアレイの裸ファイバアレイ部と、前記面型または導波路型のレーザアレイ、あるいは面型または導波路型ディテクタアレイとは、直接あるいはレンズアレイを介して光カップリングされるファイバ付光アレイデバイスである。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
アレイファイバ、テープファイバ、リボンファイバのＴＥＣ化は従来困難であったが、本発明により、安価、かつ、容易に、アレイファイバ、テープファイバ、リボンファイバのコア拡大（ＴＥＣ）化が可能となる。
さらに、本発明により、コア拡大ファイバアレイを用いたファイバ付光アレイデバイス（ロスが少なく、高速な可変波長フィルタ、高速な偏波制御素子、ファイバ付き面発光レーザアレイモジュールなど）が容易に実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
コア拡大ファイバは通常１本ずつ、被覆を剥がしたファイバ裸部をバーナーによってコアを拡大する。
２５０μｍピッチで並んだ多心ファイバのテープ状のファイバを一括で、バーナーで炙って、コア拡大ファイバのアレイを実現できれば、非常に簡単であるが、テープ状のファイバを用いて、コア拡大ファイバアレイを作製することは非常に困難であった。
即ち、２５０μｍの狭いピッチで並んでいるファイバをバーナーで炙ってコア拡大すると、隣接するファイバと接触してしまう場合が多々ある。
また、１本ずつコア拡大したファイバを、テープファイバにすることも可能であるが、コア拡大部の位置を揃えて、２５０μｍピッチでテープ化するのは非常に煩雑であり、労力がかかる。さらに、１本のコア拡大ファイバが高価であるのに、それをテープ化するとその本数だけ高コストとなる。
【００１３】
そこで、コア拡大ファイバアレイを安価・容易に作製するために、図１（ａ）、（ｂ）に示す作製方法を発明した。
同図において、５−１は８芯テープファイバ（多心であれば何心でもよい）、５−２は被覆を剥いだ裸ファイバアレイ部、５−３はテープファイバをほぐし被覆が付いた部分、５−４はコア拡大用バーナ、５−５はファイバを一時固定するジグ、５−６はファイバ集線用接着剤を染みこませた布あるいは紙などである。
５−７はコア拡大（ＴＥＣ）ファイバから成る裸ファイバアレイ部（５−２）を押さえるガラス板である。
５−８はＶ溝アレイ基板、５−９はダイシングソーによって形成した溝、５−１０はコア拡大し再度並べたＴＥＣファイバアレイをファイバカッタで切断して、Ｖ溝基板の左右から両ファイバアレイ間のギャップを１０００μｍ以下にするように配置したものである。
図１（ａ）、（ｂ）に示す作製方法では、まず、８芯テープファイバ（５−１）を１−２ｍ用意し、両端の５ｃｍから１０ｃｍをテープのまま残して、中央部のファイバを光ファイバ単心分離器によって、１本ずつにバラバラにほぐす。
光ファイバ単心分離器は、各光ファイバメーカが開発しているが、テープファイバのファイバとファイバの間に刃を入れて、ほぐすものが多い（例えば、ＮＴＴ−ＡＴ社製光ファイバテープ単心分離器）。
【００１４】
次に、ほぐしたファイバの被覆を２０ｍｍ−３０ｍｍ程度、機械的あるいは薬品によって剥がして、裸ファイバを露出する（被覆除去器は、各電線メーカが開発している。例えば、ＮＴＴ−ＡＴ社製：カプラ用光ファイバストリッパー、中間被覆除去器ＷＦＳ−００１０、薬品はジクロロエタンが代表的である。）。
剥がした部分をよく洗浄し、１ｍｍピッチから数ｍｍピッチに並べて、ファイバの両端をジグ（５−５）で固定して一定の応力で引っ張って、一括でコア拡大用バーナ（５−４）で炙ってコアを２０μｍ乃至４０μｍまで拡大する。
