(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透明ミラー又は波長選択性ミラーを１個以上有した光伝送モジュールの製造方法であって、
前記半透明ミラー又は波長選択性ミラーを略１００％透過する波長光により硬化する光硬化性樹脂を用い、
前記半透明ミラー又は波長選択性ミラーを有する基板ケースに、光ファイバを接続して前記光硬化性樹脂溶液を満たし、
前記光ファイバを通して前記波長光を導入することにより前記光硬化性樹脂が硬化した部分として、前記１個以上の半透明ミラー又は波長選択性ミラーを途中に有し、分岐を有しないコア部を形成することを特徴とする光伝送モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記光硬化性樹脂溶液は前記光硬化性樹脂とは異なる、前記波長光では硬化しない第２の光硬化性樹脂との混合溶液であり、
前記コア部形成ののち、前記基板ケース内の前記混合溶液全体を硬化させることを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記１個以上の半透明ミラー又は波長選択性ミラーに応じて受光素子を取り付け、前記コア部の前記光ファイバとの接続端とは反対側に発光素子を取り付けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光伝送モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送路を用いた光伝送モジュールに関する。特に１個以上のミラー間に光硬化性樹脂を充填し、その１個以上のミラーを貫いて短波長光を入射させることにより、光軸方向に光硬化性樹脂を硬化させ、光伝送路とミラーを一体に密着形成した光伝送モジュールおよびその製造方法に関する。本発明は、波長多重光通信分野における安価で低損失な光伝送モジュールに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
双方向光ファイバ通信として単線の光ファイバを用いることは、光ファイバの使用量及びコネクタ等の部品点数をどちらも少なくできる点で低コストの光通信として期待できる。光スターカプラを用いた光通信網の概略を図５に示す。図５の光通信網は、光伝送モジュール９００と制御回路９９０とを１組とした複数の通信端末を、各々光ファイバ９０でスターカプラ９８０に接続したものである。これにより通信端末間は光ファイバ９０とスターカプラ９８０を通じて光信号を送受信できる仕組みとなっている。
【０００３】
図６に各光伝送モジュール９００の従来の構造を示す。光ファイバ９０から放出された光受信信号が、光学レンズ９１１を通して平行化され、４５度傾いて配設されたハーフミラー９２に導かれる。導かれた光受信信号のうち１／２がハーフミラー９２を透過し、光学レンズ９１２に導かれ、収束されて受光素子９３に導かれ、光／電気変換が行われる。また、受信信号の残り１／２がハーフミラー９２により９０度反射されて導かれる先には光学レンズ９１３及び発光素子９４が配設されている。発光素子９４からの光送信信号が光学レンズ９１３で平行化されてハーフミラー９２に導かれ、その１／２が９０度反射されて光学レンズ９１１に導かれる。光学レンズ９１１では光送信信号を収束して光ファイバ９０に導く。このように、従来の光モジュールでは、光ファイバから放出された光受信信号を受光素子で受信するため、及び発光素子からの光送信信号を光ファイバに収束して導くため、複数のレンズが必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、光硬化性樹脂溶液を利用して、光ファイバ先端に光伝送路を形成する技術が注目されている。例えば、特開平４−１６５３１１号公報に開示された光導波路の製造方法がある。これに対し、本発明者らは、硬化開始波長と屈折率の異なる２種の光硬化性樹脂の混合溶液を用い、１つの光硬化性樹脂溶液で伝送路のコアを、両光硬化性樹脂溶液でクラッド部を形成する光伝送路の製造方法を発明し出願している（特願平１１−８５２０３）。また、これに先立ち、光導入口、特定波長分離手段、複数の出射口間を光伝送路で結び、光損失の少ない光分波器を発明し、出願した（特開平１１−３２６６６０）。
【０００５】
