(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路と光ファイバーのカップリング方法であって、
光の入射に用いる光ファイバー又は光ファイバーコネクター並びに光の出射に用いる光ファイバー又は光ファイバーコネクターを挿入する傾斜した角度を持つ穴と高分子ゲル対を設置できる窪みを有する治具を用いて、
前記治具の窪みに高分子ゲルを入れ、前記穴より前記光ファイバーを差し込むことにより、前記光ファイバーと前記治具に前記高分子ゲルを付着し、前記高分子ゲルが付着した前記光ファイバー及び前記治具を前記光導波路に粘着することにより、前記高分子ゲルを介して前記光導波路と前記光ファイバーを接続したことを特徴とする光導波路と光ファイバーのカップリング方法。
【請求項２】
前記高分子ゲルは、ウレタン系ゲル、スチレン系ゲル又はエチレン系ゲルであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路と光ファイバーのカップリング方法。
【請求項３】
光導波路と光ファイバーのカップリング装置であって、
光の入射に用いる光ファイバー又は光ファイバーコネクター並びに光の出射に用いる光ファイバー又は光ファイバーコネクターを挿入する傾斜した角度を持つ穴と高分子ゲル対を設置できる窪みを有する治具を備え、
前記治具の窪みに高分子ゲルを入れ、前記穴より前記光ファイバーを差し込むことにより、前記光ファイバーと前記治具に前記高分子ゲルを付着し、前記高分子ゲルが付着した前記光ファイバー及び前記治具を前記光導波路に粘着することにより、前記高分子ゲルを介して前記光導波路と前記光ファイバーを接続したことを特徴とする光導波路と光ファイバーのカップリング装置。
【請求項４】
前記光導波路がスラブ状であることを特徴とする請求項３に記載の光導波路と光ファイバーのカップリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光導波路と光ファイバーのカップリング方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーからの光をスラブ状の光導波路に入射させる、またはファイバーへと出射させる方法として、（１）プリズム等の光学的マッチングをとる部材をスラブ光導波路の表面に設置して光を入出射させる方法、（２）スラブ状の光導波路の端面から入出射を行わせる方法及び（３）スラブ光導波路の表面にグレーティング状の溝、模様を付けて光の回折を利用して入出射させる方法が主に利用されている。
【０００３】
（１）および（２）の方法は、光導波路自身には特別の加工を要しないため、汎用性は高いが、光学的マッチングをとる部材、すなわちプリズムまたはプリズムとして作動する部材を用いる必要があり、手間がかかる。
【０００４】
一方、（３）の方法は、スラブ状光導波路自身に光の入出射のための何らかの加工をする必要があり、汎用性が低い。
【０００５】
また、（１）および（２）の方法は、上記部材と、スラブ状光導波路または光ファイバーとの間での光反射による光の減衰、干渉等をなくす工夫が必要になる。例えば、マッチングオイルの利用は、これらの光学部品の間に介在する空気層をなくし、各表面での反射や回折を低減するのにしばしば用いられ、大きな効果が得られている。
【０００６】
しかしながら、プリズム、マッチングオイルの利用など様々な行程が追加される不便がある。
【０００７】
そこで、本発明者らは、既にこれらの問題を解決すべく、グリセリン滴を用いたカップリング方法を発明し、光ファイバーからの光をスラブ状光導波路表面から容易に入出射する方法を開発した（特許文献１参照）。
【０００８】
以下、この方法について簡単に説明するとともに、新たな方法について開発に至った経緯を記載する。
【０００９】
スラブ光導波路と光ファイバーのカップリング法にはすでに多くの方法が開発されているが、安定性や長期安定性などの性能と利便性を両立させることはかなり困難である。
【００１０】
カップリング法として一般的な方法の一つとして、プリズムとカップリングオイルを用いる方法が知られている。
【００１１】
この方法は、スラブ状光導波路の表面に、直角な角をはさむ面の一方を下にして直角プリズムを置き、斜めになった面より光ファイバー端面からの光を入出射させるものである。この場合、プリズムとスラブ状光導波路の間にある空気層を何らかの物質を介在させ、各相の光屈折率の違いを小さくする事によって効率よく光を導波路コア層に導入するものである。
【００１２】
このプリズムの作用と同様のことを、光ファイバーの表面においたグリセリン滴により実現することが可能である（特許文献１参照）。
【００１３】
この方法は、また、光ファイバーから直接、スラブ状光導波路コアに光を導入する事ができると同時に、グリセリンは非常に安価かつ毒性もなく簡便に利用することが可能である（図１参照）。
【特許文献１】特許第３９６８４２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、グリセリンは液体であり、長期に安定した利用は、不可能である。また、振動や高熱に弱いという弱点もある。もちろん、安定に滴が存在しうる物理的制約も多い。つまり、導波路を垂直に立てての利用や、導波路下面への取り付けは、難しいという不都合が存在した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの問題点を解決する方法として、グリセリンの代わりに、高分子ゲルを用いる方法を発明した。高分子ゲルとしては、ウレタン系ゲル、スチレン系ゲル又はエチレン系ゲル等が好ましい。
【００１６】
高分子ゲルは、低粘度なものからほとんど固体に近いものまで様々の形態がある。また、適度な粘着性を持っており、スラブ状光導波路表面に容易に粘着する。
【００１７】
一方、光ファイバーの先端に高分子ゲルを設置しておくことも可能である。
【００１８】
さらに、高分子ゲルをプリズム状に加工して用いることも可能である。このため広範囲な利用が可能である。
【００１９】
