(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体素子に光結合させる光ファイバ体をフェルール内に収容して成る光デバイスであって、
前記光ファイバ体は前記フェルールに形成した凹部で２つに分断されたコアレスファイバを含む複数の光ファイバを縦列接続して成り、
前記フェルールに形成した凹部内に光学素子を配設するとともに、該光学素子の底面と前記凹部の底面とを固定用接着部材で接着し、且つ前記光学素子の光入出射面と前記凹部との間に前記固定用接着部材よりガラス転移点温度が低い充填用接着部材を充填したことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記充填用接着部材のショア硬度が前記固定用接着部材より低いことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記光ファイバ体は、前記光半導体素子に光結合させる側から、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、２つに分断されたコアレスファイバ、マルチモードファイバ、シングルモードファイバの順に配設されて成ることを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記光ファイバ体は、前記光半導体素子に光結合させる側から、マルチモードファイバ、２つに分断されたコアレスファイバ、マルチモードファイバ、シングルモードファイバの順に配設されて成ることを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記充填用接着部材の表面に耐湿コートを施したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信機器，センサー等に使用される光モジュールに搭載され、光モジュール外部からの反射戻り光を遮断する、光アイソレータと光学系を一体化した光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の光源に用いられるレーザーダイオード（以下、ＬＤともいう）は、出射した光がある箇所で反射し、再びＬＤの活性層に戻ると発振状態が乱れ、出射パワーの変動や波長ずれ等が生じ、これにより信号が劣化する。
【０００３】
このような反射戻り光の問題を防止するために、通常、ＬＤは光を一方向のみに透過させる光アイソレータと同じパッケージ内に搭載され、光モジュールの一種であるＬＤモジュールを構成している。
【０００４】
特に、アナログ信号は上記反射戻り光によって劣化し易く、また、高密度な信号ほど反射戻り光の影響を受け易いため、ＣＡＴＶ等のアナログ伝送データの増加、大容量化、高速化に伴い、光アイソレータは不可欠な構成要素となってきている。
【０００５】
以下に、光アイソレータの一般的な動作について簡単に説明する。図９に示すように、光アイソレータ４は二つの偏光子１９ａ、１９ｂでファラデー回転子２０を挟むようにして構成されている。このような構成において、順方向光２２はそのまま透過し、逆方向光２３は遮断される。なお、ファラデー回転子２０は外部から磁界を印加することでファラデー効果を得るものと、自発磁化により外部磁界なしでファラデー効果を持つものがあるが、ここでは特に磁界を印加するための磁石は図示しないものとする。
【０００６】
次に、従来のＬＤモジュールの一例について説明する。図１０に示すように、ＬＤモジュールＪ１は、パッケージ１８内に少なくともＬＤ１５、レンズ６ａ、６ｂ、光アイソレータ４、シングルモードファイバ１の一端部等が収納されている。なお、図中１６は受光素子（以下、ＰＤともいう）、１７はペルティエクーラー、３２は光ファイバ余長部を保護するためのラバーブーツである。また、１２は気密窓であり、パッケージ１８内部の気密を損なうことなく光線を通す機能を有している。
【０００７】
ＬＤ１５から出射された光は、レンズ６ａでコリメートされ光アイソレータ４を通過し、レンズ６ｂで集光されシングルモードファイバ１に入射される。全体は外部の環境から遮断するためパッケージ１８に内蔵される。レンズ６ａ、６ｂにはボールレンズ、両凸レンズ、非球面レンズ、グレイデッドインデックスレンズ（以下ＧＲＩＮレンズという）等が用いられる。
