(57)【要約】      （修正有）【課題】多モードの光伝送であっても低損失で分岐できる光分岐部材、光の分岐強度や分岐比率を容易に制御できる小型で厚みの薄い光分岐部材、及び光分岐部材を用いた光信号の強度をモニター可能な光デバイスを提供する。【解決手段】Ｘ方向に光束１を伝搬する光路１０１Ａと、光束中心軸に対してＹ方向の両側に設けられた２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂと、２つの光路変換ミラーに対してＺ方向の上方の屈折部材３とを有し、光束を形成する光のうち、少なくとも一部の光を、２つの光路変換ミラーによってＺ方向の上方に光路変換し、残りの少なくとも一部の光を、２つの光路変換ミラーの間を通してＸ方向に直進せしめ、光路変換されてＺ方向に伝搬する少なくとも一部の光を、屈折部材によって光束中心軸側に屈折させる光分岐部材。【選択図】図１
2017142352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ方向に光束を伝搬する光路と、前記光束中心軸に対してＹ方向の両側に設けられた２つの光路変換ミラーと、前記２つの光路変換ミラーに対してＺ方向に屈折部材とを有し、
前記光束を形成する光のうち、少なくとも一部の光を、前記２つの光路変換ミラーによってＺ方向に光路変換し、残りの少なくとも一部の光を、前記２つの光路変換ミラーの間を通してＸ方向に直進せしめ、
前記光路変換されてＺ方向に伝搬する前記少なくとも一部の光を、前記屈折部材によって前記光束中心軸側に屈折させる光分岐部材。
【請求項２】
前記２つの光路変換ミラーが前記光路に物理的に接続してなる請求項１に記載の光分岐部材。
【請求項３】
前記２つの光路変換ミラーによって光路変換された少なくとも一部の光のそれぞれが、前記２つの光路変換ミラーに対してＺ方向に設けられた屈折部材によって、前記光束中心軸のＺ方向で交差するように屈折される請求項１又は２に記載の光分岐部材。
【請求項４】
前記屈折部材がレンズであって、前記２つの光路変換ミラーからＺ方向に光路変換された前記少なくとも一部の光を、前記レンズによって、さらに集光させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の光分岐部材。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の光分岐部材において、前記２つの光路変換ミラー間に光を通す状態となるように前記光分岐部材に光を入力する発光素子と、前記光束中心軸のＺ方向に少なくとも一部の光を受光する受光素子とを有し、
Ｚ方向から見たときに、前記発光素子と前記受光素子とが、前記光束中心軸と同一直線上に配置されてなる光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光分岐部材及びそれを用いた光デバイスに関する。特に本発明は、多モードの光伝送であっても低損失で分岐できる光分岐部材、光の分岐強度や分岐比率を容易に制御できる小型で厚みの薄い光分岐部材、及び光分岐部材を用いた光信号の強度をモニター可能な光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に光ケーブル（光ファイバケーブルともいう）は、多量の情報の高速通信が可能であることから、家庭用、産業用の情報通信に広く利用されている。また、例えば自動車には、各種電装品（例えば、カーナビゲーションシステム等）が装備されているが、それらの電装品の光通信にも採用されている。
【０００３】
また、情報容量の増大に伴い、幹線やアクセス系といった通信分野のみならず、ルータやサーバ内の情報処理にも光信号を用いる光インターコネクション技術の開発が進められている。具体的には、ルータやサーバ装置内のボード間あるいはボード内の短距離信号伝送に光を用いるために、光伝送路として、光ファイバに比べ、配線の自由度が高く、かつ高密度化が可能な光導波路が用いられている。
【０００４】
そして、この光導波路と光ファイバとを光学的に接続し、光伝送路長の大部分は光損失の小さい光ファイバを用い、受光素子や発光素子等の各種光学素子との位置合わせの部分等には、配線の自由度が高い光伝送路である光導波路を用いる光デバイスもある。
【０００５】
ところで光デバイスには、光信号が正しく伝送されているかを迅速かつ正確に把握することが重要である。そのため、光伝送路中の光信号の有無やその強度をモニターする機構が必要となる。
【０００６】
光信号をモニターする方法としては、光伝送路中の一部の光信号を分岐し、モニター受光素子で、分岐した光信号の強度をモニターする手法がとられる。例えば、特許文献１に記載のように、二本の光ファイバの中心軸をオフセットさせて融着し、融着部のコア部から漏れた伝搬光の一部を、一方の光ファイバのクラッドに設けられた切り欠き面で反射させ、光強度をモニターする方法や、特許文献２に記載のように、光導波路のコアパターンをＹ字型に分岐し、分岐後の一方のコアパターンの光路上にモニター受光素子を配置する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４８７３２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の方法では、複数の光ファイバを一本ずつ高精度に位置合わせしてオフセット融着させる必要があり、作業性が悪い。また、分岐比率の制御が難しく、融着部や切り欠き面を有する部分は相対的に強度が弱くなり易い。さらに、光路に対して上下方向に分岐するため光路垂直方向の大きさが大きくなってしまい、結果として光デバイスの小型化を妨げている。
【０００９】
特許文献２の方法では、Ｙ字分岐のパターン解像性を向上させることや、複数のＹ字分岐パターンを配置することが困難である。また、光路に対して平面方向に分岐するために、平面方向の大きさが大きくなってしまい光導波路を狭ピッチ化できない。さらに、Ｙ字分岐パターンに光を入力するための発光素子と分岐された光を受光するための受光素子が、光路に対してＺ方向から見たときに平行とはならず、位置合わせが難しい。
【００１０】
さらに、特許文献１や特許文献２は、単一モードの光を利用して分岐を行うものであり、多モードの光伝送における分岐比率のコントロールは困難である。
【００１１】
本発明は、前記の問題を解決するためになされたもので、多モードの光伝送であっても低損失で分岐できる光分岐部材、光の分岐比率を容易に制御できる小型で厚みの薄い光分岐部材、及び光分岐部材を用いた光信号の強度をモニター可能な光デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、次のものに関する。
（１）Ｘ方向に光束を伝搬する光路と、前記光束中心軸に対してＹ方向の両側に設けられた２つの光路変換ミラーと、前記光路変換ミラーに対してＺ方向に屈折部材とを有し、前記光束を形成する光のうち、少なくとも一部の光を、前記２つの光路変換ミラーによってＺ方向に光路変換し、残りの少なくとも一部の光を、前記２つの光路変換ミラーの間を通してＸ方向に直進せしめ、前記光路変換されてＺ方向に伝搬する前記少なくとも一部の光を、前記屈折部材によって前記光束中心軸側に屈折させる光分岐部材。
（２）前記２つの光路変換ミラーが前記光路に物理的に接続してなる（１）に記載の光分岐部材。
（３）前記２つの光路変換ミラーによって光路変換された少なくとも一部の光のそれぞれが、前記２つの光路変換ミラーに対してＺ方向に設けられた屈折部材によって、前記光束中心軸のＺ方向で交差するように屈折される（１）又は（２）に記載の光分岐部材。
（４）前記屈折部材がレンズであって、前記２つの光路変換ミラーからＺ方向に光路変換された前記少なくとも一部の光を、前記レンズによって、さらに集光させる（１）〜（３）のいずれか１項に記載の光分岐部材。
（５）前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の光分岐部材において、前記２つの光路変換ミラー間に光を通す状態となるように前記光分岐部材に光を入力する発光素子と、前記光束中心軸のＺ方向に少なくとも一部の光を受光する受光素子とを有し、Ｚ方向から見たときに、前記発光素子と、前記受光素子とが前記光束中心軸と同一直線上に配置されてなる光デバイス。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、多モードの光伝送であっても低損失で分岐できる光分岐部材、光の分岐比率を容易に制御できる小型で厚みの薄い光分岐部材、及び光分岐部材を用いた光信号の強度をモニター可能な光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光分岐部材の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に記載の光分岐部材のＸＺ断面図である。
