(57)【要約】【課題】光の反射による光の伝達性能の低下を防ぐことである。【解決手段】光スプリッタは、クラッド５１、５３及び光路としてのコア５２からなる光ファイバ５と、クラッド７１、７３及び光路としてのコア７２からなるスプリッタ部７であって、前記光ファイバ５と同一基板２上に実装され、その端面が前記光ファイバ５の端面と接続されて光路結合するスプリッタ部７と、前記光ファイバ５及びスプリッタ部７間の光路結合部において、それぞれのコア５２、７２を光学的に連結する光導波路９と、を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド及び光路としてのコアからなる第１の光伝達手段と、
クラッド及び光路としてのコアからなる第２の光伝達手段であって、前記第１の光伝達手段と同一基板上に実装され、その端面が前記第１の光伝達手段の端面と接続されて光路結合する第２光伝達手段と、
前記第１及び第２の光伝達手段間の光路結合部において、各光伝達手段のコアを光学的に連結する光導波路と、
を備えていることを特徴とする光部品。
【請求項２】
前記第１及び第２の光伝達手段間の光路結合部において、各光伝達手段の接続端面を傾斜させることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
【請求項３】
前記光導波路は、前記光路結合部に光路形成材が充填され、この光路形成材から自己形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光部品。
【請求項４】
前記光路形成材は、前記自己形成された光導波路部分の屈折率が前記光伝達手段のコアにおける屈折率と略同等となるようにその材料が選択されることを特徴とする請求項３に記載の光部品。
【請求項５】
基板上にクラッド及び光路としてのコアからなる第１の光伝達手段及び第２の光伝達手段を実装し、その第１の光伝達手段の端面を第２の光伝達手段の端面と接続する接続工程と、
前記接続された第１及び第２の光伝達手段間に、当該第１及び第２の光伝達手段のコアを光学的に連結する光導波路を形成する導波路形成工程と、
を含むことを特徴とする光部品の製造方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の光伝達手段の接続後、当該接続された接続端面が基板と直交する垂直軸に対して傾斜するように当該接続端面を切削する切削工程を含み、
前記導波路形成工程では、前記切削により生じた間隙に、前記第１及び第２の光伝達手段のコアを光学的に連結する光導波路を形成することを特徴とする請求項５に記載の光部品の製造方法。
【請求項７】
前記導波路形成工程では、前記切削により生じた間隙に光路結合材を充填し、この光路結合材を用いて光導波路を形成することを特徴とする請求項６に記載の光部品の製造方法。
【請求項８】
前記光路結合材は、光が照射されるとその照射部分の屈折率が変化する材料が用いられ、
前記導波路形成工程では、前記第１及び第２の光伝達手段のコアに光を入射させ、この入射光により前記光路結合材の屈折率を変化させて光導波路を自己形成することを特徴とする請求項７に記載の光部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路結合部を有する光部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光スプリッタや光スイッチ等の光部品においては光導波路が利用されている。図５（ａ）に光導波路を利用した従来の光スプリッタＡ１を示す。図５（ａ）に示す光スプリッタＡ１は、１つの光ファイバａ１からの入力を光導波路ａ２１により４つの出力に分離して光信号を出力するものである。従来の光スプリッタＡ１は、光信号を入力する光ファイバａ１が搭載されたファイバアレイａ４と、その入力信号を４つの出力に分岐する光導波路アレイａ５と、光導波路アレイａ５から出力された光信号を外部へ伝送する４つのファイバａ３が搭載されたファイバアレイａ６の３つのアレイａ４〜ａ６が結合された構成となっている。この構成では、各アレイａ４〜ａ６を結合する際にファイバ−光導波路間の光路結合をアクティブアライメントにより行う必要がある。