【０００８】
このような光モジュールＪ１では、光アイソレータ４、レンズ６ａ、６ｂ等は独立した部品として、それぞれが別々にホルダーに固定された後にアライメントされるので、部品点数が多く調整も煩雑で、大型化するといった問題があった。
【０００９】
このような問題を解決し、光モジュール全体を小型化して、アライメントを容易にするために、図１１に示すように、ファイバスタブ型光デバイスＳ１が提案されている（特開２００１−４４５５３号公報を参照）。
【００１０】
このファイバスタブ型光デバイスＳ１は、フェルール３内にモードフィールド径が異なる複数の光ファイバを収容して成り、フェルール３にモードフィールド径が最大の光ファイバを２つに分断する凹部７を形成するともに、凹部７内に光アイソレータ４を配設した構成を有するものである。
【００１１】
フェルール３内に収容されるファイバは、モードフィールド径１０μｍのシングルモードファイバ１ａ、モードフィールド径を１０μｍから４０μｍに拡大するレンズ効果をもったＧＩ（グレイデッドインデックス）ファイバ２ａ、モードフィールド径４０μｍのコア拡大ファイバ１０、ＧＩファイバ２ｂ、シングルモードファイバ１ｂの順に融着され固定する。これにより、モードフィールド径を１：４に変換し、シングルモードファイバ１ａ，１ｂとコア拡大ファイバ１０を高効率で結合する。フェルール端面から数百μｍ突出することになるが端面を研磨により成形する。
【００１２】
このようなコア拡大ファイバは、焦点ずれ（光軸と平行方向でコア拡大ファイバどうしの距離に相当）のトレランスが大きいため、光ファイバどうしを離して、その間に光アイソレータ等の光学素子を設置しても結合損失が少ないという利点がある。
【００１３】
また、このようなコア拡大ファイバは、一般的なシングルモード光ファイバを局所的に加熱して作られる。シングルモード光ファイバを加熱し、コアにドープされているＧｅ等のドーパントを拡散させ、ドーパントの拡散領域を広くするとともに比屈折率差を小さくしている。コア拡大ファイバは、熱によるドーパントの拡散のため、コアの拡大と比屈折率差の低下が同時に起こり、自動的にｒ×（Ｄ）1/2が一定に保たれる。ここで、ｒは光ファイバのコアの半径、Ｄはコアとクラッドの比屈折率差、ｒ×（Ｄ）1/2は規格化周波数に比例する量であり、これが一定ならばシングルモードのまま、モードフィールド径が拡大できる。
【００１４】
図１２にコア拡大ファイバを用いた光結合の特性を示す。横軸にファイバ間の距離（＝コア拡大部に形成する凹部の幅）、縦軸に光の結合損失を示す。ｗはそれぞれのモードフィールド径（以下、ＭＦＤと記述）を示し、各曲線に対応する。なお、光の波長は光通信で一般に使われる１．３１μｍとし、凹部（ファイバ間）は空気（屈折率ｎ＝１）で満たされていることとした。ＭＦＤが１０μｍのコアを拡大していない場合は、ファイバ間距離が７０μｍで１ｄＢ以上の損失があるのに対し、ＭＦＤが４０μｍの場合は、ファイバ間が８００μｍでも損失が１ｄＢ以下であることがわかり、明らかに結合特性が改善されることがわかる。
【００１５】
ここでＧＩファイバとは、ファイバの中心軸から徐々に屈折率が下がるような軸対称の屈折率分布を持つ光ファイバであり、一般にはマルチモード伝送用に用いられている。ほとんどのＧＩファイバはほぼ２乗の屈折率分布を持つ。この屈折率分布はＧＲＩＮレンズと同様にレンズ効果をもつため、適当な屈折率分布のＧＩファイバを適切な長さで用いれば結合光学系を構成することができる。また、ＧＩファイバの特性を示すパラメータとしては、クラッドとコア中心の屈折率差Δ、コア径Ｄ、収束パラメータＡがある。
【００１６】
さらに、ＧＩファイバ中の光線は図１３に示すようなサインカーブの挙動を示すため、その長さをその光線挙動の周期に対応させてピッチ（Ｐ）で表す。図１３の横軸はピッチを表し、縦軸はＧＩファイバ内での光線の位置を示し、光が最も広がった個所を１として相対的に図示したものである。なおＰ＝１はサインカーブの１周期（２π）に相当する。幾何光学的に点光源から入射した光がコリメート光といわれる条件になるのはＰ＝０．２５＋０．５×ｍであり、再度、点に収束するのはＰ＝０．５＋０．５×ｍ（ｍは整数）である。すなわち０．５Ｐごとに同一の挙動を示す。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の光モジュールＪ１では部品点数が多く調整も煩雑で、大型化するといった問題があった。また、この点を改善するために提案された光デバイスＳ１では全体を小型に集約することが可能であり、予め光学的に調整された光ファイバの間に光アイソレータを挿入し、作製するため、アライメントが容易で工数が非常に少なく、これを用いた光モジュールも小型で、容易に構成できるという利点があった。