この際、１ｍｍから数ｍｍピッチにファイバを並べると一度にコア拡大ができて、量産向きである。但し、本数が多くなると、一括でコア拡大することが困難になるので、通常４本から８本ずつに分轄して、コア拡大するのが有効である。このようにすることにより、１本のコア拡大ファイバの価格が低下する。
冷却後、コアを拡大したファイバのテープが残っている両端を両方向に引っ張り、ファイバが２５０μｍピッチに並ぶようにする。
このようにすることにより、コア拡大部の位置合わせをする必要がなく、自然とピッチとコア拡大部の位置が揃い、またテープに戻す場合にも非常に簡単になる。
揮発性の高い接着剤（電線メーカで市販しているファイバ集線器に付属している接着剤、例えば、フジクラ電線ファイバ集合器ＦＡＴ−０４用接着剤ＦＡＡＡ−０３）を染みこませた布あるいは紙（５−６）で、ファイバを挟んでファイバをなぞり、１本ずつにバラバラにほぐすしたファイバの被覆を張り合わせることにより、一瞬にして接着剤が固形化して、テープファイバに戻る。
【００１５】
本方法によれば、コア拡大（ＴＥＣ）ファイバアは、２５０μｍ±１０μｍの精度で配列する。接着の精度を上げれば、２５０μｍ±５μｍの精度で配列できる。
コア拡大した裸ファイバアレイ（５−２）を、ガラス製のＶ溝アレイ基板（５−８）に挿入して、溝の端部をガラス板（５−７）で押さえて接着剤で固定することにより、Ｖ溝アレイ基板（５−８）に固定されたコア拡大ファイバアレイが実現できる。
Ｖ溝への固定は、図１（ｂ）に示すように、Ｖ溝アレイ基板上に固定してもよいし、図１（ｂ）の５−１０に示すように、コア拡大し再度並べたＴＥＣファイバアレイを中心からファイバカッタで切断して、ギャップを設けてＶ溝アレイ基板上に固定してもよいし、この図面では示していないが、ファイバスプライサとして販売されているガラスキャピラリーアレイに左右からファイバを挿入してその間にギャツプを設けて固定してもよい。
本実施例のＴＥＣファイバのアレイ化の方法は、後に述べる本発明の可変波長フィルタ、偏波制御素子に適用するだけでなく、アレイ素子との光の結合効率の向上のために、ＴＥＣファイバのアレイ化が望まれているため、それにも有効である。
【００１６】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２として、可変波長フィルタの構造と作製方法について説明する。
前述の実施例１で作製したコア拡大ファイバアレイをＶ溝に固定した基板に溝を形成し、その中にＰＬＺＴエタロン板アレイを挿入する。
図２にＰＬＺＴエタロン板アレイの構造を示す。同図において、１−１はＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｘＬａｘ（ＺｒｙＴｉｚ）１−ｘ／４Ｏ３、ｘ／ｙ／ｚ＝９／６５／３５を代表とする組成とする）基板、１−２−１、１−２−２はＰＬＺＴ凸部の両脇に付いた電極である。１−３はＰＬＺＴ凸部の裏表面であり、ここを光が通過する。
１−４は補強用ガラスブロック、１−５はコア拡大ファイバアレイをＶ溝アレイに固定したコア拡大ファイバ基板、１−６はダイシングソーによって形成した溝である。
１−７−１はＴＥＣファイバのコア拡大した部分であり、１−７−２はＴＥＣファイバの両脇のテープファイバ部である。
ＰＬＺＴエタロン板を作製する際ポイントとなるのは、（１）エタロンの平行平坦度を上げる、（２）光が通過する箇所に有効に電界を印加するである。
そのためのＰＬＺＴエタロン板アレイの作製過程を図３（ａ）、（ｂ）に示す。