【０００３】
光路結合部分では、図６（ａ）に示すようにファイバ−光導波路の端面を接続し、かつファイバａ１、ａ３、光導波路ａ２の各コアａ１１、ａ２１間の光路の屈折率を調整するために、コアａ１１、ａ２１の屈折率に近い屈折率を有する光路結合用の接着剤ｋが充填されていた。また、ファイバ−光導波路の端面はフラット（基板と直交する垂直軸に対し平行）に形成されていた。
【０００４】
しかし、コアａ１１、ａ２１と接着剤ｋの屈折率は若干差が生じるため、コアａ１１、ａ２１と接着剤ｋ層との境界において少なからず反射が生じる。端面がフラットである場合、ファイバからの入射光Ｌ１がコアと接着剤ｋ層との境界面に対し垂直に入射することとなるため、境界面において反射した反射光Ｌ３は境界面に対して垂直に反射して、ファイバａ１側のコアａ１１に戻ってしまう場合があった。この戻り光はレーザの発振の安定性に影響を及ぼしたり、多重反射による影響等を及ぼすこととなってしまう。
【０００５】
例えば光スプリッタの場合、実用化できる反射減衰量（Return Loss：ＲＬ）として一般的には−５０ｄＢ以下のものが要求されているが、上記のような反射光が発生すると、ＲＬは−２０〜−３０ｄＢ程度と大きかった。
【０００６】
このような問題を避けるためには、図６（ｂ）に示すように接続する光ファイバａ１及び光導波路ａ２の接続端面に角度を設け、コアａ１１、ａ２１と接着剤ｋ層との境界面での反射光Ｌ３をファイバａ１のコアａ１１以外の方向へ導くことが考えられる。すなわち、入射光Ｌ１の入射角度を調整することにより、反射光Ｌ３の進行方向を入射側の光路へ戻らないよう誘導するものである。
従来からも、光結合部分においてファイバの端面を傾斜させる方法（例えば、特許文献１、２参照）が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２０３４２号公報（第１１図）
【特許文献２】特開平１０−２２７９４０号公報（第１２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、近年では、図５（ａ）に示すようなアレイ結合型の光スプリッタＡ１に代えて、図５（ｂ）に示すようにファイバ−光導波路−ファイバの３者間で基板ａ７を共通として一体化した集積型のものが開発されている。これは、従来のアレイ結合型では、アレイ毎に部品化するためコスト高であったこと、各アレイを結合する際にファイバ−光導波路間の光路をアクティブアライメントで結合しなければならず作業が煩雑であったこと等によるものである。
【０００８】
この集積型の光スプリッタＡ２の場合、予め基板ａ７上に光導波路ａ２を形成しておき、この光導波路コアａ２１と光路結合する位置に光ファイバａ１、ａ３を実装用のＶ溝を形成するため、このＶ溝に光ファイバａ１、ａ３を配置することで光導波路ａ２とファイバａ１、ａ３の光路結合をパッシブアライメントで行うことができる。
【０００９】
もっとも、集積型であっても光導波路ａ２１、光ファイバａ１、ａ３の端面がフラットであれば反射減衰量の問題が生じるのは同じであり、やはり端面を傾斜させてこれを抑制することが必要である。しかし、集積型においてはファイバａ１、ａ３を後付する工程となるため、上記特許文献１、２に記載の方法は適用できない。
【００１０】
本発明の課題は、光の反射による光の伝搬性能の低下を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、光部品において、
クラッド及び光路としてのコアからなる第１の光伝達手段と、
クラッド及び光路としてのコアからなる第２の光伝達手段であって、前記第１の光伝達手段と同一基板上に実装され、その端面が前記第１の光伝達手段の端面と接続されて光路結合する第２光伝達手段と、
前記第１及び第２の光伝達手段間の光路結合部において、各光伝達手段のコアを光学的に連結する光導波路と、
を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光部品において、
前記第１及び第２の光伝達手段間の光路結合部において、各光伝達手段の接続端面を傾斜させることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光部品において、