【００１８】
しかし、光デバイスＳ１では、フェルール３に形成した凹部７に光アイソレータ４を接着部材８により固定している。一定の温度、湿度状態での使用であれば、接着部材８は屈折率と光透過率等の光学特性、接着強度で選定すれば良い。実際には、光デバイスＳ１を用いるような分野では−４０℃〜８５℃の幅広い温度範囲で、動作、保存が求められており、厳しい信頼性が要求される。
【００１９】
さらに、接着部材の硬化による収縮、温度変動による膨張、収縮は接着部材層の厚さが比較的薄い（１０μｍ以下）場合では影響は少ないが、厚くなるほど大きな応力を蓄積し、信頼性や、光学的歪に影響を及ぼす。
【００２０】
光デバイスＳ１では、フェルール３に形成した凹部７にアイソレータ等の光学素子４を設置し、隙間に接着部材８を充填するが、光学素子の厚みの公差、凹部の加工公差、凹部内で光学素子４の位置調整することを考慮して、光学素子の厚さより数十μｍ〜数百μｍ大きな凹部を形成する必要がある。
【００２１】
特に光アイソレータは前述のようにファラデー回転子を２枚の偏光子で挟むように構成されているが、例えば波長１３１０μｍ用の光アイソレータでは偏光子が２００±５０μｍ、ガーネットが３１０±３０μm、の寸法であり、公差の最大値の合計は１００μm以上になる。従ってアイソレータチップ厚さの設計値の合計７１０μｍに対して実際は９００μｍ程度の凹部を形成することになる。
【００２２】
凹部の中央にアイソレータを設置した場合、アイソレータの片面側に最大で９０μｍ程度の隙間が生じるが、ここに接着部材を充填するので、最大で９０μｍ程度の接着層の厚みが生じることになる。隙間が大きいほど、熱膨張係数は一定でも、収縮の絶対量は大きく、充填された部位の接着部材と各部材の界面に発生する応力は大きくなる。
【００２３】
従って、光路上のすき間に充填するという特殊な構造の場合は、光学素子の固定と、すき間の充填、応力の吸収緩和（熱による歪が発生し、変形、破損の可能性があるばかりでなく、応力複屈折が発生するため、外観上の変形が顕著でなくても光学特性は大きく変化している場合がある）、さらには屈折率のマッチング、光透過性に加え、−４０〜８５℃の範囲で長期に安定した多くの機能が必要とされる。一般に接着部材はガラス転移点温度（Ｔｇ）が高いほど、耐熱性、信頼性が高いとのイメージがある。しかし、光学素子の位置移動や角度ズレは光学特性を変化させるため、強固に接着した方が良いが、隙間無く充填し各部材の膨張収縮を吸収するためには伸縮性や弾性が必要になるという矛盾する要素を含む。このような多様な機能を要求される接着に対し言及しているものは少ない。
【００２４】
そこで本発明は、上述の諸問題を解消し、小型で集約され、受発光素子とのアライメントが容易で光モジュールに好適な光デバイスであって、長期信頼性に優れた光デバイスを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光デバイスは、  光半導体素子に光結合させる光ファイバ体をフェルール内に収容して成る光デバイスであって、前記光ファイバ体は前記フェルールに形成した凹部で２つに分断されたコアレスファイバを含む複数の光ファイバを縦列接続して成り、前記フェルールに形成した凹部内に光学素子を配設するとともに、該光学素子の底面と前記凹部の底面とを固定用接着部材で接着し、且つ前記光学素子の光入出射面と前記凹部との間に前記固定用接着部材よりガラス転移点温度が低い充填用接着部材を充填したことを特徴とする（基本構成）。
【００２６】
また特に、前記充填用接着部材のショア硬度が前記固定用接着部材より低いことを特徴とする。特に、ショア硬度で４０以下であって、かつガラス転移点温度が本光デバイスの使用温度下限より低いこととする。また、固定用接着部材のガラス転移点温度が５０℃以上とするとよい。