【図３】図１に記載の光分岐部材のＸＹ平面図である。
【図４】本発明の光デバイスの一実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の光分岐部材に用いられる屈折部材の一実施形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の光分岐部材に用いられる屈折部材の別の実施形態を示す斜視図である。
【図７】本発明の光分岐部材に用いられる屈折部材の別の実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明の光分岐部材に用いられる屈折部材の別の実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明の光分岐部材を伝播する光束と２つの光路変換ミラーの位置関係の一実施形態を示すＹＺ断面図である。
【図１０】本発明の光分岐部材を伝播する光束と２つの光路変換ミラーの別の位置関係の別の実施形態を示すＹＺ断面図である。
【図１１】本発明の光分岐部材を伝搬する光束の強度分布の一実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の光分岐部材を伝搬する光束の強度分布の別の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の光分岐部材を伝搬する光束の強度分布の別の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の光分岐部材の製造プロセスの一実施形態を示すＸＺ断面図及びＸＹ平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の光分岐部材の一実施形態を図１〜図４を用いて説明する。なお、図１、３、４には、クラッド層６（図３では開口部６０３Ａ、Ｂのみ記載）、基板、屈折部材保護層は図示しない。本実施の形態の光分岐部材は、Ｘ方向に光束１を伝搬する光路１０１Ａ（光束を構成する光はＸ方向負から正方向へ伝搬する（図中、右から左方向））と、光束中心軸１０２に対してＹ方向の両側に設けられた２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂと、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂに対してＺ方向の上方に屈折部材３とを有し、光束１を構成する光のうち、少なくとも一部の光１０３Ａ、１０３Ｂを、２つの光路変換ミラー２Ａ、２ＢによってＺ方向の上方に光路変換し、残りの少なくとも一部の光１０３Ｃを、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの間をＸ方向に直進せしめ、光路変換されてＺ方向に伝搬する少なくとも一部の光を、屈折部材３によって光束中心軸１０２側に屈折させる光分岐部材である。
【００１６】
本実施の形態における光束１とは、光束に対して垂直断面から見たときに、強度が０となる節のない強度分布の光の集まりを指す。その分布形状は、円、楕円、矩形等が挙げられる。また、Ｙ方向の強度分布は、図１１に示すような一定の距離まで一定の強度を有する矩形型の分布や、図１２や図１３に示すような徐々に強度が減少する形状（例えば、ガウシアン分布、ローレンツ分布、それらに近似される分布、それらの複合形状である分布等）であることが望ましい。強度分布の幅は、最大ピーク強度の１／ｅ２又は５％になる位置を光束の幅とすればよい。また、光束中心軸１０２とは、上記の強度分布の中心（幅中心）の軌跡とする。光束１の垂直断面形状は、図１１〜図１３に示すように、Ｙ方向におおよそ左右対称の形状であると、分岐比率の制御が容易となるため好ましい。
後述するように光路１０１Ａを用い、光路１０１Ａ中に光束１を閉じ込める場合には、その光路１０１Ａ中の光が伝搬する領域が、光束１が分布する範囲となり、光路の垂直断面がおおよそ光束の分布領域（分布形状）となる。このときの光束中心軸１０２は光路１０１Ａの中心の軌跡とする。なお、光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を直進する光（光路１０１Ｂを伝搬する光）に関しても、光路変換によって光束を構成する一部の光が欠落した光であるが、その光の中心軸を残りの少なくとも一部の光が伝搬する光束中心軸１０２と言い表すこととする。また、光路１０１Ａとは、光束１を閉じ込め、光を伝播する領域（又は媒体）をいう。
【００１７】
本実施の形態において、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂに到達する前の光束１の延在する方向をＸ方向、Ｘ方向に直行し、図１に示す２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂが配列する方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直行する方向をＺ方向と言い表す。Ｚ方向は２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂによって光路変換される方向となる。
【００１８】
光束１は、図９、図１０に示すように２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの間を、少なくとも一方の光路変換ミラーにかかるように伝搬される。少なくとも一部の光１０３Ａ、１０３Ｂは、光路変換ミラー２Ａ、２ＢによってＺ方向に光路変換される。その後、屈折部材３によって光束中心軸１０２側に屈折される。２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを有することによって、Ｙ方向の正負のいずれの方向に光束１がずれても光路変換が可能であるため、分岐強度や分岐比率を所定の範囲内となるように安定的に保持できる。
具体的には、光束中心軸がＹ方向の正方向にずれると、光路変換ミラー２Ａで光路変換される光１０３Ａの量が低下するが、一方で光路変換ミラー２Ｂによって光路変換される光１０３Ｂの量が増加する。結果的に光路変換ミラー２Ａ、２Ｂによって光路変換される光の総量の変化（分岐強度の変化）を少なくすることが可能となる。なお、このとき光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を通過する光１０３Ｃは、所定の位置（例えば、光束中心軸が光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間中心と一致する位置）である場合に直進していた光１０３Ｃが、位置ずれによって光路変換ミラー２Ｂ側では、一部が光路変換される光１０３Ｂに変わる。一方で所定の位置（例えば、光束中心軸１０２が光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間中心と一致する位置）である場合に光路変換ミラー２Ａで光路変換していた光１０３Ａは、一部が直進する光１０３Ｃに変わる。結果的に直進する光の総量の変化も少なくすることができる。以上のことから、光束のずれに対する分岐比率変化は低減され、その比率を安定化することが可能となる。
【００１９】
また、図９、図１０に示すように、少なくとも一部の光１０３Ａ、１０３Ｂが、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂによってそれぞれで光路変換されても、光路変換されたそれぞれの光１０３Ａ、１０３Ｂは、屈折部材３によって、近接又は交差するように屈折されるため、単一の小さな受光素子によっても受光可能となる。このため、光の無駄を少なく受光させることから低損失な分岐が可能となる。
【００２０】
本実施の形態において、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂによってそれぞれで光路変換され、屈折部材３によって屈折された光は、前記光束中心軸１０２のＺ方向の上方で交差するように屈折されるのが望ましい。
【００２１】
交差する位置近傍に受光素子８を配置することによって、２箇所から屈折された光を１つの受光素子でより低損失で受光できる。
【００２２】
また、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を通過する光束１を構成する成分１０３Ｃは、直進性が高い成分が多く、光分岐部材と外部の光学部品（例えばレンズ部材、受光素子、光ファイバ等）との結合損失を低減できるとともに、高速伝送対応にも寄与できる。
【００２３】
さらに、２つの光路変換ミラー２Ａ、２ＢはＹ方向に配置されるため、光分岐部材のＺ方向の大きさの低減が可能となる。
【００２４】