前記光導波路は、前記光路結合部に光路形成材が充填され、この光路形成材から自己形成されたものであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光部品において、
前記光路形成材は、前記自己形成された光導波路部分の屈折率が前記光伝達手段のコアにおける屈折率と略同等となるようにその材料が選択されることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、光部品の製造方法において、
基板上にクラッド及び光路としてのコアからなる第１の光伝達手段及び第２の光伝達手段を実装し、その第１の光伝達手段の端面を第２の光伝達手段の端面と接続する接続工程と、
前記接続された第１及び第２の光伝達手段間に、当該第１及び第２の光伝達手段のコアを光学的に連結する光導波路を形成する導波路形成工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光部品の製造方法において、
前記第１及び第２の光伝達手段の接続後、当該接続された接続端面が基板と直交する垂直軸に対して傾斜するように当該接続端面を切削する切削工程を含み、
前記導波路形成工程では、前記切削により生じた間隙に、前記第１及び第２の光伝達手段のコアを光学的に連結する光導波路を形成することを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光部品の製造方法において、
前記導波路形成工程では、前記切削により生じた間隙に光路結合材を充填し、この光路結合材を用いて光導波路を形成することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光部品の製造方法において、
前記光路結合材は、光が照射されるとその照射部分の屈折率が変化する材料が用いられ、
前記導波路形成工程では、前記第１及び第２の光伝達手段のコアに光を入射させ、この入射光により前記光路結合材の屈折率を変化させて光導波路を自己形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、５に記載の発明によれば、光導波路を設けることにより第１及び第２の光伝達手段の光路結合部分に入射する際に生じる光の反射を防ぎ、反射光を抑制することができる。これにより、光部品における光の伝達性能の低下を防ぐことができる。
【００２０】
請求項２、６に記載の発明によれば、第１及び第２の光伝達手段の接続端面に入射する光の入射角度を接続端面に対し傾斜させることができ、接続端面において生じる反射光が入射側のコアに戻ることを防止することができる。よって、戻り光による光の伝搬性能の低下を防止することが可能となる。
【００２１】
請求項３、４、７、８に記載の発明によれば、光路結合材により光導波路を自己形成することができる。よって、第１及び第２の光伝達手段のコア間を直接連結する最適な光路を形成することが可能となる。よって、第１及び第２の光伝達手段の接続時に光路の光軸がずれた場合であっても、光導波路によりそのズレを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本実施形態では、光部品として光スプリッタの例を挙げ、光スプリッタが有する光導波路及び光ファイバの各光伝達手段を接続し、それらの光路を結合する場合について説明する。
【００２３】
図１に、本実施形態における光スプリッタ１の構成を示す。
図１に示す光スプリッタ１は、基板２上に光ファイバ５、スプリッタ部７、光ファイバ６ａ〜６ｄが搭載されて構成されている。各光ファイバ５、６ａ〜６ｄはその上部がカバー３、４により、固定されている。
【００２４】
基板２は、シリコン基板等が適用可能である。
基板２の両端部には、図２に示すように光ファイバ５、６ａ〜６ｄの搭載位置を固定、保持するためのＶ溝２１が形成されている。Ｖ溝２１は基板２の表面にＶ字形状の溝が基板２の延在方向に沿って筋状に設けられたものである。このＶ溝２１はＶ溝２１に光ファイバ５、６ａ〜６ｄを実装した際に、スプリッタ部７のコア７２と光ファイバ５、６ａ〜６ｄのコアとの光軸が一致するように設計され、形成されている。