【００２７】
また、上記基本構成において、前記光ファイバ体は、前記光半導体素子に光結合させる側から、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、２つに分断されたコアレスファイバ、マルチモードファイバ、シングルモードファイバの順に配設されて成ることを特徴とする。
【００２８】
また、上記基本構成において、前記光ファイバ体は、前記光半導体素子に光結合させる側から、マルチモードファイバ、２つに分断されたコアレスファイバ、マルチモードファイバ、シングルモードファイバの順に配設されて成ることを特徴とする。
【００２９】
また、上記いずれかの構成において、前記充填用接着部材の表面に耐湿コートを施したことを特徴とする。特に透湿率が１％以下の耐湿コートとするとよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態について図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において同一部材については、同一符号を付し説明を省略するものとする。
【００３１】
図１に示すように、本発明の光デバイスＳ２は、フェルール３内に、シングルモードファイバ１ａ、ＧＩファイバ２ａ、凹部７により２つに分断されたコアを持たないコアレスファイバ５、ＧＩファイバ２ｂ、シングルモードファイバ１ｂを順に順列に接続した光ファイバ体Ｆ１（図２（ｄ）を参照）を収容してなる。フェルール３から突出したシングルモードファイバの一端は、光受発光素子と結合するために先球９が加工されており、他端はシングルモードファイバを一定長備えた形の所謂ピグテイル形状としている（図示せず）。フェルール３内で分断されたファイバは、凹部７内に配設した光学素子（例えば、光イソレータ４、波長フィルタ、光減衰器等）介して光接続させるようにしている。
【００３２】
なお、上記コアレスファイバ５の長さは２つのＧＩファイバによるビームスポットが中央で一致するように調整されている。そして光アイソレータ４は底部を固定用接着部材８ａで接着した後に、凹部７の隙間に充填用接着部材８ｂを充填し硬化している。
【００３３】
具体的には、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、ＭＦＤが例えば１０μｍの第１のシングルモードファイバ１ａ、Ｐ（ピッチ）＞０．２５の第１のＧＩファイバ２ａ、ＧＩファイバ２ｂから出射される光のビームウエストとＧＩファイバ２ａの出射端面の距離をｄとして、長さ２ｄのコアレスファイバ５、第１のＧＩファイバ２ａと同じ長さの第２のＧＩファイバ２ｂ、伝送用シングルモードファイバ１ｂを縦列に接続し、第１のシングルモードファイバ１ａの先端を先球９に加工し光ファイバ体Ｆ１とした。さらに、図２（ｅ）に示すように、例えば直径１．２５ｍｍ，長さ１２ｍｍ程度のフェルール３の貫通孔３ａに光ファイバ体Ｆ１を挿入し、固定する。
【００３４】
さらに、図２（ｆ）に示すように、コアレスファイバ５の部分で貫通孔３ａを横切るように幅９００μｍ程度の凹部７を形成する。第２のシングルモードファイバ１ｂはフェルール３の後端面３ｃが一致するように研摩されるか、そのままファイバの余長をもったピグテイル形状にされる。そして、この凹部７内に、偏光子１９ａ，１９ｂとファラデー回転子２０を一体成形後、切断して作製した光アイソレータ４を設置するとともに、その底部を固定用接着部材８ａにて接着し、光アイソレータ４の偏光子１９ａ，１９ｂの光入出射面とコアレスファイバ５の一端部との隙間に屈折率をコアレスファイバ５に整合させた透光性の充填用接着部材８ｂを設ける。なお、前述のようにここでは磁界印加手段は省略する。また、光アイソレータ表面は反射量０．２％以下の反射防止膜が形成されているものとする。なお、固定用接着部材はアクリル系の接着部材でＵＶと熱併用型接着部材（ガラス転移点７５℃、ショア硬度７５、硬化収縮率０．３％、熱膨張係数５×１０-5のものを用いた。一方充填用接着部材にはエポキシ系のＵＶ、熱併用型接着部材（ガラス転移点温度−６３．９℃、ショア硬度２９、硬化収縮率１．２％）を用いた。
【００３５】