このような光分岐部材において、光束１は光路１０１Ａ中を伝搬し、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂは該光路１０１Ｂに物理的に接続しているのが望ましい。
【００２５】
これにより、光路１０１Ａ中に光束１を閉じ込めることによって、Ｚ方向の光の広がりを抑制でき、より低損失で光路変換ミラー２Ａ、２Ｂへ光を導くことが可能となる。また、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を直進する光１０３Ｃにおいても光路１０１Ｂ中に閉じ込めることによってより低損失で直進させることが可能となる。
【００２６】
また、光路１０１Ａを用いることによってＹ方向の光の広がりを制御することができ、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂによって光路変換される光１０３Ａ、１０３Ｂの量と、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を直進する光１０３Ｃの量とを制御することが容易となる。これによってより分岐強度や分岐比率の制御が容易となる。
【００２７】
また、光路１０１Ｂに２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを物理的に接続することによって、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂによって光路変換される光１０３Ａ、１０３Ｂと、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を直進する光１０３Ｃとを低損失で分岐できる。
【００２８】
また、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間距離を、該光路１０１Ｂを用いて所定の間隔で配置できるため、分岐強度や分岐比率の制御がより容易となる。
【００２９】
さらに、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを光路１０１Ｂに物理的に接続させることによってＹ方向のサイズを小さくすることができるため光分岐部材自体の大きさを小さくすることが可能となる。
【００３０】
本実施の形態において、屈折部材３は光束中心軸１０２側へ屈折させる機能を有していればその形状については特に限定はないが、図１〜図５に示すように、屈折部材３がレンズ３０１であって、２つの光路変換ミラーからＺ方向に光路変換された少なくとも一部の光を、レンズによって、さらに集光させるものであるのが望ましい。
図３に示すように、光分岐部材をＺ方向から見たときに、Ｘ方向に関しては光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの中心がレンズ３０１中心に対してほぼ中心に、Ｙ方向に関しては、光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの中心が、レンズ３０１中心に対して光束中心軸１０２側と反対方向に偏芯した位置になるように具備されるとよい。
【００３１】
これによって、Ｙ方向に関しては光路変換された光１０３Ａ、１０３Ｂを光束中心軸１０２側に屈折させることができ、Ｘ方向に関しては光路変換された光１０３Ａ、１０３Ｂの広がりを抑制することや集光することが可能となる。これによってより低損失化が可能である。
【００３２】
また、上記のように配置されるレンズ３０１は、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂに対して１つのレンズ３０１で同様の機能を果たすことが可能となる。この観点からＹ方向に省スペースで光分岐部材を設けることができる。
【００３３】
本発明の光分岐部材を用いた光デバイスは、図４に示すように、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間に光を通す状態となるように光分岐部材に光を入力する発光素子７と、光束中心軸１０２のＺ方向の上方に少なくとも一部の光を受光する受光素子８とを有し、Ｚ方向から見たときに、発光素子７と、受光素子８とが、光束中心軸１０２と同一直線上に配置されてなる光デバイスである。
受光素子は、発光素子の強度をモニターすることができ、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を直進した光は、光信号伝送用の信号として使用できる。これによって発光素子の駆動の確認や故障及びその兆候を検出することが可能となる。
【００３４】
Ｚ方向から見たときに、発光素子７と、受光素子８とが、光束中心軸１０２と同一直線上に配置することによって、受光素子や発光素子の搭載が容易となる。また、位置の誤認識も少なくなる。光路１０１Ａ、１０１Ｂを用いるときの光束中心軸１０２とは少なくともいずれかに対して光束中心軸１０２と同一直線上であるとよく、より好ましくはいずれの光束中心軸１０２に対しても同一直線上であるとよい。
【００３５】
また、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を通過した光の強度をモニターしながら発光素子の位置合わせをし、所定の強度となる位置に発光素子７を位置合わせすれば、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂから光路変換される光の強度も所定の範囲内に保持することが可能となるため、受光素子８や発光素子７の搭載がより容易となる。
【００３６】
また、Ｚ方向から見たときに、発光素子７と、受光素子８とが、光束中心軸１０２と同一直線上に配置することによって、本光デバイスをＹ方向に狭ピッチで配列することができる。
【００３７】
本発明の光分岐部材の一実施形態を示す図２を用いてさらに詳細に説明する。図２には光束１を拘束するための光路１０１Ａ、１０１Ｂと、該光路１０１Ａ、１０１Ｂを保護する目的、複数の光路を所定のピッチで設ける目的で光路１０１Ａ、１０１Ｂを埋設するクラッド層６を有している。
光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを構成する部分は光路１０１Ａ、１０１Ｂと同一の材料からなっており、光路と同一の屈折率を有している。また、光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ表面にはクラッド層６は設けられておらず、該光路変換ミラー２Ａ、２Ｂは空気反射型の光路変換ミラー２Ａ、２Ｂとなっている。光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを、反射金属層を用いた金属反射型の光路変換ミラーとする場合には、光路変換ミラー表面を覆うようにクラッド層６等を用いて埋設していてもよい。
また、光路１０１Ｂの直進方向には、光分岐部材から光を出射する光出射部１１を有している。光出射部１１から出射された光は、外部の光学素子（例えば、レンズ部材、受光素子、光ファイバ等）と光学的に接続される。
また、光分岐部材に光を入射する部分は光束１と同軸方向（図１中のＸ負方向から正方向に向けて）から入射してもよいが、図１に記載のように別途光路変換ミラー４を用いてもよい。このように別途光路変換ミラー４を設けると、図４に示すように、発光素子７の発光面と受光素子８の受光面が、本光分岐部材側に向けることができるため、該発光素子７と受光素子８とを同一の基板上に配置することが可能となり、それらの位置の相関が確保しやすくなる。
以下に、本実施の形態に用いられる各部材について、さらに詳細に説明する。
【００３８】
［光路］
本実施の形態の光路１０１Ａ、１０１Ｂとは、光束１を閉じ込め、光が伝搬する領域（又は媒体）である。光の伝搬に支障のない程度で透明性を有しているとよく、外部よりも高屈折率に設計されている、又は、周囲が反射金属層によって覆われているとよい。光路１０１Ａ、１０１Ｂの光束中心軸１０２に対して垂直な断面形状は、円、楕円、矩形、それらを複合した形状であればよく、矩形の２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを光路の両側に配置する観点から少なくとも２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂと接続する壁面は垂直面であると好ましく、上記の観点から矩形、特に正方形や長方形であるとより好ましい。
光路１０１Ａ、１０１Ｂの光束中心軸１０２に対して垂直な断面形状における光路１０１Ａ、１０１Ｂの高さ、幅は、光が伝搬する大きさであれば特に限定はないが、５μｍ以上〜１ｍｍ以下であると光の伝搬が容易であると共に、小型が可能となるためより好ましく、２０μｍ以上〜５００μｍ以下であると、発光素子７との位置合わせトレランスが確保可能な点及びより小型化できる観点からより好ましく、３０μｍ以上〜１５０μｍ以下であると、後述するフォトリソグラフィーによる加工が容易となるためさらに好ましい。