【００２５】
光ファイバ５、６ａ〜６ｄは、光路となるコアを中心軸としてその周囲にクラッド層が形成された円筒状の光伝達手段である。
【００２６】
スプリッタ部７は、内部に光導波路としてのコア７２が形成されたものである。
コア７２は、光ファイバ５からの１つの光信号の入力を４つの出力に分岐して各ファイバ６ａ〜６ｄに出力するための光路を形成するものである。
【００２７】
各光ファイバ５、６ａ〜６ｄとスプリッタ部７は、互いの端面が当接するように接続され、基板２上に固定されている。
図３に、スプリッタ部７と光ファイバ５の接続部分における拡大断面図を示す。
【００２８】
図３に示すように、光ファイバ５はクラッド層に挟まれるようにしてコア５２が形成されている。ここでは便宜上、コア５２の下部、つまり基板２に接しているクラッド層を下部クラッド５１、コア５２の上部のクラッド層を上部クラッド５３とする。
【００２９】
スプリッタ部７は、下部クラッド７１及び上部クラッド７３間にコア７２が形成されている。各コア５２、７２は、それぞれの上部クラッド５１、７１及び下部クラッド５３、７３とは異なる屈折率となるように材料が調整されている。このように、コア５２、７２の周囲を屈折率の異なる材料により包囲することによって、コア５２、７２に送出された光を損なうことなく、光を伝達する光路を形成することができる。
【００３０】
光ファイバ５とスプリッタ部７間には各々のコア５２、７２を光学的に連結する光路として光導波路９が形成されているとともに、その周囲には光路形成材８が充填されている。光路形成材８は、光導波路９を形成するための材料が用いられ、例えば光硬化性樹脂等が適用可能である。
【００３１】
光導波路９は、光路形成材８により自己形成される光導波路である。例えば、光硬化性樹脂を光路形成材８として適用した場合、光路形成材８の一部に光を照射すると、照射強度が大きい光軸上から光重合反応により樹脂が硬化し、屈折率が増加する。硬化部と未硬化部の屈折率差により、伝搬光は徐々に光軸上に閉じこめられ、光路が形成されることとなる。このような導波路構造は照射光自身によって形成されることから、自己形成されるという。
【００３２】
光路形成材８は自己形成された光導波路９の屈折率が光ファイバ５のコア５２、スプリッタ部７のコア７２と略同等となるような材料が選択される。光ファイバ５、スプリッタ部７と光導波路９との境界における伝搬光の反射率を低減させるためである。
【００３３】
光ファイバ５、スプリッタ部７の端面は、基板２と直交する垂直軸に対して傾斜させて形成されている。光ファイバ５のコア５２、光導波路９、スプリッタ部７のコア７２における各屈折率は、各部の境界における光の反射を低減するため略同一に調整されるが、若干屈折率に差が生じる場合がある。その場合、屈折率差のため、図３に示すように光ファイバ５から入射した入射光Ｌ１は光ファイバ５と光導波路９の境界、光導波路９とスプリッタ部７の境界で反射光Ｌ３を生じ、スプリッタ部７への入射光Ｌ２は小さくなる。このとき、光ファイバ５及びスプリッタ部７の各端面が傾斜していることから入射光Ｌ１の入射角度は端面に対して垂直とはならない。反射光Ｌ３は入射角分だけ反射するため、反射光Ｌ３の進行方向をファイバ５のコア５２からずらすことができる。これにより、ファイバ５への戻り光を低減させることができる。
【００３４】
反射光による光損失の指標として反射減衰量がある。
反射減衰量とは、入射光Ｌ１に対する反射光Ｌ３の割合をｄＢ単位で表したものであり、反射減衰量の値が小さいほど、反射光Ｌ３の発生量が小さい、或いは反射光Ｌ３による戻り光の弊害が小さいことを示す。
一般に、接続する各光伝達手段、つまり光ファイバ５、スプリッタ部７の端面の傾斜角度を基板２と直交する垂直軸に対して８度としたとき、最も小さい反射減衰量を実現できることが実験的に知られている。
【００３５】
なお、上述した説明では、スプリッタ部７と光ファイバ５との接続部分を例に挙げたが、スプリッタ部７と各光ファイバ６ａ〜６ｄとの関係においても同様な構成とされている。すなわち、スプリッタ部７と各光ファイバ６ａ〜６ｄの接続部分では、光路形成材８及び光導波路９が設けられており、その端面は基板２と直行する垂直軸に対して傾斜して設けられている。
