(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上のコリメータレンズと、前記コリメータレンズの間に挿入された誘電体多層膜と、該２つ以上のコリメータレンズの長手方向の誘電体多層膜と接合していない側のそれぞれに接合されたキャピラリと、からなる光合分波器本体が、繊維状補強材に熱硬化性樹脂が含浸された成形材料からなる保護チューブに収容された光合分波器であって、
前記キャピラリ内には、光ファイバが挿入される細孔が形成され、前記光合分波器本体と前記保護チューブとは直接、密着して配されていることを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記保護チューブは、繊維状補強材に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸してなる成形材料で、前記光合分波器本体を包み、加熱、硬化したものであることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項３】
前記保護チューブは、炭素繊維あるいはガラス繊維と、フェノール樹脂と、熱膨張係数が負のガラスセラミックス粉体と、エポキシ樹脂とからなることを特徴とする請求項２に記載の光合分波器。
【請求項４】
２つ以上のコリメータレンズと、前記コリメータレンズの間に挿入された誘電体多層膜と、該２つ以上のコリメータレンズの長手方向の誘電体多層膜と接合していない側のそれぞれに接合されたキャピラリと、からなる光合分波器本体が、繊維状補強材に熱硬化性樹脂が含浸された成形材料からなる保護チューブに収容され、前記キャピラリ内には、光ファイバが挿入される細孔が形成され、前記光合分波器と前記保護チューブとは直接、密着して配されている光合分波器の製造方法であって、
前記繊維状補強材に未硬化状態の前記熱硬化性樹脂を含浸してなる成形材料を用いて、前記光合分波器本体を包み、加熱、硬化する工程を有することを特徴とする光合分波器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光合分波器に関し、その外周を保護チューブで被覆することにより、外部環境の影響を受け難い構造とした光合分波器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長の異なる複数系統の光を合成（合波）したり、分離（分波）する特性を備えた光合分波器としては、例えば図２に示すような構造のものが提案されている。
この光合分波器の本体１０においては、円柱状の２つの０．２５ピッチグリンレンズ１、１の間に誘電体多層膜２が挟まれ、これらが接着剤などで固定されている。
０．２５ピッチグリンレンズ１は円柱状で、レンズに入射した光線は、正弦波状の光路をとって進む。また、０．２５ピッチグリンレンズ１とは、円柱状のレンズの長さをｌとし、正弦波の１周期の長さをｐとしたときに、レンズの長さｌが０．２５ｐとなるレンズのことである。
【０００３】
一方、入射ポート６用と反射ポート７用の光ファイバ素線３、３は、その先端の被覆層３ｂ、３ｂが除去されることにより露出した光ファイバ裸線３ａ、３ａが、キャピラリ４内に設けられた二つの細孔４ａ、４ａにそれぞれ挿入され、接着剤４ｂにて固定されている。そして、このキャピラリ４が、０．２５ピッチグリンレンズ１に接着剤で固定されている。
また、出射ポート８用の光ファイバ素線３が、同様にしてキャピラリ４の細孔４ａに挿入され、接着剤４ｂにて固定され、０．２５ピッチグリンレンズ１に接着剤で固定されている。
【０００４】
さらに、光合分波器の耐透湿性、機械的強度などを向上するために、光合分波器本体１０がステンレスなどからなる補強部材１１に収容され、この補強部材１１内に樹脂１２を流し込むなどして固定されている。光合分波器本体１０を補強部材１１に固定するために用いられる樹脂１２は、一般に、エポキシ系接着剤などである。
【０００５】
しかしながら、このような光合分波器の補強方法では、ステンレス製の補強部材１１内に樹脂１２を流し込む際に、補強部材１１の内部が見えないために、樹脂１２の必要量を把握することが困難である。補強部材１１の内部に樹脂１２を過剰に流し込むと、光合分波器本体１０のキャピラリ４とグリンレンズ１との接合面、グリンレンズ１と誘電体多層膜２との接合面に樹脂１２が侵入し、これら各部品の屈折率などの性能を劣化させることがある。
また、光合分波器本体１０のグリンレンズ１と誘電体多層膜２との接合面、グリンレンズ１とキャピラリ４との接合面に水分が侵入すると、光の伝送損失が増加する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、耐透湿性、耐候性、機械的強度を有する光合分波器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の光合分波器は、２つ以上のコリメータレンズと、前記コリメータレンズの間に挿入された誘電体多層膜と、該２つ以上のコリメータレンズの長手方向の誘電体多層膜と接合していない側のそれぞれに接合されたキャピラリと、からなる光合分波器本体が、繊維状補強材に熱硬化性樹脂が含浸された成形材料からなる保護チューブに収容された光合分波器であって、前記キャピラリ内には、光ファイバが挿入される細孔が形成され、前記光合分波器と前記保護チューブとは直接、密着して配されているものである。前記保護チューブは、繊維状補強材に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸してなる成形材料で、前記光合分波器本体を包み、加熱、硬化したものが好ましい。前記保護チューブは、炭素繊維あるいはガラス繊維と、フェノール樹脂と、熱膨張係数が負のガラスセラミックス粉体と、エポキシ樹脂とからなることが好ましい。