また、ＧＩファイバ端面に点光源があったときのコリメート条件はＰ＝０．２５だが、実際に結合効率が最も高いのは２つのＧＩファイバからのビームウェストが一致する場合である。Ｐ＝０．２５ではビームウェストはちょうどＧＩファイバの出射端面に位置することになり、ＧＩファイバ間に光学素子を挟む場合はビームウェストは一致しない。従ってＧＩの出射端面から離れた位置にビームウェストを形成するためにはＰ＞０．２５の条件が必要になる。
【００３６】
シングルモードファイバ１ａの先球部９から入った光は、第１のＧＩファイバ２ａによってビーム径を拡大され、コアレスファイバ５の中央でビームウェストをもつビームとなって光アイソレータ４を通過し、再びコアレスファイバ５内を通過し、ＧＩファイバ２ｂによりビーム径を１０μｍに収束させられ第２のシングルモードファイバ１ｂに伝播する。この光デバイスＳ２は、後端においてはシングルモードファイバを一定長備えた形の所謂ピグテイル形状としている（図示せず）。または、フェルール３の後端部を研磨して、フェルール３と同一形状で、中心部に伝送用のシングルモード光ファイバを保持したフェルールをもつコネクタと接続される構造にしても良い。
【００３７】
かくして本発明によれば、伝送路中に光学素子を挿入する構成であっても、ほぼアライメントフリーとなる。また、ＧＩファイバを用いているが焦点距離はコアレスファイバ５の長さで調整済みで光ファイバ体組み立て時点で保証されており、素子実装後に調整する必要がない。これは工程の簡略化ばかりでなく、工程の初期段階で、即ち光学素子等を固定する前に結合効率の不具合が確認できるため、工程トータルの効率化と不良による損害を大幅に減らすことが可能になる。
【００３８】
さらに加えて、−４０℃から８５℃までの温度範囲で安定した作動、保存が可能な信頼性の高い光デバイスとすることができる。
【００３９】
また、ここでは光ファイバを分断する凹部内に特に光アイソレータを用いる例を示したが、波長板や波長フィルターといった他の光学素子でも適用できるのは言うまでもない。
【００４０】
【実施例】
以下に、本発明のより具体的な実施例を説明する。
【００４１】
〔例１〕
以下のような実験を行い、接着部材の諸特性から、最適な条件を見出した。なお接着部材は１２種類をテストした。それぞれ、ガラス転移点、硬化収縮率、熱膨張係数、ショア硬度に着目したが、それぞれは独立して調整可能ではなく、例えば、ガラス転移点温度のみ異なり、他の特性が同一というような接着部材は実際上存在しないため、相互比較試験となる。
【００４２】
図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、ＭＦＤが約１０μｍの石英系シングルモードファイバ１ａの先端に、Δ＝０．８５％、コア径が１０５μｍ、収束パラメータＡ＝３．３７×１０-6μｍ-2、ＧＩファイバ２ａを放電加工により融着し、Ｐ＝０．２５８（６５３μｍ）になるようＧＩファイバ２ａを切断した。
【００４３】
周囲の媒質がｎ＝１．４６（コアレスファイバ５の屈折率に相当）であれば、ＧＩファイバ２ａの端面１５から、このＧＩファイバで形成される出射光のビームウェストまでの距離は５５０μｍとなる。
【００４４】
次に図２（ｂ）に示すように、ｎ＝１．４６の屈折率をもつコアレスファイバ５をＧＩファイバ２ａに放電加工により融着し、１１００μｍの長さで切断した。次いで図２（ｃ）に示すように、ＧＩファイバ２ａと同じＧＩファイバ２ｂ、シングルモードファイバ１ｂをこの順に融着接続し、最後に図２（ｄ）のようにシングルモードファイバ１ａの一端に放電加工によりＲ＝１２μｍの先球部９を形成した。
【００４５】
次に図２（ｅ）のように、直径１．２５ｍｍ，長さ１２ｍｍのジルコニアフェルール３の貫通孔３ａに挿入固定した。固定にはエポキシテクノロジー社製熱硬化型エポキシ接着部材エポテック３５３ＮＤを用いた。さらに、コアレスファイバ５の部分で貫通孔３ａを横切るように幅１ｍｍの凹部７を形成した。なお、この加工にはＤＩＳＣＯ製ダイサーブレードＳＤＣ３２０Ｒ１０ＭＢ０１を用いた。
【００４６】
そして、図２（ｆ）に示すように、この凹部７内において、偏光子１９ａ，１９ｂ，ファラデー回転子２０を一体成形後、切断して作製した光アイソレータ４を設置した。
【００４７】