また、光スプリッタ１は双方向通信が可能であり、図３においては矢印Ｌ１〜Ｌ３により光の伝達方向を一方向のみ示しているが、その逆方向へも光は伝達される。
【００３６】
次に、図４を参照して、光スプリッタ１の製造方法について説明する。
まず、基板２上にスプリッタ部７を形成する。なお、基板２の端部には予めＶ溝２１が形成されていることとする。
初めに基板２上に下部クラッド７１層を形成する。次いで、その下部クラッド７１層上にコア７２の材料を塗布し、フォトリソグラフィにより１入力４出力の分岐構造を形成するコア７２以外のコア層を除去する。その上面へ上部クラッド７３層を形成する。
【００３７】
スプリッタ部７が形成されると、基板２の端部のＶ溝２１にスプリッタ部７と接続する光ファイバ５を載置し、図４（ａ）に示すように各々の端面を接続する。この互いに接続する端面を接続端面という。このとき、各接続端面は基板２の垂直軸に対し平行となるように形成されている。そして、接続した状態で光ファイバ５の側面を接着剤等により基板２に固定する。なお、接続した光ファイバ５及びスプリッタ部７間は密接状態となるが、厳密には図４（ａ）に示すように各部の接続端面間にはわずかに空気が介在することとなる。
【００３８】
次いで、接続した光ファイバ５及びスプリッタ部７の接続端面をダイサーによりダイシング（溝入れ加工）し、図４（ａ）に示す点線で囲まれる部分を切削する。このとき、光ファイバ５及びスプリッタ部７の切削面が基板２と直交する垂直軸に対して傾斜するようダイシング条件が調整される。傾斜角度は、予め実験的に求めた最良のものを選択すればよい。上述したように、基板の垂直軸に対して８度傾斜させることが一般的に知られている。
【００３９】
接続端面を切削した後の状態を図４（ｂ）に示す。
図４（ｂ）に示すように、切削により光ファイバ５とスプリッタ部７間には間隙ｆが生じている。なお、図４（ａ）、４（ｂ）では光ファイバ５及びスプリッタ部７のみならず、基板２の一部が切削されているが、これは基板２の厚みに対して光ファイバ５及びスプリッタ部７の厚みは非常に小さく、実際のダイシング精度からいって切削を光ファイバ５等のみにとどめることはできず、基板２まで切削するであろうという事情を考慮したものである。コア５２、７２部分の接続端面を切削できれば本発明の作用効果は達成できるので、精密なダイシングを行うことができる環境下であれば、そのような切削を行えばよい。
【００４０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、光ファイバ５とスプリッタ部７間に設けられた間隙ｆに光路形成材８が充填される。ここでは、光路形成材８としてある特定の波長光に対する光硬化性を有する樹脂を適用したこととする。間隙ｆの幅（光ファイバ５とスプリッタ部７間の距離）はダイシングブレード幅であるので、光路形成材８は容易に充填することができる。
【００４１】
充填した光路形成材８を乾燥させた後、光ファイバ５及びスプリッタ部７の両方に特定波長光（例えば赤外光）を入射する。光路形成材８は特定波長光（例えば赤外光）が照射された部分が硬化するので、光ファイバ５のコア５２に接する部分と、スプリッタ部７のコア７２に接する部分から徐々に硬化し、当該硬化部分は、図４（ｄ）に示すようにコア５２とコア７２間を光学的に連結する光導波路９を形成することとなる。すなわち、光路形成材８は硬化するとその硬化部分の屈折率が上昇するので、硬化部分と未硬化部分との屈折率差により、伝搬光が硬化部分内に閉じこめられるようになり、光路が形成されるものである。光導波路９は、その屈折率がコア５２、７２と略同等となるように光路形成材８の材料が選択されている。
【００４２】
光ファイバ６ａ〜６ｄとスプリッタ部７との光路結合部分においても、上記と同様の形成方法により光路結合を行う。そして、各光ファイバ５、６ａ〜６ｄ上にカバー３、４を設置し、その位置を固定すると、光スプリッタ１が完成する。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、光ファイバ５、６ａ〜６ｄとスプリッタ部７の各光伝達手段間の光路結合部分において、各々のコアに光学的に連結する光導波路９を形成するので、光伝搬の際に光路結合部分において光の反射が発生するのを抑制し、反射減衰量（ＲＬ）を低減させることができる。