また、２つ以上のコリメータレンズと、前記コリメータレンズの間に挿入された誘電体多層膜と、該２つ以上のコリメータレンズの長手方向の誘電体多層膜と接合していない側のそれぞれに接合されたキャピラリと、からなる光合分波器本体が、繊維状補強材に熱硬化性樹脂が含浸された成形材料からなる保護チューブに収容され、前記キャピラリ内には、光ファイバが挿入される細孔が形成され、前記光合分波器と前記保護チューブとは直接、密着して配されている光合分波器の製造方法であって、前記繊維状補強材に未硬化状態の前記熱硬化性樹脂を含浸してなる成形材料を用いて、前記光合分波器本体を包み、加熱、硬化する工程を有している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の光合分波器の一例を側面から見た状態を示す図である。なお、先に説明した従来の光合分波器と同一構成部分については、同一符号を付した。
この例の光合分波器２０にあっては、まず、光合分波器本体１０を作製する。光合分波器本体１０においては、円柱状の２つの０．２５ピッチグリンレンズ１、１の間に誘電体多層膜２が挟まれ、これらが接着剤などで固定されている。
一方、入射ポート６用と反射ポート７用の光ファイバ素線３、３は、その先端の被覆層３ｂ、３ｂが除去されることにより露出した光ファイバ裸線３ａ、３ａが、キャピラリ４内に設けられた二つの細孔４ａ、４ａにそれぞれ挿入され、接着剤４ｂにて固定されている。そして、このキャピラリ４が、０．２５ピッチグリンレンズ１に接着剤で固定されている。
また、出射ポート８用の光ファイバ素線３は、同様にしてキャピラリ４の細孔４ａに挿入され、接着剤４ｂにて固定され、０．２５ピッチグリンレンズ１に、接着剤で固定されている。
そして、光合分波器２０は、この光合分波器本体１０を保護チューブ１３に収容した構造となっている。
【０００９】
保護チューブ１３は、ガラス繊維、炭素繊維などの補強材料に、未硬化状態のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸してなる成形材料からなるものである。
この成形材料は、これを加熱、硬化すると、光合分波器本体１０の補強部材として優れた機械的強度、耐透湿性、耐候性を示し、光合分波器２０の使用温度範囲における熱膨張率がほぼ零を示すものとなる。具体的には、この成形材料は、炭素繊維クロスに、フェノール樹脂と、熱膨張係数が負のガラスセラミック粉体と、エポキシ樹脂を含浸した成形材料が好ましい。この成形材料は、キャピラリ４およびグリンレンズ１との粘着性が良好な材料である。
【００１０】
このように、光合分波器本体１０を上記のような成形材料によって包み込み、加熱すると、成形材料は光合分波器本体１０の外周に密着して硬化し、光合分波器本体１０に密着した保護チューブ１３になる。このような保護チューブ１３を用いることにより、光合分波器本体１０の補強部材を小型化することができ、取り扱いも容易であるので低コストで製造することができる。また、光合分波器２０は曲げ応力に対する耐性などの機械的強度に優れ、耐透湿性にも優れた構造となり、外部環境に影響されて屈折率が変化することがなくなる。したがって、伝送損失が増加することもなくなる。
【００１１】
また、本例で用いられる０．２５ピッチグリンレンズ１は、アルカリガラスなどからなり、径方向、軸方向に屈折率分布を持つものである。
グリンレンズ１は円柱状で、キャピラリ４との接合面は、斜めに形成されており、寸法は外径１．８ｍｍ、長さ４．７ｍｍとなっている。グリンレンズ１の外径は、この他に１．０ｍｍ、２．０ｍｍから適宜選択可能である。また、グリンレンズ１の長さは、この他に４．６ｍｍ、４．８ｍｍから適宜選択可能である。このように寸法が適宜選択可能であるのは、０．２５ピッチに対応する長さが、グリンレンズ１の屈折率分布や材質などによって異なるためである。
【００１２】
また、誘電体多層膜２は、一方のグリンレンズ１のキャピラリ４との接合面と反対側の面に、例えば、シリカ（ＳｉＯ2）やチタニア（ＴｉＯ2）などの屈折率の異なる薄膜を蒸着により積層したものであって、材質や厚さなどは光の波長などによって適宜選択する。この例においてはＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5からなる薄膜を交互に積層した厚さ約２０μｍ、１．３ｍｍ×１．３ｍｍのものを用いている。
【００１３】