ＰＬＺＴの平行平坦度を上げるためには、光が通過する箇所がエタロン板のほぼ中央に来るように配置することである。端部箇所は、平行平面研磨しても平行度、平坦度は低下しているからである。
【００１７】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＰＬＺＴ基板に溝（２−２）をダイシングソーで何本も形成する。ＰＬＺＴは凸状になるが、この両側に電極を付けこの面に光を入射して光の屈折率を変化させることにより、エタロンのキャビティギャップを変化させて、可変波長フィルタとする。
図３（ａ）、（ｂ）において、２−１は溝を形成したＰＬＺＴ基板、２−２はダイシングソーによって形成された溝、２−３は電極、２−４は溝を埋めるレジストを代表とする有機物、２−５は上から被せるＰＬＺＴ基板、２−６は２枚のＰＬＺＴを接着する接着剤、２−７はＰＬＺＴブロックをスライシングする切断面、２−８は上側に取り出す個別電極、２−９は下側に取り出す共通電極、２一１０はＰＬＺＴ基板の裏表面に形成した誘電体ミラーである。
始めに、ＰＬＺＴ基板に溝（２−２）をダイシングソーで何本も形成する。
次に、スパッタリングによって電極（２−３）を、溝（２−２）と凸部を含めて形成し、凸部の先端部分に形成された電極は、上面を研磨して取り去る。
次に、溝（２−２）内に、レジスト（あるいはポリイミド）などの有機材料（２−４）を埋め込む。
次に、接着剤（２−６）で、上側にＰＬＺＴ基板（２−５）を張り付け、ブロック化する。
【００１８】
次に、図３（ｂ）に示す切断面（２−７）に沿って、ＰＬＺＴブロックをダイシングでスライスして１ｍｍ程度の厚さの基板に切断し、両面を平行平面研麿して、３０μｍから５０μｍ程度の厚さに研磨する。この際、平行平面研磨をする。
光が通過する部分（凸部の上部分）が研磨する板のほぼ中央に来ているので、平行平面研磨に適しており、ファブリーぺローエタロンとするために、研磨する際に、凸部の平行平坦度が１μｍ／ｃｍ以下、平坦度が１００ｎｍ以下とするように研磨する。光が通過する凸のピッチは２５０μｍが最適で、凸部の幅は５０μｍが代表的である。
次に、溝（２−２）内の有機材料（２−４）を溶媒で溶かして除去する。光が通過する部分は凸部であり、電極を独立にするために、１つ置きに凸部を使用する。
次に、凸部の両側の左側の電極を共通電極とするために下側に取り出す共通電極（２−９）、右側の電極を個別電極とするために上側に取り出す個別電極（２−８）を形成する。
個別電極（２−８）と共通電極（２−９）は、リフトオフによって形成するか、あるいは、ダイシングによって電極用の溝を形成し、全面に付いた電極を研磨して取り去ると上下電極が形成できる。
個別電極（２−８）と共通電極（２−９）とを形成した後、裏表面に誘電体ミラー（２−１０）を形成してファブリーペローエタロンとする。
共通電極（２−９）と個別電極（２−８）に電圧を印加することにより、ＰＬＺＴ凸部に、独立に有効に電界を印加することが可能である。
【００１９】
コア拡大（ＴＥＣ）ファイバを用いることにより、ＰＬＺＴエタロン可変波長フィルタのロスを減らすことができる。
本実施例のＰＬＺＴ可変波長フィルタの厚さは、３０μｍから５０μｍであり、コア拡大ファイバを用いる必要がないほど薄いが、エタロン型フィルタでは、内部に入った光が多重反射されるため、実質的には３００μｍから５００μｍ以上の厚さに匹敵する。
このため、エタロンを挿入する場合には、コア拡大ファイバを用いることがロスを低減するために有効である。
通常、ファイバに溝を形成すると、ロスが大きくなる。そこでＴＥＣファイバアレイに溝を形成する。このようにして作製した１６ｃｈＰＬＺＴ可変波長フィルタのスペクトルの電圧依存性を図４に示す。