【００４４】
さらに、各光伝達手段の接続端面を基板２の垂直軸に対して傾斜させるので、光伝達手段と光導波路９との境界で反射が生じた場合でもその反射光が入射側の光伝達手段へ進入しないよう、抑制することができる。
【００４５】
また、光導波路９は、光路結合する両端の光伝達手段側から光路形成材８に光を照射することにより自己形成されるので、各光伝達手段のコアを直接連結する最適な光路を形成することができる。スプリッタ部７と光ファイバ５、６ａ〜６ｄの光路を結合する際には、Ｖ溝２１によってパッシブアライメントにより光路結合を行うことが可能であるが、Ｖ溝２１自体の精度が不十分だったり、アライメント時の誤差により光軸ズレが生じる場合が考えられる。また、本実施形態の光スプリッタ１は、同一基板上２に光ファイバ５、６ａ〜６ｄを搭載する集積型であるが、この集積型において各光伝達手段の接続端面に傾斜を設けるためには、光ファイバ５、６ａ〜６ｄを基板２上に配置した後に切削することとなるが、この切削の際に光ファイバ５、６ａ〜６ｄの光軸がずれることが考えられる。しかしながら、前述のように光導波路９は各光伝達手段のコアを直接連結するよう自己形成されるので、アライメント時に光軸ズレが生じている場合でも、光導波路９によりその光軸ズレを解消することができる。
【００４６】
なお、本実施形態は、本発明を適用した好適な一例であり、これに限定されない。
例えば、上記説明では、集積型の光スプリッタ１に本発明を適用した例を説明したが、２つの光伝達手段間で光路結合部分があるのであれば集積型に限らず、その他の形式の光スプリッタ、或いはコネクタ等の他の光部品においても適用することが可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、光路結合部分において光導波路９を形成した例を説明したが、光路結合部分に各光伝達手段のコアと略同等の屈折率を有する光屈折媒質を充填するのみとしてもよい。この場合でも、コアと光屈折媒質との境界における光の反射率を抑制することが可能である。
【００４８】
また、接続する光伝達手段の接続端面を切削していたが、密接状態であっても各光伝達手段間には僅かに間隙が存在するので、ここに光路形成材８を充填し、光導波路９を自己形成することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施形態における光スプリッタの外観図である。
【図２】図１の基板に設けられているＶ溝を示す斜視図である。
【図３】図１の光ファイバ及びスプリッタ部の接続部分における断面図である。
【図４】図３に示した光ファイバ５とスプリッタ部７の接続部分を形成する方法を説明する図である。
【図５】（ａ）は従来型の光スプリッタを示す図であり、（ｂ）は集積型の光スプリッタを示す図である。
【図６】（ａ）は各光伝達手段の接続端面をフラットにした場合の入射光の反射について説明する図であり、（ｂ）は各光伝達手段間の接続端面を基板に対して傾斜させた場合の入射光の反射について説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    光スプリッタ
２    基板
５、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ    光ファイバ
５１    下部クラッド
５２    コア
５３    上部クラッド
７    スプリッタ部
７１    下部クラッド
７２    コア
７３    上部クラッド
８    光路形成材
９    導波路
【図１】
2007178602.tif 000003
【図２】
2007178602.tif 000004
【図３】
2007178602.tif 000005
【図４】
2007178602.tif 000006
【図５】
2007178602.tif 000007
【図６】
2007178602.tif 000008