また、光ファイバ素線３は、シングルモード光ファイバまたは偏波保持光ファイバのどちらであってもよく、これらを組合わせて用いてもよい。
シングルモード光ファイバは、石英ガラスなどからなる光ファイバ裸線の上に、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆層が設けられた構造となっている。また、偏波保持光ファイバは、石英ガラスなどからなる光ファイバ裸線を挟むように、Ｂａ2Ｏ3をドープしたシリカガラスなどからなる応力付与部材を配置し、これらの上に紫外線硬化型樹脂などからなる被覆層が設けられた構造となっている。
この例において、光ファイバ裸線３ａの外径は１２５μｍ、光ファイバ素線３の外径は２５０μｍである。
【００１４】
キャピラリ４は、Ｂ2Ｏ5を含有する石英、ホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる円柱状で、グリンレンズ１との接合面は斜めに形成されており、寸法は外径１．８ｍｍ、長さ１０ｍｍとなっている。
また、細孔４ａは、キャピラリ４の中心部に、キャピラリ４を貫通するように形成されている。細孔４ａの開口部の形状は、正方形、長方形、菱形などの多角形状または円形であり、寸法が０．１２６〜０．２１７ｍｍ×０．２１４〜０．２５２ｍｍ程度となっている。
【００１５】
また、本例で用いられる接着剤４ｂとしては、ガラス転移温度が低く、硬化後の硬度が低く、硬化収縮率が小さいものが好ましい。すなわち、光合分波器２０の使用温度範囲において柔軟な材質のものが好ましく、例えば、エポキシ系接着剤、アクリレート系接着剤、シリコン系接着剤などが好ましい。
このように光合分波器２０の使用温度範囲において柔軟な接着剤４ｂを用いれば、光ファイバ素線３は、温度変化に伴う接着剤４ｂの応力変化の影響を受けにくくなり、結果として、光合分波器２０の偏波クロストーク特性などが劣化することがない。
【００１６】
なお、本例の光合分波器２０の入射用ポート、反射用ポート、出射用のポート数は、それぞれ少なくとも１つ以上設けられていれば特に限定せず、必要に応じて２つ以上設けることもできる。なお、光合分波器２０は、ひとつのポートに複数の信号光の合波光を入射し、複数のポートのそれぞれから信号光を出射する場合は光分波器として働き、反対に複数のポートのそれぞれから信号光を入射し、ひとつのポートからこれらの信号光の合波光を出射する場合は光合波器として働くものである。
【００１７】
以下、図１を利用して、具体例を示す。
保護チューブ１３となる成形材料として、炭素繊維−エポキシ樹脂含浸シート（商品名；９１３Ｅｐｏｘｙ  ｍａｔｒｉｘ、Ｈｅｘｃｅｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ社製）を用いて、光合分波器２０を作製した。このものは、炭素繊維に、フェノール樹脂と、熱膨張係数が負のガラスセラミック粉体と、エポキシ樹脂を含浸した材料で、抗張力性、機械的強度に優れ、軽量で、可撓性の材料である。
光合分波器本体１０を炭素繊維−エポキシ樹脂含浸シートで包み込み、温度１２０℃、圧力７×１０5Ｐａで１時間保持し、このシートを硬化し、このシートと光合分波器本体１０を密着させて保護チューブとした。得られた光合分波器２０は、長さ４０ｍｍ、外径５ｍｍであり、優れた機械的特性、耐透湿性、耐候性を示した。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光合分波器は、２つ以上のコリメータレンズと、前記コリメータレンズの間に挿入された誘電体多層膜と、該２つ以上のコリメータレンズの長手方向の誘電体多層膜と接合していない側のそれぞれに接合されたキャピラリと、からなる光合分波器本体が、繊維状補強材に熱硬化性樹脂が含浸された成形材料からなる保護チューブに収容された光合分波器であって、前記キャピラリ内には、光ファイバが挿入される細孔が形成され、前記光合分波器本体と前記保護チューブとは直接、密着して配されているから、密閉構造の光合分波器を容易に得ることができる。また、繊維状補強材に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸してなる成形材料を用いることにより、光合分波器の補強部材を小型化することができる。また、この成形材料は、取り扱いが容易であるので低コストで光合分波器を製造することができる。さらに、本発明の光合分波器は、曲げ応力に対する耐性などの機械的強度、耐透湿性、耐候性などに優れ、外部環境に影響され難いので、光の伝送損失が増加することがない。また、本発明の光合分波器に偏波保持光ファイバを用いた場合、安定した偏波クロストーク特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光合分波器の補強構造の一例を示す図である。
【図２】  従来の光合分波器の補強構造を示す図である。
【符号の説明】
１…グリンレンズ、２…誘電体多層膜、３…光ファイバ素線、４…キャピラリ、１０…光合分波器本体、１３…保護チューブ、２０…光合分波器
【図１】
0004233747.tif 000002
【図２】
0004233747.tif 000003