約４００Ｖ印加することによって１０ｎｍの波長シフトが得られ、ロスは３ｄＢであり、バンド幅は０．１ｎｍである。また消光比は３４ｄＢと高く、速度は１μｓ以下であり、高速の可変波長フィルタがアレイで実現できる。これらの特性を図５にまとめて示す。
なお、本実施例では、Ｖ溝アレイ基板上にＴＥＣファイバを固定したが、Ｖ溝でなくても□の溝でもよいし、あるいはファイバの外径に相当する内径を持つガラスキャピラリーアレイにＴＥＣフイバを挿入して固定してもよい。
【００２０】
［実施例３］
次に、本発明の実施例３として、ＰＬＺＴ偏波制御素子の構造と作製方法について説明する。
本実施例のＰＬＺＴ偏波制御素子の構造を図６に示す。
基本的には、前述の実施例２で示したＰＬＺＴ可変波長フィルタと同じ構造であるが、偏波制御素子は誘電体ミラーがないこと、低電圧化のために、ＰＬＺＴの厚さが３００μｍから１０００μｍ程度と厚いこと、１／２波長板も挿入している点が異なる。
図７に、ＴＥＣファイのコア直径（ＭＦＤ）が２０μｍ、３０μｍ、４０μｍの場合の、ギャップ間隔とロスの関係を示す。
通常のファイバはコア直径が１０μｍであるので、３０μｍ以上の溝を形成すると、ロスが１ｄＢ以上となってしまう。このため、コア拡大ファイバを用いる。
４０μｍまでロアを拡大したファイバの場合には、１０００μｍの溝を形成しても、ロスは１．５ｄＢであり、非常にロスが小さいことがわかる。
従って、コア拡大ファイバを用いることが非常に効果的であるが、これまでコア拡大ファイバは単芯のものしかなく、さらに内部に挿入するデバイスも単チャンネルのものしかなかった。
本実施例では、２５０μｍで並んだテープＴＥＣファイバの溝の内部に挿入する３００μｍ〜１ｍｍ厚のＰＬＺＴ偏波制御素子の構造、作製方法を提供するものである。
【００２１】
図６において、６−１はＰＬＺＴ偏波制御素子であり、実施例１のＰＬＺＴエタロン板の誘電体ミラーがないものである。
６−２は１／２波長板であり、ここでは、１５μｍ厚のポリイミドの１／２波長板を用いている。
６−３はＴＥＣファイバアレイ、６−４はコア拡大ファイバアレイをＶ溝アレイに固定したコア拡大ファイバ基板、６−５はコア拡大ファイバ基板に形成した２本の溝、６−６は補強用ブロックである。
２段カスケードで、ＰＬＺＴ偏波制御素子＋λ／２波長板（軸が、溝（６−５）の底面に垂直な方向に対して、２２．５度方向のλ／２波長板）を並べると任意の偏波をＴＥ、ＴＭ偏波に変換でき、３段カスケードにすると任意の偏波を任意の偏波に変換することができる。速度は１μｓ以下であり、非常に高速に偏波制御が可能である。
図８に凸部の幅が８０μｍで、厚さが３００μｍのＰＬＺＴ凸変調器の電圧−位相特性を示す。１１２Ｖが半波長電圧となる。さらに凸部の厚さを厚くして１ｍｍ近くにすれば５０Ｖ以下で駆動できることになる。
図９にＰＬＺＴ変調器の応答速度の結果を示す。１μｓ以下で駆動できることがわかる。
また理論であるが、図１０（ａ）、（ｂ）に、ＰＬＺＴ偏波制御素子＋λ／２波長板（軸が２２．５°方向）を２段直列にすることによって、任意の偏波が入射したときに変換できる偏波の領城をポアンカレ球上に示す。全領城はカバーできないが、水平偏波、垂直偏波には変換可能であることを示す。さらにもう１段追加して３段カスケードにすると任意の偏波を任意の偏波に変換できる。
【００２２】
［実施例４］
前述の実施例３では、凸部を２電極で挟んだ偏波制御素子アレイの作製方法について説明しが、上下左右に電極が付き、これらの中心部の電界を回転させることによって、可変回転波長板を作製することが可能である。
しかし、従来は１枚ずつの可変回転波長板をガラス板に列べた報告しかなかった。