上述した本発明者らの技術により、図７のような、光信号送信及び受信一体型の光伝送モジュール９１０が考えられる。光伝送モジュール９１０は、次のように製造可能である。１個の半透明ミラー９２を有する基板ケースに光ファイバ９０を接続し、硬化開始波長と屈折率の異なる２種の光硬化性樹脂の混合溶液で満たしたのち、屈折率が高い光硬化性樹脂の硬化波長を光ファイバ９０から導きコア部１１を形成する。半透明ミラー９２が、その硬化波長の光を半分反射するならば、コア部１１には半透明ミラー９２においてコア分岐部１１８を有し、分岐コア１１９が形成されることとなる。このように、光伝送モジュール９１０は、光ファイバ９０に接続したコア部１１が、半透明ミラー９２を貫いて形成され、且つ半透明ミラー９２との接触部においてコア分岐部１１８を有し、分岐コア１１９が形成されることとなる。こうして、半透明ミラー９２を貫き、分岐を有するコア部１１が形成されたのち周囲の光硬化性樹脂の混合溶液を硬化させ、所望の形状に成形すれば、半透明ミラー９２を貫いたコア部１１と分岐コア１１９の２つの光入射／出射口を有する光伝送モジュールが形成できる。こうして、分岐コア１１９の出射口に受光素子９３、半透明ミラー９２を貫いたコア部１１の入射口に発光素子９４を形成すれば光伝送モジュールとなる。
【０００６】
ところで、図７の光伝送モジュールにおいては、分岐部１１８付近において光損失が生ずる。これを図８に示す。いま、コア部１１の長さ方向にｘ軸を、分岐が９０度であるとして分岐方向にｙ軸を取る。すると、ｘ軸方向に伝播する光は、コア部１１及びクラッド部１２の屈折率により決定される最大角度±θc以下の角度で分岐部１１８に到達する。このうち、分岐部１１８に直接入射した光線は必ずしも分岐コア１１９を伝播せず、一部部分が損失することとなる（図７及び図８でＬｏｓｓ−Ｒ）。逆に、容易に理解できるように、発光素子９４からの送信信号の一部も、分岐部で損失する（図７のＬｏｓｓ−Ｔ）。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レンズを用いない、安価な光送受信のための光伝送モジュールを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の手段によれば、半透明ミラー又は波長選択性ミラーを１個以上有した光伝送モジュールの製造方法であって、半透明ミラー又は波長選択性ミラーを略１００％透過する波長光により硬化する光硬化性樹脂を用い、半透明ミラー又は波長選択性ミラーを有する基板ケースに、光ファイバを接続して光硬化性樹脂溶液を満たし、光ファイバを通して波長光を導入することにより光硬化性樹脂が硬化した部分として、１個以上の半透明ミラー又は波長選択性ミラーを途中に有し、分岐を有しないコア部を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の手段によれば、請求項１に記載の光伝送モジュールの製造方法において、光硬化性樹脂溶液は光硬化性樹脂とは異なる、波長光では硬化しない第２の光硬化性樹脂との混合溶液であり、コア部形成ののち、基板ケース内の混合溶液全体を硬化させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の手段によれば、請求項１又は請求項２に記載の光伝送モジュールの製造方法において、１個以上の半透明ミラー又は波長選択性ミラーに応じて受光素子を取り付け、コア部の光ファイバとの接続端とは反対側に発光素子を取り付けることを特徴とする。
【００１５】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、光伝送路本体であるコア部に分岐が無いので、分岐部における光損失や多重屈折等による散乱を考慮せずに受光素子の位置及び大きさが決定できる。本発明は発光素子がコア部の外部光伝送路（光ファイバ）とは反対側に、また、半透明ミラー又は波長選択ミラーに対応して受光素子を配設するので、構造が極めて簡単であり、且つすでに述べた本願発明者らによる先行出願により極めて安価に且つ大量に製造が可能である。
【００１６】
図８を用いて図７における受信光の光損失を見積もる。今、図８のようにｘ軸、ｙ軸を取り、幅ａ1のコア部と、幅ａ2の分岐コアが９０度の角度で接続されているとする。また、コア部、分岐コアともｚ軸方向に無限に広がっているものとする。このように、コア部の２つの平面ｙ＝０、ｙ＝ａ1（ｘ≦０又はｘ≧ａ2）、分岐コアの２つの半平面ｘ＝０（ｙ≧ａ1）、ｘ＝ａ2（ｙ≧ａ1）がコア部とクラッド部の境界である。コア部を図８上、左から右へ（ｘ軸の正方向へ）伝播する光は、ｚ軸方向の成分を有しないものとする。コア部の屈折率をｎ1、その周りのクラッド部の屈折率をｎ2とすると、コア部をｘ軸方向に伝播する光は、ｘ軸の正方向との成す角度の最大値θcは、次の関係を満たす。
【数１】
0004134481.tif 000002
【００１７】