ここで光アイソレータ４を接着固定するにあたり、まず１種類の接着部材８で全体を充填し、−４０℃３０分、８５℃３０分、温度変化時間５分の計７０分１サイクルの温度サイクル試験に投入し、接着部材の外観上、剥離の有無を判定した。図６にその結果を示す。サンプル数は各１１個とし、接着部の端部に剥離が入ったものも不合格とした。○は合格で×は不合格の接着部材である。図中の点線は実用上の動作温度の範囲であって温度サイクル条件の範囲（−４０℃〜８５℃）を示すが、温度サイクル条件の下限よりガラス転移点温度の低い値のものが合格で（図中Ａ，Ｂ）、あとは全て少量であっても剥離が生じている。また図中Ｃから、ガラス転移点温度が−４５℃近傍であってもショア硬度が高いと不合格であることが判明した。
【００４８】
これは、温度サイクルによって各部に膨張収縮が生じるが、接着力が強固であっても膨張収縮による力が（隙間が大きい為に）接着力を上回ったためである。ガラス転移点以上では接着部材では伸縮性が大きくなり、応力を緩和できる。また、動作温度範囲よりガラス転移点温度が下回った方が良いが、硬度が高いと応力の緩和にも限度が生じる。従ってガラス転移点、硬度とも低い方が、温度サイクルに対する耐剥離性に優れる。ただし、このような接着部材は所謂「柔らかい」ことを意味しており、光学素子の位置を強固に固定する機能は弱くなる。
【００４９】
そこで次に、フェルール３の凹部７の底部を一種類の接着部材８のみで固定し前述の温度サイクルと同様の条件で１００サイクル後の挿入損失の変動を確認した。サンプル数は各１１個とし、変動の基準値は±０．３ｄＢ、１１個中１個でも基準値をはずしたものは不合格とした。図７にその結果を示す。同様に○が合格で×が不合格である。ガラス転移点温度５０℃以下ではほとんど不合格である。また線膨張係数は低いほど良く、６×１０-5（℃-1）以下がさらに好適であることが判る。すなわち図中Ｆ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌである。
【００５０】
以上から、光学素子の位置固定と充填では全く適する接着部材が異なり、単一の接着部材では、光学特性の変動量と、温度サイクルによる耐剥離性の両者を満たすものがないことが判った。
【００５１】
そこで、図１に示すように、光アイソレータ４とフェルール３の凹部７の底部を接着するための固定用接着部材８ａと隙間に充填する充填用接着部材８ｂをそれぞれに好適なものにすることで改善を図った光デバイスＳ２を構成した。図１の全体の横方向断面に加え、図５に凹部７近傍の拡大断面を示す。光ファイバ体は前述と同様にシングルモードファイバ１ａ、ＧＩファイバ２ａ、コアレスファイバ５、ＧＩファイバ２ｂ、シングルモードファイバ１ｂを縦列に放電融着加工にて接続し構成した。この光ファイバ体をジルコニアフェルール３に接着固定し、コアレスファイバ５を横切るように凹部７を形成した。その後、偏光子１９ａ、１９ｂとファラデー回転子２０からなる光アイソレータ４を接着する。ここで固定用接着部材に８ａ前述の実験にて使用したＩ（アクリル系の接着部材でＵＶと熱併用型、ガラス転移点７５℃、ショア硬度７５、硬化収縮率０．３％、熱膨張係数５×１０-5）を、充填用接着部材８ｂとして前記実験でのＡ（エポキシ系熱硬化型接着部材、ガラス転移点温度−６３．９℃、ショア硬度２９、硬化収縮率１．２％）を用いた。接着部材８ａとしてＩを凹部７に滴下後、光アイソレータ４を設置し、１００Ｔｏｒｒ以下で１０分、真空吸引し、１０分常圧放置して脱泡を行った。その後ＵＶ光を３００ｍＷ／ｃｍ2の強度で２０秒照射し、仮固定した。さらに光アイソレータ４と凹部７の隙間に充填用接着部材８ｂとしてＡを充填し、再び前記と同一条件にて脱泡を行い、９０℃３時間熱硬化した。
図８（ａ）にこのようにして構成した光デバイスＳ２の温度サイクルによる挿入損失変動を示す。なお、初期値を０として、実験と同様に−４０〜８５℃にサイクルを用いた。温度サイクル５００サイクルと超えるまで、変動量は±０．３ｄＢ以内で全く問題ない。また、外観上の剥離も全く見られない。さらに、図８（ｂ）に示すように、アイソレーション値も±１ｄＢを超えることなく安定して３５ｄＢ以上を示した。
【００５２】
以上のように、固定用接着部材と充填用接着部材を異なる特性をもつものの組み合わせにすることにより、相反する要求特性を満たし、信頼性の高い光デバイスとすることができた。