【００３９】
発光素子７から入力される光束１は、少なくとも一部が２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を通過するように入力される。このとき光路１０１Ａを用いる場合、入力された光は光路中を伝搬する。
図３に示すように、Ｚ方向から見たときの２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂに接続する光路１０１ＡのＹ方向の幅Ｃ（実質的に光が伝搬する幅）は、該２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの間隙よりも左右（Ｙ方向正負の両方方向）に大きく設けられているとよい。これにより、光路を伝搬する光束１の少なくとも一部が、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂに伝搬され光路変換することができる。また、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂより先（光分岐部材からＸ方向に光が出射される側）の光路１０１ＢのＹ方向の幅Ｄにおいては、該２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの間隙と同じか間隙よりも左右（Ｙ方向正負方向の両方）に大きく設けられているとよい。これにより２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間を通過する光束１を構成する光の一部が、光路１０１Ｂより漏れ出ることを抑制することができ、より低損失な光分岐部材を得ることができる。
【００４０】
［２つの光路変換ミラー］
本実施の形態に用いられる光束中心軸１０２に対してＹ方向の両側に設けられた２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂは、Ｘ方向に伝搬する光のうち少なくとも一部をＺ方向に光路変換する部位である。傾斜面からなる光路変換ミラー２Ａ、２Ｂであるとよく、屈折率差を利用した空気反射型の光路変換ミラー２Ａ、２Ｂや、反射金属層からなる金属反射型の光路変換ミラー２Ａ、２Ｂが好適である。傾斜面の角度は、Ｚ方向に光路変換可能である範囲であれば特に限定はなく、Ｙ方向から見たときに、光束中心軸１０２と傾斜面のなす角度が、３０°〜６０°であればよく、４０°〜５０°であればよりよく、４３°〜４７°であるとさらによい。所定の位置にある受光素子８へ光が伝搬するように、上記の値の範囲で、後述する屈折部材３との位置を調整してもよい。
【００４１】
Ｘ方向に延在する光束１の一部をＺ方向に光路変換する観点から、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂは光束中心軸１０２を含むＸＹ平面上に配置され、傾斜面を構成する一つの斜辺が光束中心軸１０２側になるように配置されているとよい。また、このとき２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間の間隙は、図９、図１０に示すように光束１のＹ方向の幅よりも小さいとよい。これにより少なくとも一部の光を２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの少なくともいずれかで光路変換できる。このときの間隙は、光束１の強度分布形状や分岐比率によって適宜設定すればよい。この間隙を適宜選択することで分岐強度や分岐比率を制御できる。
【００４２】
Ｚ方向から見たときの、２つの光路変換ミラー２Ａ、２ＢのＸ方向の位置は、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの上方に設けられる屈折部材３や受光素子によって適宜選択できるが、０μｍ〜２５０μｍであると、低損失で受光素子との光学的な光の送受ができるため好ましく、０μｍ〜１００μｍであると、屈折部材３の小型化が可能となり、光分岐部材の小型化が可能となるためより好ましく、０μｍ〜１０μｍであると、さらによい。Ｚ方向のずれに関しても２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間の間隙が光束１にかかる範囲であって、かつ上記の値の範囲であるとよい。なお、本実施の形態においては上記の値を０μｍで行っている。
【００４３】
また、Ｙ方向から見たときの２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの中心高さと光束中心軸とのずれは、光束のＺ方向の幅の０〜１／５であるとよく、０〜１／８であるとよりよく、０〜１／１０であるとさらによい。
【００４４】
光路１０１Ｂを用いる場合、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂは、該光路１０１Ｂの両脇に物理的に接続するように設けられているとよい。このとき光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの１つの斜辺が光路１０１Ｂの側面上になるように設けられるとよい。
【００４５】
２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの光束中心軸に対して外側斜面間の距離は、特に限定はないが、光束１の幅以上であるとよく、光路１０１Ａ、１０１Ｂを用いない場合には、光束の幅よりも広く設けると光束に位置ずれが生じても良好に光路変換が可能となるため好ましく、光路１０１Ａ、１０１Ｂを用いる場合であっても、光路１０１Ａ中の光束１の強度ムラ、光路１０１Ａからの光の漏れ、光分岐部材・光デバイス製造上の裕度確保等の観点から、光束の幅よりも広く設けるとよい。図３に示すように、光路１０１Ａの幅Ｃよりも十分に大きくてもよい。光分岐部材をＹ方向に併設する場合には、併設するのに支障のない範囲で大きくてもよい。このとき実質的に光路変換に寄与する部位は、光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂとなる。
なお、図３において、光路変換ミラー２Ａ、２ＢのＹ方向の拡大に伴い、光路１０１Ａも部分的に拡大しているが、幅Ｃとほぼ同一幅部分しか光は伝搬せず、大きく拡大した部分は光がほとんど通過しない。この場合、光路１０１Ａは実質的に光が伝搬する部分を光路１０１Ａの幅とする。大きく拡大した部分のＸ方向の幅が十分に小さければ幅Ｄとおおよそ同じとみなせる。
【００４６】
［別途光路変換ミラー］
本実施の形態の光分岐部材には別途光路変換ミラー４を設けてもよい。この別途光路変換ミラー４は、外部の発光素子７からの光を２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ側に光路変換するための光路変換ミラー４である。屈折率差を利用した空気反射型の光路変換ミラーや、反射金属層からなる金属反射型の光路変換ミラーが好適である。
【００４７】
［クラッド層］
本実施の形態に示すように光路１０１Ａ、１０１Ｂを用いる場合には、光路１０１Ａ、１０１Ｂを保護する目的、低損失で光路１０１Ａ、１０１Ｂを伝搬させる目的、複数組の２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを所定の間隔で配置する目的でクラッド層６を設けてもよい。クラッド層６は、光路を伝搬する光に対して悪影響のない程度の透明性を有しているとよく、光路１０１Ａ、１０１Ｂを構成する部材の屈折率よりも低屈折率で構成されているとよい。
上述した２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ、や別途光路変換ミラー４を空気反射型の光路変換ミラーとする場合には、図２、図３に示すように、少なくとも反射する面にクラッド層１０１Ａ、１０１Ｂを設けないように部分的に開口した開口部６０３Ａ、６０３Ｂとするとよい。図３においては、光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを全て開口部６０３Ａ内に内包する位置に設けているが、傾斜面の一部をクラッド層６０２で埋設しても、実質的な光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂが開口部６０３Ａ、６０３Ｂ内に配置されていれば支障はない。
【００４８】
［屈折部材・レンズ］