可変回転波長板は、それ１枚で任意の偏波を任意の偏波に変換できるため、非常に有用なデバイスである。（前記非特許文献３参照）
ここでは、可変回転波長板アレイの作製方法を説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）にその作製工程を示す。同図において、１０−１は約５００μｍ角のＰＬＺＴ棒、１０−２は当該角棒の４側面に形成された溝、１０−３は溝内の電極、１０−４はＰＬＺＴ板、１０−５は仕切ＰＬＺＴ板、１０−６はＰＬＺＴブロックをスライシングする切断面、１０−７はスライシング切断し研磨したもの、１０−８は４つの電極に接続した取り出し電極である。
【００２３】
まず、５００μｍ角のＰＬＺＴ棒（１０−１）を用意し、その４側面にダイシングによって、幅が約１００μｍの溝（１０−２）を形成し、電極間隔が約１００μｍ、即ち、電圧の印加される領域が１００μｍ□程度となるように溝を形成する。
次に、溝（１０−２）の内部に電極（１０−３）を形成するため、スパッタリングで側面と溝内面全面に電極を形成し、側面に付着した電極を研磨して、溝内部にだけに電極が残るようにする。
次に、これらの棒を仕切用のＰＬＺＴ板（１０−５）を挟んで横に並べて、さらに上下からＰＬＺＴ基板（１０−４）で挟み接着する。
次に、図１１（ｂ）に示す切断面（１０−６）に沿って、数ｍｍ厚にスライシング切断し、所望の厚さに研磨する。厚さは３００μｍから１０００μｍが望ましい。
電極（１０−３）を取り出すため、リフトオフ加工により取り出し電極（１０−８）を上側に取り出す。
また、図１１（ｂ）に示すように、ファイバの溝に挿入する場合、下側の基板が長いと挿入できないため、下側の余分な部分は切断して取り去る。
【００２４】
このようにして作製した４電極の可変回転波長板アレイを、実施例２で作製したＴＥＣファイバアレイに形成した溝に挿入する。
光通過部を４電極の中心に来るように配置し、４電極にそれぞれ、±Ｖｏｓｉｎθ、±Ｖｏｃｏｓθの電圧を印加することにより、光通過部に任意の方向の電界を印加でき、その回乾角はリセットフリーとなるため、ファイバ付き可変回転波長板アレイを実現できる。
可変回転波長板アレイは１枚の素子で、任意の偏波を所望の偏波に変換できるという特徴がある。
従来の偏波コントローラでは、最低３枚の偏波制御素子が必要であるが、本素子は１枚で偏波制御が可能である。
ＴＥＣファイバに１０００μｍの溝を形成し、本実施例のＰＬＺＴ回転波長板の厚さを約９５０μｍと設定することにより、駆動電圧は±４０Ｖと低くすることが可能であり、またコア直径の３０μｍのＴＥＣファイバを用いることによりロスを２ｄＢと低くすることができ、さらにこれらをアレイにすることが可能となった。
【００２５】
［実施例５］
次に、本発明の実施例５として、コア拡大ファイバアレイと、レーザアレイあるいはディテクタアレイとカップリングさせて、ファイバアレイ付きレーザアレイモジュール、ファイバアレイ付きディテクタアレイモジュールを実現する構造を図１２を用いて説明する。
図１２において、１１−１は実施例１で作製したコア拡大ファイバアレイをコア拡大部を中心にファイバカッタで切断した片側のコア拡大ファイバアレイ、１１−２はそのファイバの先端部を模式的に示したものである。
１１−３は面発光レーザアレイ、１１−４はレンズアレイ、１１−５は導波路型レーザアレイ、ｌｌ−６はコア拡大ファイバを搭載するＶ溝アレイ基板である。
ここで、１１−３は面型デイテクタアレイであってもよいし、１１−５は導波路型デイテクタアレイであってもよい。