コア部を伝播する光の伝播角θ（−θc≦θ≦θc）の相対強度分布をＭ(θ)と置く。即ち次がメリジオナル光線で近似した伝送パワーを示すこととなる。
【数２】
0004134481.tif 000003
【００１８】
図８から容易にわかるように、平面座標（０，ｙ）を通る伝播角θの光の内、損失を伴うのは次の関係を同時に満たすものである。
【数３】
0004134481.tif 000004
【００１９】
よって損失ＬBは、デシベル（dB）単位で次のように表すことができる。
【数４】
0004134481.tif 000005
【００２０】
損失ＬBを図９のような伝播角の相対強度分布Ｍ(θ)の場合に計算したものを図１０に、図１１のような伝播角の相対強度分布Ｍ(θ)の場合に計算したものを図１２に示す。但し、ａ1＝ａ2、ｎ1＝1.49、ｎ2＝1.41とした。図９のような相対強度分布Ｍ(θ)の場合にはａ1＝ａ2＝100μmにおいて0.38dB、図１１のような相対強度分布Ｍ(θ)の場合にはａ1＝ａ2＝100μmにおいて0.12dBの光損失が生じることがわかる。
【００２１】
本発明はこのような光損失を生ずる分岐を有していないので、極めて効率の良い光伝送モジュールとすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を図を用いて説明する。尚、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２３】
〔第１実施例〕
図１は、本発明の具体的な第１の実施例である光伝送モジュール１００の構成を示す断面図である。光伝送モジュール１００は、外部と光ファイバ９０で接続され、ハーフミラー２０を途中に有するコア部１１を有する。ハーフミラー２０はコア部１１の長さ方向に対し４５度傾けて配設されている。コア部１１及びハーフミラー２０をクラッド部１２が覆っており、光伝送モジュール１００の主要部を形作っている。コア部１１の、光ファイバ９０とは反対側には発光素子４０が、また、ハーフミラーにより反射される受信光を受け取るため受光素子３０が配設されている。このように、光伝送モジュール１００は、コア部１１、クラッド部１２、ハーフミラー２０、受光素子３０、発光素子４０が一体となって形成され、レンズを有さないので部品点数が少なく、また、分岐を有さないので受信光及び発信光の光損失を抑制した光モジュールとすることができる。
【００２４】
次に光モジュール１００の製造方法の一例を示す。以下の製造方法は特開平１１−３２６６６０における製造方法と特願平１１−８５２０３において、硬化させる光の波長を488nmとしたものである。ケースに光ファイバ９０、ハーフミラー２０を保持し、２種の光硬化性樹脂の混合溶液を満たす。次に高屈折率側の光硬化性樹脂のみが硬化する波長光を光ファイバ９０から導入し、コア部１１を形成する。例えば、550nm以下の波長で硬化する、硬化前屈折率が1.482、硬化後屈折率が1.511であるアクリル系樹脂と、400nm以下の波長で硬化する、硬化前屈折率が1.453、硬化後屈折率が1.477であるエポキシ系樹脂とを混合し、硬化前屈折率1.476、硬化後屈折率1.499の混合溶液を用いる。分岐が生じないよう、ハーフミラー２０は、488nmでは反射が生じず、実際の光通信で用いる波長に対してはハーフミラーとなるものを用いる。具体的には誘電体多層膜を用いる。こうして、光ファイバ９０から連続して形成された、途中にハーフミラー２０を有するコア部１１が形成される。次に、ケースの周囲から混合溶液の２種の光硬化性樹脂がどちらも硬化する波長光を照射し、クラッド部１２を形成する。こののち、コア部１１先端に発光素子４０、ハーフミラーにより受信光が到達する位置に受光素子３０を形成する。この様にして光伝送モジュール１００が構成できる。
【００２５】
〔第２実施例〕
図２は、本発明の具体的な第２の実施例である光伝送モジュール２００の構成を示す断面図である。光伝送モジュール２００は、図１の光伝送モジュール１００のコア部１１末端を屈曲部１１７とし、全反射ミラー２９を使用することにより形成されたものである。図２の光伝送モジュール２００と図１の光伝送モジュール１００との違いは、発光素子４０を受光素子３０と同一面に設けることで、配線等の加工が容易に行えるようにしたことである。光伝送モジュール２００の製造は、図１の光伝送モジュール１００の製造方法において、全反射ミラー２９を加える他はほぼ同様に行うことができる。このような、光伝送モジュール２００は、コア部１１、クラッド部１２、ハーフミラー２０、全反射ミラー２９、受光素子３０、発光素子４０が一体となって形成され、レンズを有さないので部品点数が少なく、また、分岐を有さないので受信光及び発信光の光損失を抑制した光モジュールとすることができる。また、受光素子３０と発光素子４０が同一面上に形成されているので、制御回路との配線その他の加工がより容易である。尚、全反射ミラー２９の替わりに金属ミラーを用いても同様の結果が得られる。