本発明の光分岐部材には、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの少なくともいずれかによって光路変換された光１０３Ａ、１０３Ｂを、光束中心軸１０２側に屈折させる屈折部材３を有する。これは図９、図１０に示すように、光路変換されたＺ方向を主とする光（ＸＹ平面に対する法線方向に伝搬する光）を、Ｙ方向の方向成分をより有する光（ＸＹ平面に対して光束中心軸１０２側に傾斜して伝搬する光）に変化させることを意味する。
屈折部材３は、図５に示すようなレンズ、図６に示すような屋根型、図７や図８に示すようなピラミッド型の屈折部材が用いられる。なお、図８の構造は、図７の構造をＸＹ平面上に４５°回転させたものである。図５〜図８に示すような屈折部材３を用いるときには、Ｚ方向から見たときに、その頂辺又はその頂点が光束中心軸１０２上になるように配置されているとよい。このように屈折部材３を配置すると、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂから光路変換される光がそれぞれ光束中心軸１０２側に屈折され近接又は交差する。このため、受光素子との結合損失が低減され低損失な光分岐部材を得ることができる。レンズを用いると、光路変換された光のＸ方向の広がりも抑制できるため、さらなる低損失化ができるためさらに好ましい。レンズは非球面レンズ、球面レンズ、フレネルレンズ、シリンドリカルレンズ等が好適に用いられる。
上記の観点から、Ｚ方向から見たときに、屈折部材３は、光路変換ミラー２Ａ、２Ｂから光路変換される光を内包する大きさであることが好ましい。少なくとも実質的に光路変換に関与する光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂを内包する大きさであるとよい。
屈折部材３の大きさ、傾斜角、曲率等は、屈折させる角度、屈折部材の屈折率、集光度合い等によって適宜調整される。
【００４９】
［発光素子］
本実施の形態に用いられる発光素子７は、光を発光する部材を指し、例えば、ＬＥＤ、レーザーダイオード、光を出射するレンズ部材、光ファイバ等が挙げられる。光を出射するレンズ部材とは、ＬＥＤやレーザーダイオードの発光部位上にレンズ部材が具備された状態のものを指す。光を出射する光ファイバについても同様である。
【００５０】
［受光素子］
本実施の形態に用いられる受光素子８は、光を受光する部材を指し、例えば、ＣＣＤ、フォトダイオード、光を受光するためのレンズ部材、光ファイバ等が挙げられる。光を受光するためのレンズ部材とは、ＣＣＤやフォトダイオードの受光部位上にレンズ部材が具備された状態のものを指す。光を受光するための光ファイバについても同様である。
なお、上述したように、本実施の形態において、受光素子は、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂによって光路変換される側と、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの間を通過した光が光学的に接続される外部の光学素子（受光素子）の２つがあるが、本発明の光デバイスは、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂによって光路変換される側に受光素子８を少なくとも具備することを必要とし、これによって発光素子７の発光強度を検出できる。
【００５１】
本実施の形態の光分岐部材は、射出成型、凹版成型、フォトリソグラフィー加工、レーザーやダイシング加工等の物理加工、それらを複合した製造方法によって形成できるが、より小型化が可能である点、微細な加工が容易である観点から、フォトリソグラフィー加工、レーザーやダイシング加工等の物理加工、それらを複合した製造方法がより好適である。以下にその方法を用いた本実施の形態に記載の光分岐部材の製造方法について詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれに限定されるものではない。
【００５２】
本実施の形態（後述の実施例１に対応。）の光分岐部材の製造法について説明する。本実施の形態（実施例１）の光分岐部材は、光束１が光路に閉じ込められるように設けられた光路１０１Ａ、１０１Ｂと光路１０１Ｂの両側面に光路１０１Ｂと接続した２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを有している。また、外部の発光素子７からの光（Ｚ方向から入射される）を、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ及びそれらの間に導くために、別途光路変換ミラー４を有している。また、光路１０１Ａ、１０１Ｂはクラッド層６にて埋設されており、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ及び別途設けられた光路変換ミラー４は空気反射型の光路変換ミラーとなるように、反射面上にクラッド層６は設けられていない。また、屈折部材３として、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの上方には、Ｚ方向から見たときに該２つの光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂを内包する１つの半凸レンズが設けられている。また、クラッド層６と屈折部材３であるレンズ３０１との間には、光分岐部材の強度を増す目的で基板９を有している。本基板９中を光が伝搬する場合には、使用する波長に対して悪影響の出ない範囲で透明性を有しているとよい。使用する波長に対して十分な透過性を有しない場合には、光が通過する部分に光開口部を設けてもよい。該開口部は透明性の樹脂等で充填すればよりよい。また、レンズ３形成面側には、レンズ３を保護する目的で屈折部材保護層３０２（レンズ保護層３０２）が設けられている。レンズ保護層３０２の高さはその上面が、レンズ３０１の頂点よりも高い位置になるように調整されている。
【００５３】
まず、以下の工程によって本実施の形態の光分岐部材を作製する。
工程１．基板上にクラッド層（一部）を形成する。
工程２．２つの光路変換ミラー形成面と反対の面に屈折部材（レンズ）を形成する。
工程３．２つの光路変換ミラーを形成する。
工程４．光路となる部位を形成する。
工程５．別途光路変換ミラーを形成する。
工程６．光路の側面及び上面を覆うクラッド層（残りの一部）を形成する。
【００５４】
［工程１］
工程１として、基板９の一方の面にクラッド層６０１を形成する。このときのクラッド層６０１は光路の下面を保護する目的、低損失な光の伝搬を行う目的で用いられる。また、基板９とクラッド層６０１との合計厚みで屈折部材３と２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ間の距離を所定の距離になるように保持することができる。
なお、基板９に上記のクラッド層６０１と同様の機能を有している場合には工程１に使用するクラッド層６０１は省略しても良い。なお、本工程は、工程２の後に実施してもよい。
【００５５】
［工程２］
工程２として、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ形成面と反対の面にレンズ３０１を形成する。あらかじめ形成した屈折部材３を基板９に貼り合せても、基板９上に屈折部材３を形成しても良い。前者の場合、屈折部材３が形成されたシート（例えばレンズシート、レンズアレイシート）を貼り合せると容易に形成できる。後者の場合、例えば凹版を用いて屈折率部材の形状を形成する方法や、インクジェット法、フォトリソグラフィー法を用いて形成できる。フォトリソグラフィー法を用いる場合、レンズ形成用の柱状パターンを形成した後に、加熱溶融によってレンズ３０１を形成する方法が挙げられる。フォトリソグラフィー加工を用いると、多数の屈折部材３を一括形成することや、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂとの位置合わせ精度を確保しやすい観点からより好ましい。なお、本工程は工程１の前や、工程３〜６の後に実施してもよい。
本実施の形態（実施例１に対応。）においては、結合損失を低減して光分岐部材に光を入射するために別途設けられる光路変換ミラー４の上方（Ｚ方向）にもレンズ５を設けている。このレンズ５は工程２と同一工程で形成すればよい。
また、本実施の形態ではレンズ３０１、５の形成の後に、さらにレンズ保護層３０２を形成している。レンズ保護層３０２はその他の工程に支障のない工程で適宜実施すればよい。
工程１〜工程２を終えた段階のＸＺ断面図を図１４（ａ）に示す。
【００５６】
［工程３］