通常ファイバと面発光レーザをカップリングさせる場合には、発光部直近までファイバを近づけるバットジョイントで接続されるが、通常のファイバを用いるとコア直径が１０μｍ程度であるため、アライメントが非常に厳密である。
さらに、面発光レーザアレイとファイバアレイをカップリングさせるためには、ファイバアレイのピッチ精度も厳密に２５０μｍ±１μｍとしなくてはならず、非常コアライメントに労力を要した。
【００２６】
実施例１で作製したコア拡大ファイバアレイは、精度よく作製すると、そのピッチは２５０μｍ±５μｍとなり、拡大されたコアは３０μｍ程度であるので、図１２（ａ）に示すように、面発光レーザアレイ（１１−３）などの狭照射角の光出射光の場合には、そのまま直接バットジョイントで面発光レーザアレイ（１１−３）の光をコア拡大ファイバアレイ（１１−１）にカップリングでき、簡易に面発光レーザアレイモジュールを実現できる。
また、図１２（ｂ）に示すように、コア拡大ファイバアレイ（１１−１）のピッチが不揃いの場合には、ピッチが２５０μｍ±２μｍのＶ溝アレイ基板（１１−６）に固定して、面発光レーザアレイ（１１−３）とレンズアレイ（１１−４）を介してカップリングさせて、ファイバアレイ付き面発光レーザアレイを実現できる。
面発光レーザアレイ（１１−３）や導波路レーザアレイ（１１−５）のピッチは２、５０μｍ±１μｍの精度で制御されて作製されており、またＶ溝アレイ基板（１１−６）に固定されたコア拡大ファイバアレイ（１１−１）も２５０μｍ±２μｍの精度のピッチで制御されて作製されている。
両者をアライメントする場合にも、コア拡大したファイバのコア直径が３０μｍと大きいため、アライメント精度は±５μｍと緩く、アライメントが非常に容易になる。
従って、ファイバアレイ付きレーザアレイ、ディテクタアレイが安価、容易に実現可能となった。
また、図１２（ｃ）に示すように、面発光レーザアレイ（１１−３）に限らず、導波路型レーザアレイ（１１−５）にも同様に適用できる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１（ａ）】本発明の実施例１のコア拡大ファイバアレイの作製過程を示す図である。
【図１（ｂ）】本発明の実施例１のコア拡大ファイバアレイの作製過程を示す図である。
【図２】本発明の実施例２のＰＬＺＴエタロン板アレイの構造を示す図である。
【図３（ａ）】本発明の実施例２のＰＬＺＴエタロン板アレイの作製過程を示す図である。
【図３（ｂ）】本発明の実施例２のＰＬＺＴエタロン板アレイの作製過程を示す図である。
【図４】作製した１６ｃｈＰＬＺＴ可変波長フィルタのスペクトルの電圧依存性を示すグラフである。
【図５】作製したＰＬＺＴエタロン形可変波長フィルタの波長シフト特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例３のＰＬＺＴ偏波制御素子の構造を示す図である。
【図７】コア拡大ファイバの拡大コア直径をパラメータとして、溝幅とロスの関係を示したグラフである。
【図８】凸部の幅が８０ミクロンで、厚さが３００μｍのＰＬＺＴ凸変調器の電圧−位相特性を示すグラフである。
【図９】ＰＬＺＴ変調器の応答速度を示すグラフである。
【図１０（ａ）】ＰＬＺＴ＋２２．５°の１／２波長板を２段直列にすることによって、任意の偏波が入射したときに変換できる偏波の領域をボアンカレ球上に示したものである。
【図１０（ｂ）】ＰＬＺＴ＋２２．５°の１／２波長板を２段直列にすることによって、任意の偏波が入射したときに変換できる偏波の領域をボアンカレ球上に示したものである。
【図１１（ａ）】本発明の実施例４の可変回転波長板アレイの作製過程を示す図である。