一般に用いられているゲルは、水を含むハイドロゲルであり、高温での長期の利用や野外での長期の利用（概ね１年以上）では、水分の減少等による変形、粘着力の減少等が心配されるが、水のような溶媒を全く含まないゲル（セグメント化ポリウレタンゲル）もあり、長期の使用も可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明は、従来のグリセリン等の液滴にかわり、ゲルを採用したので、長期に安定した利用が可能であり、振動や高熱に強い。また、導波路を垂直に立てての利用や、導波路下面への取り付けも可能である。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図２は、高分子ゲル２を光ファイバー３とスラブ状光導波路１の表面の間に置き、高分子ゲル２の粘弾性を利用して、ファイバー３の端面とスラブ状光導波路１の間の空間を満たす様にした例を示す。
【００２３】
高分子ゲル２を、球状、楕円状、円柱状、直方体に加工して、光ファイバーとスラブ状光導波路表面の間におき、高分子ゲルの粘弾性を利用して、ファイバー端面とスラブ光導波路間の空間を満たす。スラブ状光導波路上に置かれたゲル片にファイバーを差し込んでいる状態が示されている。光ファイバーからの光は、ゲルを透過してスラブ光導波路コアに入射される。
【００２４】
ファイバー先端は、高分子ゲル体の中に差し込まれる形であっても、また、弾性を利用して押しつける形になってもどちらでも利用可能である。
【００２５】
比較的粘度の低い高分子ゲルの場合には、カップリングオイルと同様の利用が可能であるが、比較的粘度の高い高分子ゲルの場合には、高い粘性を持つため、一度ある形状にした後は、繰り返し装着、脱着が可能なカップリングとして利用可能である。
【００２６】
高分子ゲルによりプリズム状のものを作製すると、カップリングオイルの不要なプリズムとして利用することが可能である上、作製及び利用が容易であるので、簡易的な用途に対して非常に有益である。
【００２７】
図３には、光ファイバー３（又は光ファイバーコネクター）を挿入する傾斜した角度を持つ穴と高分子ゲル２対を設置できる窪みを有する治具を設けた例を示す。
【００２８】
光ファイバー３を差し込んだ先にゲル片２を置く窪みを設けた治具において、ゲル用の窪みにゲル片２をいれ、穴より光ファイバーを差し込む。また、スラブ状光導波路は、治具の上に置かれ、窪みの中に置かれたゲル片により光学的カップリングが行われる。なお、図３においては、光導波路が上に描いてあるが、実際は上でも下でも垂直においても構わない。
【００２９】
図４に示すように、光ファイバーの先端に高分子ゲルの小片を取り付けておき、これをスラブ状光導波路の表面に押しつけることにより容易に光のカップリングを行うこともできる。この小片は、使い捨てにすることもできるが、光ファイバー端面に固着させることにより繰り返し利用することも可能である。
【００３０】
図５には、上記図４と比較すると、より小さなゲルを光ファイバーの先端に付着した例を示す。ファイバー同士の接続や、導波路端面の入射に適している
【００３１】
また、既存の光ファイバー用のコネクターをファイバー導入位置に設置して用いることは容易であり、光ファイバーの利用が、より簡便になる。
【００３２】
図６に、実験に用いたうす青色のポリウレタンゲルの光吸収スペクトルを示す。
【００３３】
このポリウレタンゲルは、３８０ｎｍから８００ｎｍ付近まで良く光を通す透明体であり、６４０ｎｍ付近に吸収ピークある。これは、添加されている青色着色剤の吸収と思われる。
【００３４】
図７に、光導波路の透過光強度を示す。一つの曲線（太い線）は、高分子ゲルをプリズムとしてスライドグラス上に設置して光を入射し、反対側端面から出射したものを集光し分光したものの透過光強度であり、他方の曲線（細い線）は、光導波路端面から光を入射し反対側端面から出射したものを集光し分光したものの透過光強度であり、高分子ゲルは用いていない。両者は、青色色素の吸収部分を除き、ほぼ同じ光透過スペクトルを有していることが分かる。ゲル小片の大きさは、3mm×3mm×3mm程度である。
【００３５】
図７の６４０ｎｍ程度に、図６の吸収ピークに対応して透過光強度の減少部分が現れている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のグリセリン液滴を用いた光導入の模式図。
【図２】本願発明に係る高分子ゲルを光ファイバーとスラブ状光導波路表面の間に置き、高分子ゲルの粘弾性を利用したカップリングの例。
【図３】本願発明に係る光ファイバー（又は光ファイバーコネクター）を挿入する傾斜した角度を持つ穴と高分子ゲル対を設置できる窪みを有する治具を設けたカップリングの例。
【図４】本願発明に係るファイバーの先端にゲルを取り付けた例。ファイバーを光導波路表面に直接触れさせ、光を導入する場合に適する。
【図５】本願発明に係るファイバーの先端にゲルを取り付けた例。図４のゲルよりも小さめのゲルが取り付けられている。ファイバー同士の接続や、導波路端面の入射に適している。
【図６】ポリウレタンゲルの光吸収スペクトル。
【図７】高分子ゲルをプリズムとしてカバーグラス上に設置して光を入射し、一方の端面から出射したものを集光し分光したものの透過光強度と高分子ゲル小片をファイバー先端に取り付け、これをガラス表面に押しつけて光を入射し、一方の端面から出射したものを集光し分光したものの透過光強度。
【符号の説明】
【００３７】
１    光導波路
２    高分子ゲル
３    光ファイバー
４    光ファイバーのコア
５    光ファイバーのクラッド及び被覆
６    ファイバーコネクタ又はスリーブ等のファイバーを補強するもの
７    治具
１１  光導波路
１２  グリセリン
１３  光ファイバー
【図１】
0004925129.tif 000002
【図２】
0004925129.tif 000003
【図３】
0004925129.tif 000004
【図４】
0004925129.tif 000005
【図５】
0004925129.tif 000006
【図６】
0004925129.tif 000007
【図７】
0004925129.tif 000008