工程３として、工程１で作製したクラッド層６０１上に２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂを形成する。本工程は凹版や射出成型を用いて工程４と同一工程で行っても良いが、以下に別工程で形成する場合について説明する。まず、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂが連続した１つの片台形の部材を形成する。この片台形の斜面の一部が後に２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂとなる。このときの片台形の部材の形状は上面のない三角柱形状であってもよい。また、連続した１つの片台形とせずに２つの片台形の部材とし、後の工程でその間に光路を形成して片台形部材の間隙を埋設してもよい。
上記のような片台形や三角柱の部材は、凹版、フォトリソグラフィー加工、切削加工を用いるとできる。例えば、フォトリソグラフィー加工によってクラッド層上に立方体や直方体の形状を形成し、その後、レーザーやダイシング等の切削加工によってＹ方向に延在する斜面を形成することによってできる。フォトリソグラフィー加工を用いると、屈折部材３との位置の相関が確保しやすいため好ましく、ダイシング加工を行うと、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの位置の相関が確保しやすいためより好ましい。
なお、斜面のＹ方向の幅（最外の斜辺間の距離）は、実質的に光が伝搬する光路１０１Ａの幅Ｃ以上であると良好に光路変換ができるため好ましい。
工程１〜工程３を終えた段階のＸＺ断面図を図１４（ｂ）−１、ＸＹ平面図を図１４（ｂ）−２に示す。
【００５７】
［工程４］
工程４として、光路１０１Ａ、１０１Ｂとなる部位を形成する。本工程は凹版や射出成型等を用いて工程３と同一工程で行っても良いが、以下にフォトリソグラフィー加工を用いた別工程で形成する方法を説明する。まず、光路形成用樹脂層を上記で形成した片台形や三角柱の部材を埋設するように形成する。その後、露光・現像によってＸ方向に延在する光路１０１Ａ、１０１Ｂを形成する。このとき、光路１０１Ａ、１０１Ｂは、光路１０１Ａ、１０１Ｂによって片台形や三角柱の部材の斜面の一部を埋設するように形成され、光路形成用樹脂層が除去された部分に片台形や三角柱の部材の斜面が露出するように、かつ光路１０１Ｂの両側面外側に該斜面が物理的に接続する位置に形成される。
また、光路１０１Ａ、１０１Ｂは２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂよりも光が入射される方向でその幅を変化（図３に示す幅Ｃ→Ｄ）させるとよい。光が入射される方向の幅Ｃが、光が出射される方向の幅Ｄよりも大きいとよい。また、この変化点は片台形の上面で変化しているとよい。これによって光路１０１Ｂと、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂが物理的に接続した状態となっており、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの接続している光路１０１Ｂの幅は、光が入射される方向の光路１０１Ａの幅Ｃよりも狭い状態となっている。
これにより光路を伝搬する光束１のうち少なくとも一部が２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂに光学的に接続してＺ方向に光路変換され、残りの少なくとも一部が埋設された斜面を通過するため、Ｘ方向に直進する。
なお、光路１０１Ａ、１０１Ｂには上記の幅の変化の他にテーパ形状等適宜設けてもよい。
工程３と工程４とを別工程で形成すると、例えば工程４で形成する光路１０１Ａ、１０１ＢがＹ方向にずれて形成されても、そのずれに伴い実質的に機能する光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂが移動する。このため実質的なずれは生じない。また、光路１０１Ａ、１０１Ｂに合わせて別途光路変換ミラー４や光出射部１１が設けられるためそれらと光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂの位置の相関は確保しやすい。
工程１〜工程４を終えた段階のＸＹ平面図を図１４（ｃ）に示す。
【００５８】
［工程５］
工程５として、別途光路変換ミラー４を設ける。本工程は凹版や射出成型を用いて工程３や工程４と同時に行ってもよいが、光路１０１Ａ、１０１Ｂを形成した後に設ける場合、工程４又は工程６の後に行うとできる。工程４のあとに実施する方法としては、例えばレーザー加工やダイシング加工等の切削加工を用いて光路に直接別途光路変換ミラー４を設ける方法が挙げられる。
工程１〜工程５を終えた段階のＸＺ断面を図１４（ｄ）に示す。
【００５９】
工程６として、光路１０１Ａ、１０１Ｂの側面及び上面を覆うクラッド層６０２を形成する。クラッド層６０２を形成する方法としては特に限定はないが、クラッド層形成用樹脂を用いて光路を埋設するように形成した後に、フォトリソグラフィー加工を用いて、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ及び別途形成した光路変換ミラー上のクラッド層６０２を除去することによってできる。このとき、光路１０１Ａ、１０１Ｂの上面の一部や工程１で形成したクラッド層６０２の表面が一部露出していてもよい。
これによって空気反射型の光路変換ミラーが得られる。
工程１〜工程６を終えた段階のＸＹ平面図を図１４（ｅ）に示す。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。
【００６１】
実施例１
［レンズの作製］
基板９としての厚さ；２５μｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍサイズのポリイミド基板（東レ・デュポン株式会社製、商品名；カプトンＥＮ、「カプトン」は登録商標。）上の一方の面に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製「コスモシャインＡ４１００」、厚み：５０μｍ、「コスモシャイン」は登録商標。）上に塗布されたドライフィルム状のレンズ層形成用感光性樹脂（日立化成株式会社製、商品名；Ｌ２９）を、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で加熱圧着した。その後、レンズ形成部位が開口（開口部の直径１４５μｍ）したネガ型フォトマスクを介して紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス株式会社製）を用いて、ＰＥＴフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を３Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１．０質量％の炭酸カリウム水溶液で未硬化部を除去した。その後、１７０℃で１時間、加熱溶融及び加熱硬化して、直径１５０μｍ、厚み３５μｍのレンズ３０１及びレンズ５を形成した。
形成したレンズ３０１とレンズ５は、それぞれＹ方向に２５０μｍピッチで４つずつ形成した。また、Ｙ方向と直行するＸ方向に、１つのレンズ３０１と１つのレンズ５が形成され、そのレンズ間距離は１．０ｍｍであった。
【００６２】
［レンズ保護層の作製］
レンズ形成面側に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製「コスモシャインＡ４１００」、厚み：５０μｍ）上に塗布されたドライフィルム状のレンズ保護層形成用感光性樹脂（日立化成株式会社製、商品名；Ｃ７３）を、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で加熱圧着した。その後、レンズ３０１及びレンズ５形成部位を遮光部（直径２００μｍ）としたネガ型フォトマスクを介して、紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス株式会社製）を用いて、ＰＥＴフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を１Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１．０質量％の炭酸カリウム水溶液で未硬化部を除去した。さらに上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ２照射して更なる光硬化を行ったあとに、１７０℃で１時間、加熱硬化して、厚み６０μｍのレンズ保護層３０２を形成した。
レンズ保護層の一部は除去され、その除去部には先に形成したレンズ３０１及びレンズ５が内包されている。
【００６３】
［クラッド層の作製］