【図１１（ｂ）】本発明の実施例４の可変回転波長板アレイの作製過程を示す図である。
【図１２】本発明の実施例５のファイアレイ付きレーザアレイモジュール、ファイバアレイ付きディテクタアレイモジュールを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１−１  ＰＬＺＴ基板
１−２−１  電極
１−２−２  電極
１−３  ＰＬＺＴ凸部の裏表面
１−４  補強ブロック
１−５  コア拡大ファイバ基板
１−６  ダイシングソーによって形成した溝
１−７−１  コア拡大（ＴＥＣ）ファイバのコアを拡大した部分
１−７−２  コア拡大（ＴＥＣ）ファイバの両脇のテープファイバ部
２−１  ＰＬＺＴ基板
２−２  ダイシングソーによって形成した溝
２−３  電極
２−４  レジストを代表とする有機物
２−５  ＰＬＺＴ基板
２−６  ２枚のＰＬＺＴを接着する接着剤
２−７  ＰＬＺＴブロックをスライシングする切断面
２−８  上側に取り出す個別電極
２−９  下側に取り共通電極
２−１０  誘電体ミラー
５−１  ８芯テープファイバ
５−２  被覆を剥いた裸ファイバアレイ部
５−３  テープファイバをほぐし被覆付いた部分
５−４  コア拡大用バーナ
５−５  ファイバを一時固定するジグ
５−６  ファイバ集線用接着在を染みこませた布あるいは紙
５−７  裸ファイバアレイ部を押さえるガラス板
５−８  Ｖ溝アレイ基板
５−９  ダイシングによって形成した溝
５−１０  コア拡大し再度並べたＴＥＣファイバアレイをファイバカカッタで切断して、Ｖ溝基板の左右から両ファイババアレイ間のギャップを１０００μｍ以下にするように配置したもの
６−１  ＰＬＺＴ偏波制御素子
６−２  １／２波長板
６−３  ＴＥＣファイバアレイ
６−４  コア拡大ファイバ基板
６−５  コア拡大ファイバ基板に形成した２本の溝
６−６  補強用ブロック
１０−１  約５００μｍ角のＰＬＺＴ棒
１０−２  ＰＬＺＴ棒の４側面に形成した溝
１０−３  溝内に形成した電極
１０−４  ＰＬＺＴ板
１０−５  仕切ＰＬＺＴ板
１０−６  ＰＬＺＴブロックをスライスする切断面
１０−７  スライシング切断し研磨したもの
１０−８  ４つの電極に接続した取り出し電極
１１−１  コア拡大ファイバアレイ、
１１−２  コア拡大ファイバの先端部を模式的に示したもの
１１−３  面発光レーザアレイ
１１−４  レンズアレイ
１１−５  導波路レーザアレイ
１１−６  コア拡大ファイバを搭載するＶ溝アレイ基板
【図１（ａ）】
2005049731.tif 000003
【図１（ｂ）】
2005049731.tif 000004
【図２】
2005049731.tif 000005
【図３（ａ）】
2005049731.tif 000006
【図３（ｂ）】
2005049731.tif 000007
【図４】
2005049731.tif 000008
【図５】
2005049731.tif 000009
【図６】
2005049731.tif 000010
【図７】
2005049731.tif 000011
【図８】
2005049731.tif 000012
【図９】
2005049731.tif 000013
【図１０（ａ）】
2005049731.tif 000014
【図１０（ｂ）】
2005049731.tif 000015
【図１１（ａ）】
2005049731.tif 000016
【図１１（ｂ）】
2005049731.tif 000017
【図１２】
2005049731.tif 000018