【００２６】
〔第３実施例〕
図３は、本発明の具体的な第３の実施例である光伝送モジュール３００の構成を示す断面図である。光伝送モジュール３００は、図２の光伝送モジュール２００のハーフミラー２０のかわりに３枚の波長選択性ミラー２１、２２及び２３を有する。また、３つの受光素子３１、３２及び３３を有する。波長選択性ミラー２１、２２及び２３は、例えば次のような波長選択性をもたせると良い。
【００２７】
即ち、外部からの受信光が第１番に到達する波長選択性ミラー２１は、例えば波長λR1の信号を反射し、波長λR2及びλR3の信号をほとんど反射せずに透過する。波長選択性ミラー２１を透過した光が次に到達する波長選択性ミラー２２は、波長λR2の信号を反射し、波長λR3の信号をほとんど反射せずに透過する。波長選択性ミラー２２を透過した光が次に到達する波長選択性ミラー２３は、波長λR3の信号を反射する。このような波長選択性により受光素子３１、３２及び３３は、それぞれ波長λR1、λR2及びλR3の信号のみを受け取ることとなる。尚、光伝送モジュール３００の製造の際、コア部を形成する波長としては波長選択性ミラー２１、２２及び２３のいずれにおいてもほとんど反射されない波長光をコア部１１形成（樹脂硬化）光として選択する。
【００２８】
〔変形例〕
図３の光モジュール３００において、波長選択性ミラー２１、２２及び２３をハーフミラーとし、受光素子３１、３２及び３３をそれぞれ波長選択性受光素子とする。各ハーフミラーの反射光は波長λR1、λR2及びλR3の混合光であっても、波長λR1、λR2及びλR3の１つずつに選択性のある波長選択性受光素子を使用することで、それぞれ波長λR1、λR2及びλR3の信号のみを受け取ることができる。このような光伝送モジュールは、３つのハーフミラーのいずれでも反射されない波長光をコア部形成（樹脂硬化）光として選択する。
【００２９】
発光素子４０の発光部分の径ａTは、コア部１１の先端直径よりも小さいならば、発光の損失が更に小さくできる。また、受光素子３０乃至３３の受光部分の径ａRは、図４に示す通り、コア部１１の直径をｔ、コア部からの距離をｂ、この間の屈折率をｎsと置くならば、次の式を満たすａrad以上であれば、ミラーで反射された受信光を漏れなく受光できる。
【数５】
0004134481.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光伝送モジュールの構造を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る光伝送モジュールの構造を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る光伝送モジュールの構造を示す断面図。
【図４】本発明の説明に用いられる分岐光と受光素子を示す関係図。
【図５】スターカプラを有する光ファイバ通信網の構成を示す概念図。
【図６】従来の、ハーフミラーとレンズを用いた光伝送モジュールの構成図。
【図７】分岐を有するコアを使用した光伝送モジュールの構造を示す断面図。
【図８】コア分岐における損失を示す図。
【図９】伝播角の分布の第１の例を示すグラフ図。
【図１０】図９の伝播角分布の際の、光伝送路幅とコア分岐における損失との関係を示すグラフ図。
【図１１】伝播角の分布の第２の例を示すグラフ図。
【図１２】図１１の伝播角分布の際の、光伝送路幅とコア分岐における損失との関係を示すグラフ図。
【符号の説明】
１００、２００、３００、９００、９１０  光伝送モジュール
１１  コア（内部光伝送路本体）
１２  クラッド（内部光伝送路外殻）
２０  半透明ミラー
２１、２２、２３  波長選択性ミラー
２９  全反射ミラー
３０、３１、３２、３３  受光素子
４０  発光素子
９０  光ファイバ（外部光伝送路）
９８０  スターカプラ
９９０  制御回路
９１１、９１２、９１３  光学レンズ
９２  ハーフミラー
９３  受光素子
９４  発光素子
１１７  コア屈曲部
１１８  コア分岐部
１１９  分岐コア
【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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