レンズ形成面と反対の基板９上に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製「コスモシャインＡ４１００」、厚み：５０μｍ）上に塗布されたドライフィルム状のクラッド層形成用感光性樹脂（日立化成株式会社製、商品名；Ｃ７３、硬化後の屈折率：１．５３６）を、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で加熱圧着した。その後、紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス株式会社製）を用いて、ＰＥＴフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を１Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１７０℃で１時間、加熱硬化して、１０μｍ厚みのクラッド層６０１を形成した（図１４（ａ）参照）。
【００６４】
［２つの光路変換ミラーの作製］
次に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社「コスモシャインＡ１５１７」、厚み：１６μｍ）上に塗布されたドライフィルム状の光路変換ミラー形成用感光性樹脂（日立化成株式会社製、商品名；ＡＤ１９３、硬化後の屈折率：１．５５５）を、上記真空加圧式ラミネータを用いて、上記と同じ条件でクラッド層６０１上に加熱圧着した。その後、４つの矩形の開口部（Ｘ、Ｙ＝５４μｍ、１６０μｍ）を有するネガ型フォトマスクを介し、上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を３Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１．０質量％の炭酸カリウム水溶液を用いて現像し、さらに上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ２照射して更なる光硬化を行ったあとに、１７０℃で１時間、加熱硬化して、厚さ４４μｍの直方体形状のパターンを形成した。
それぞれの直方体形状のパターンは、Ｚ方向から見たときに、Ｘ方向左辺（正方向の辺）から右側（負方向）に２２μｍの位置がレンズ３０１のＸ方向の中心に位置するように形成されている。
【００６５】
得られた直方体形状のパターンを４５°の傾斜面を有するダイシングブレードを備えたダイシングソー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ製）を用いてダイシングブレードをＹ方向に移動させて切削加工し、４５°の傾斜面を有する片台形の部材を形成した。
Ｚ方向から見たときに、Ｘ方向の傾斜面の幅は４４μｍで、その中心はレンズ３０１のＸ方向の中心と一致していた（図１４（ｂ）−１、図１４（ｂ）−２参照）。
【００６６】
［光路の作製］
次に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社「コスモシャインＡ１５１７」、厚み：１６μｍ）上に塗布されたドライフィルム状の光路形成用感光性樹脂（日立化成株式会社製、商品名；ＡＤ１９３、硬化後の屈折率：１．５５５）を、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製、一方の面（レンズ形成面側）がシリコンラバー面、もう一方の面（ＰＥＴフィルム側）がＳＵＳ４０３面として、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度８０℃、加圧時間３０秒の条件で、片台形の部材形成側に加熱圧着した。上記のＳＵＳは、光路形成用感光性樹脂の上面を平坦化するために配置している。
その後、光路を形成するための開口部を有するネガ型フォトマスクを介し、上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を３Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１．０質量％の炭酸カリウム水溶液を用いて現像し、さらに上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ２照射して更なる光硬化を行ったあとに、１７０℃で１時間、加熱硬化した。
得られた光路は厚みが４５μｍであって、光路１０１ＡのＹ方向の幅が５５μｍ、光路１０１ＢのＹ方向の幅が４５μｍで、Ｚ方向から見たときの光路１０１Ａの中心と光路１０１Ｂの中心が同軸になるように、かつその軸がレンズ３０１とレンズ５の中心を通るように形成した。なお、幅の変化位置は先に形成した片台形の部材の上辺上で行った。片台形の一部の斜面は光路１０１Ｂで埋設されており、その両側面には先に形成した片台形の斜面が接続し、露出していた（図１４（ｃ）参照）。
【００６７】
［別途光路変換ミラーの作製］
得られた光路に４５°の傾斜面を有するダイシングブレードを備えたダイシングソー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ製）を用いて切削加工し、４５°の傾斜面を有する別途光路変換ミラー４を形成した。Ｚ方向から見たときの別途光路変換ミラー４のＸ方向及びＹ方向の中心位置は、レンズ５の中心位置と一致していた（図１４（ｄ）参照）。
【００６８】
［クラッド層の作製］
次に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製「コスモシャインＡ４１００」、厚み：５０μｍ）上に塗布されたドライフィルム状の上部クラッド層６形成用感光性樹脂（日立化成株式会社製、商品名；Ｃ７３、硬化後の屈折率：１．５３６）を、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で光路形成面側に、加熱圧着した。その後、光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ、４を内包する遮光部（３箇所）を有するネガ型フォトマスクを介し、上記紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス株式会社製）を用いて、ＰＥＴフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を０．５Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１．０質量％の炭酸カリウム水溶液を用いて未硬化部を除去し、さらに上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ２照射して更なる光硬化をしたあとに、１７０℃で１時間、加熱硬化して、開口部６０３Ａ、６０３Ｂを有するクラッド層６０２を形成した。
【００６９】
クラッド層６０２は、クラッド層６０１表面から６５μｍの厚みであった。また、開口部６０３Ａ内には、光路変換ミラー２Ａ、２Ｂ、開口部６０３Ｂ内には、別途光路変換ミラー４が内包されており、一部、クラッド層６０１、光路１０１Ａ、１０１Ｂが露出していた。得られた光分岐部材の総厚は、１６０μｍであった。
【００７０】
次に矩形のダイシングブレードを備えたダイシングソー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ製）を用いて外形加工を行った、外形線上に光出射部１１が形成されている。光出射部１１は、光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの中心からＸ方向に０．５ｍｍの位置に設けられている。
Ｙ方向に４つ併設された光分岐部材のサイズは２．０ｍｍ（Ｘ方向）×１．２ｍｍ（光軸垂直方向）×０．１６ｍｍ（厚み方向）と非常に小型であった。
【００７１】
作製した光分岐部材をＺ方向から落射照明を用いて光路変換ミラー４、２Ａ、２Ｂに焦点を合わせて観察したところ、落射照明の光が別途光路変換ミラー４から入射され、２つの光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂから出射されていることを確認した。焦点を上方（レンズ３０１方向）に移動させたところ、２つの光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂから出射される光は、徐々にその中心付近に近接していき、さらに交差することを確認した。また、Ｘ方向の光も集光されていることを確認した。
【００７２】
［光分岐部材の評価及び光デバイスの作製］
得られた光分岐部材の別途光路変換ミラー４にＺ方向からＧＩ５０の光ファイバＡ（強度が１／ｅ２となる光束の幅が５０μｍ、角度が半角１１．５°）を介して８５０ｎｍの光を入射し、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの上方に、ＧＩ５０の光ファイバＢを介してフォトダイオードＡで分岐した光を受光した。また、光出射部１１側には、ＧＩ５０の光ファイバＣを配置（Ｘ方向に延在）し、その先に別途フォトダイオードＢを配置した。なお、Ｚ方向から見たときに、受光側の光ファイバの中心は、レンズ３０１の中心と一致する位置に位置合わせし、光束１（光路１０１Ａ、１０１Ｂ）と光ファイバの入射位置、光ファイバの受光位置が、同軸上になるように配置した。同軸であったため配置は容易であった。