【００５３】
なお、光アイソレータ４は、偏光子１９ａ，１９ｂ（厚さ２００μｍ、屈折率１．５）、ファラデー回転子２０（磁性ガーネット、厚さ３１０μｍ、屈折率２．２）から成り、各々の光透過面は反射防止膜を形成した後に、エポキシ系の透光性の接着部材（例えばエポキシテクノロジー社製熱硬化型接着部材エポテック３５３ＮＤ）で接合されている。なお、光アイソレータ４は１０ｍｍ角以上の大型の素子で一括アライメントを行い接着した後に、４００μｍ角に切断されている。厚さは７１０μｍとなる。また、ここでは自発磁化型のガーネットを用いるため磁石は不要である。
【００５４】
なお、本発明の光デバイスＳ２においては、ＬＤモジュールに実装する際に、ＬＤ側のコア拡大ファイバの端面は、反射を防ぎ結合効率も同時に向上させるため先球部９としているが、光モジュールの設計によっては、レンズを設けても良い。
【００５５】
〔例２〕
次に光ファイバ体を前記実施例１とは別の光ファイバを用いて構成した例を示す。図４を用いて説明する。光ファイバ体は７９００μｍの長さのＧＩファイバ２ａ、１６００μｍのコアレスファイバ５、７８１μｍのＧＩファイバ２ｂ、シングルモードファイバ１ｂを縦列に接続してなる。なお、ＧＩファイバ２ｂはＰ＝０．２７５にすることによりコアレスファイバ長１６００μｍを可能にしている。ＧＩファイバ２ａは約２．５ピッチ＋０．２７５ピッチになっており、先球９は半径２０μｍの曲面を放電加工にて形成している。なお、前述したように、ＧＩファイバは０．５ピッチ毎に同様の集光特性を示す為、本実施例ではＰ＝０．２７５のＧＩファイバでコアレスファイバを挟んだものと等しくなっている。丁度２．５ピッチの差になっていないのはシングルモードファイバ無しに先球が存在するため、補正されているからである。
【００５６】
このようにして形成した光ファイバ体をフェルール３に挿入固定し、コアレスファイバ５を分断するように凹部７を形成し、その後、偏光子１９ａ、１９ｂとファラデー回転子２０からなる光アイソレータ４を接着する。ここで固定用接着部材に８ａ前述の実験にて使用したＩを、充填用接着部材８ｂにＡを用いた。接着部材８ａとしてＩを凹部７に滴下後、光アイソレータ４を設置し、１００Ｔｏｒｒ以下で１０分、真空吸引し、１０分常圧放置して脱泡を行った。その後ＵＶ光を３００ｍＷ／ｃｍ2の強度で２０秒照射し、仮固定した。さらに光アイソレータ４と凹部７の隙間に充填用接着部材８ｂとしてＡを充填し、再び前記と同一条件にて脱泡を行い、９０℃３時間熱硬化し、光デバイスＳ３とした。
【００５７】
本発明のように、先球９をシングルモードファイバを用いずに直接形成すれば、シングルモードファイバとＧＩファイバの融着点が１点減少し、工数や部品点数が減るばかりか融着を原因とする不良率を下げることが可能になる。温度サイクル等の外部環境に対する信頼性は実施例１と同様優れたものとすることが可能である。
【００５８】
〔例３〕
さらに別の実施例を図５の凹部近傍拡大図を用いて示す。光ファイバ体は前述の実施例１若しくは実施例２と同様に形成し、フェルール３に接着固定した。その後コアレスファイバ５を横切るように凹部７を形成し、偏光子１９ａ、１９ｂ、ファラデー回転子２０からなる光アイソレータ４を設置した。なお、接着は前述の実施例１と同様に、凹部７底部には固定用接着部材８ａを用い、凹部７と光アイソレータ４の間にできる隙間には充填用接着部材８ｂを用いた。
【００５９】
８ａにはアクリル系の接着部材でＵＶと熱併用型接着部材（ガラス転移点７５℃、ショア硬度７５、硬化収縮率０．３％、熱膨張係数５×１０-5のものを用いた。一方充填用接着部材８ｂにはエポキシ系のＵＶ、熱併用型接着部材（ガラス転移点温度−６３．９℃、ショア硬度２９、硬化収縮率１．２％）を用いて光デバイスＳ４を作製した。
【００６０】
その後、さらにその外周部に耐湿コート１１を被覆した。具体的には耐湿コートは透湿率０．４％以下のＵＶ硬化型のエポキシ樹脂で、外周に塗布したあと、２００ｍＷ／ｃｍ2の強度のＵＶ光（メタルハライドランプ）で４０秒照射し、硬化させた。この光デバイスは前述と同様の−４０℃〜８５℃の温度サイクルにおいて１５００サイクル以上で挿入損失の変動量を０．３ｄＢ以下にすることができた。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光デバイスよれば、以下の顕著な効果を奏することができる。