入射する光の強度を１００％としたときに、フォトダイオードＡで受光した光の強度は１８％〜２０％であり、フォトダイオードＢで受光した光の強度は６０％〜６５％であった。２つの光ファイバを共にＹ方向に５μｍずらしても光の分岐強度変化は２％以内であった。
【００７３】
次に２つの光ファイバＡ、Ｂの代わりに、同一の電気配線板上に発光素子としてＶＣＳＥＬ（波長；８５０ｎｍ）と、直径１００μｍの受光部を有するフォトダイオードＣが実装された基板を発光素子からの光がレンズ５上に、フォトダイオードＣがレンズ３０１上に配置されるように位置合わせをして配置した。同軸であったため配置は容易であった。ＶＣＳＥＬとフォトダイオードＣは、Ｙ方向にそれぞれ２５０μｍピッチで４つ、ＶＣＳＥＬとフォトダイオード間の距離（Ｘ方向）が１．０ｍｍ離れた位置に実装されている。
ＶＣＳＥＬの発光強度は、フォトダイオードＣで検出可能であって、フォトダイオードＢでも良好に光の伝搬が行えた。
【００７４】
実施例２
実施例１において、光路１０１Ｂの幅を６０μｍにした以外は同様の方法で光分岐部材を作製した。
【００７５】
作製した光分岐部材をＺ方向から落射照明を用いて光路変換ミラー４、２Ａ、２Ｂに焦点を合わせて観察したところ、落射照明の光が別途光路変換ミラー４から入射され、２つの光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂから出射されていることを確認した。焦点を上方（レンズ３０１方向）に移動させたところ、２つの光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂから出射される光は、徐々にその中心付近に近接していき、さらに交差することを確認した。また、Ｘ方向の光も集光されていることを確認した。
【００７６】
［光分岐部材の評価及び光デバイスの作製］
得られた光分岐部材の別途光路変換ミラー４にＺ方向からＧＩ５０の光ファイバＡ（強度が１／ｅ２のとなる光束の幅が５０μｍ、角度が半角１１．５°）を介して８５０ｎｍの光を入射し、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの上方に、ＳＩ１００の光ファイバＢ（Ｎ．Ａ．＝０．４８）を介してフォトダイオードＡで分岐した光を受光した。また、光出射部１１側には、ＧＩ５０の光ファイバＣを配置（Ｘ方向に延在）し、その先に別途フォトダイオードＢを配置した。なお、Ｚ方向から見たときに、受光側の光ファイバの中心は、レンズ３０１の中心と一致する位置に位置合わせし、光束１（光路１０１Ａ、１０１Ｂ）と光ファイバの入射位置、光ファイバの受光位置が、同軸上になるように配置した。同軸であったため配置は容易であった。
入射する光の強度を１００％としたときに、フォトダイオードＡで受光した光の強度は２４％〜２６％であり、フォトダイオードＢで受光した光の強度は５５％〜６０％であった。２つの光ファイバを共にＹ方向に５μｍずらしても光の分岐強度変化は２％以内であった。
【００７７】
次に２つの光ファイバＡ、Ｂの代わりに、同一の電気配線板上に発光素子としてＶＣＳＥＬ（波長；８５０ｎｍ）と、直径１００μｍの受光部を有するフォトダイオードＣが実装された基板を発光素子からの光がレンズ５上に、フォトダイオードＣがレンズ３０１上に配置されるように位置合わせをして配置した。同軸であったため配置は容易であった。ＶＣＳＥＬとフォトダイオードＣは、Ｙ方向にそれぞれ２５０μｍピッチで４つ、ＶＣＳＥＬとフォトダイオード間の距離（Ｘ方向）が１．０ｍｍ離れた位置に実装されている。
ＶＣＳＥＬの発光強度は、フォトダイオードＣで検出可能であって、フォトダイオードＢ（光出射部１１）でも良好に光の伝搬が行えた。
【００７８】
実施例３
実施例１において、光路１０１Ａの幅を４０μｍにした以外は同様の方法で光分岐部材を作製した。
【００７９】
作製した光分岐部材をＺ方向から落射照明を用いて光路変換ミラー４、２Ａ、２Ｂに焦点を合わせて観察したところ、落射照明の光が別途光路変換ミラー４から入射され、２つの光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂから出射されていることを確認した。焦点を上方（レンズ３０１方向）に移動させたところ、２つの光路変換ミラー２０１Ａ、２０１Ｂから出射される光は、徐々にその中心付近に近接していき、さらに交差することを確認した。また、Ｘ方向の光も集光されていることを確認した。
【００８０】
［光分岐部材の評価及び光デバイスの作製］
得られた光分岐部材の別途光路変換ミラー４にＺ方向からＧＩ５０の光ファイバＡ（強度が１／ｅ２となる光束の幅が５０μｍ、角度が半角１１．５°）を介して８５０ｎｍの光を入射し、２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの上方に、ＧＩ５０の光ファイバＢを介してフォトダイオードＡで分岐した光を受光した。また、光出射部１１側には、ＧＩ５０の光ファイバＣを配置（Ｘ方向に延在）し、その先に別途フォトダイオードＢを配置した。なお、Ｚ方向から見たときに、受光側の光ファイバの中心は、レンズ３０１の中心と一致する位置に位置合わせし、光束１（光路１０１Ａ、１０１Ｂ）と光ファイバの入射位置、光ファイバの受光位置が、同軸上になるように配置した。同軸であったため配置は容易であった。
入射する光の強度を１００％としたときに、フォトダイオードＡで受光した光の強度は２６％〜２８％であり、フォトダイオードＢで受光した光の強度は５６％〜６２％であった。２つの光ファイバを共にＹ方向に５μｍずらしても光の分岐強度変化は２％以内であった。
【００８１】
次に２つの光ファイバＡ、Ｂの代わりに、同一の電気配線板上に発光素子としてＶＣＳＥＬ（波長；８５０ｎｍ）と、直径１００μｍの受光部を有するフォトダイオードＣが実装された基板を発光素子からの光がレンズ５上に、フォトダイオードＣがレンズ３０１上に配置されるように位置合わせをして配置した。同軸であったため配置は容易であった。ＶＣＳＥＬとフォトダイオードＣは、Ｙ方向にそれぞれ２５０μｍピッチで４つ、ＶＣＳＥＬとフォトダイオード間の距離（Ｘ方向）が１．０ｍｍ離れた位置に実装されている。
ＶＣＳＥＬの発光強度は、フォトダイオードＣで検出可能であって、フォトダイオードＢ（光出射部１１）でも良好に光の伝搬が行えた。
【００８２】
実施例１〜３に記載したように光束１の大きさに対する２つの光路変換ミラー２Ａ、２Ｂの間隙を調整することによって分岐強度や分岐比率の制御が可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の光分岐部材は、多モードの光伝送であっても低損失で分岐でき、かつその分岐強度や分岐比率を容易に制御できる小型で厚みの薄い光分岐部材と、その光分岐部材を用いた光信号の強度をモニター可能な光デバイスであり、光導波路基板、光ケーブル、光インターコネクション、光電変換デバイス、光電変換ケーブル、各種光学装置、光源ユニットなどの幅広い分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１．光束
１０１Ａ、１０１Ｂ．光路
１０２．光束中心軸
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ．光束を構成する一部の光
２Ａ、２Ｂ．２つの光路変換ミラー
２０１Ａ、２０１Ｂ．２つの光路変換ミラーの実質的に光路変換に寄与する部位
３．屈折部材
３０１．レンズ
３０２．屈折部材保護層（レンズ保護層）
４．別途光路変換ミラー
５．別途光路変換ミラー上のレンズ
６、６０１、６０２．クラッド層
６０３Ａ、６０３Ｂ．開口部
７．発光素子
８．受光素子
９．基板
１１．光出射部
【図１】
2017142352.tif 000003
【図２】
2017142352.tif 000004
【図３】
2017142352.tif 000005
【図４】
2017142352.tif 000006
【図５】
2017142352.tif 000007
【図６】
2017142352.tif 000008
【図７】
2017142352.tif 000009
【図８】
2017142352.tif 000010
【図９】
2017142352.tif 000011
【図１０】
2017142352.tif 000012
【図１１】
2017142352.tif 000013
【図１２】
2017142352.tif 000014
【図１３】
2017142352.tif 000015
【図１４】
2017142352.tif 000016