【００６２】
請求項１の光デバイスによれば、光ファイバ体はフェルールに形成した凹部で２つに分断されたコアレスファイバを含む複数の光ファイバを縦列接続して成り、フェルールに形成した凹部内に光学素子を配設するとともに、該光学素子の底面と凹部の底面とを固定用接着部材で接着し、且つ光学素子の光入出射面と凹部との間に固定用接着部材よりガラス転移点温度が低い充填用接着部材を充填したので、小型でアライメントが容易でかつ正確に行なうことができ、また光学素子の位置変動が生じにくく安定であり、しかも接着部材の剥離のない長期信頼性に優れた光デバイスを提供できる。
【００６３】
また、請求項２の光デバイスによれば、充填用接着部材のショア硬度が固定用接着部材より低いので、温度サイクルに対する耐剥離性に優れた光デバイスを提供できる。
【００６４】
また、請求項３の光デバイスによれば、光ファイバ体は、光半導体素子に光結合させる側から、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、２つに分断されたコアレスファイバ、マルチモードファイバ、シングルモードファイバの順に配設されて成るので、バルクのレンズを用いずにファイバの長さのみで光学調整が可能で、容易に結合効率の優れた光学系を提供できる。
【００６５】
また、請求項４の光デバイスによれば、光ファイバ体は、光半導体素子に光結合させる側から、マルチモードファイバ、２つに分断されたコアレスファイバ、マルチモードファイバ、シングルモードファイバの順に配設されて成るので、上記構成より融着点とファイバ点数が少ないので、さらに簡便・小型で結合効率の優れた光デバイスを提供できる。
【００６６】
さらに、請求項５の光デバイスによれば充填用接着部材の表面に耐湿コートを施したので、より長期信頼性に優れた光デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光デバイスＳ２を模式的に説明する断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る光デバイスの作製工程を模式的に説明する断面図である。
【図３】本発明に係る光デバイスＳ２の溝部近傍の拡大した断面図である。
【図４】本発明に係る光デバイスＳ３の実施例を示すと断面図である。
【図５】本発明に係る光デバイスＳ４を模式的に説明するための断面図である。
【図６】各接着部材の特性と温度サイクル後の剥離結果の関係を説明する為のグラフである。
【図７】各接着部材の特性と温度サイクル後の挿入損失変動の関係を説明する為のグラフである。
【図８】本発明に係る光デバイスＳ２の長期信頼性試験結果を示すグラフである。
【図９】光アイソレータの動作を模式的に示す斜視図である。
【図１０】従来の光モジュールを説明する一部断面図である。
【図１１】従来の光デバイスＳ１を模式的に示す断面図である。
【図１２】コア拡大ファイバの結合間隔と結合損失の関係を示すグラフである。
【図１３】ＧＩファイバ内の光の挙動を説明する模式図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ：シングルモードファイバ
２ａ、２ｂ：ＧＩファイバ
３：フェルール
４：光アイソレータ（光学素子）
５：コアレスファイバ
６ａ，６ｂ：レンズ
７：凹部
８ａ：固定用接着部材
８ｂ：充填用接着部材
９：先球
１０：コア拡大ファイバ
１１：耐湿接着部材
１２：気密窓
１５：ＬＤ（発光素子）
１６：ＰＤ（受光素子）
１７：ペルティエクーラー
１８：パッケージ
１９ａ，１９ｂ：偏光子
２０：ファラデー回転子
２２：順方向入射光
２３：逆方向入射光
３２：ラバーブーツ
Ｊ１：光モジュール
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：光デバイス
Ｆ１：光ファイバ体
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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