JP2001324617A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバと基材とを固定する接着剤の劣化
を防止できる光学装置を提供すること。 【解決手段】 光軸方向に沿って回折格子６が形成され
た光ファイバ４と、光ファイバ４が固定される基材１
と、を備え、基材１の温度変化に伴う伸縮によって光フ
ァイバ４の光軸方向に生じる変位を光ファイバ４に印加
するようにした光学装置１０であって、基材１と光ファ
イバ４とは接着剤５によって固定されており、接着剤５
は、透湿率が７．５×１０^-11（ｃｍ²／Ｐａ・ｓ）以下
のシール材１２によって覆われていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コア部の屈折率を
光軸に沿って周期的に変化させた回折格子が形成された
光ファイバを有する光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回折格子が形成された光ファイバを所定
の基板に接着してなる光学装置では、使用温度範囲では
光ファイバが正の熱膨張係数を有しているため、環境温
度が変化すると、光ファイバが伸縮して当該光ファイバ
に応力が印加される。すると、光ファイバ内の屈折率が
変化し、回折格子によるブラッグ波長が変化するという
問題が生じる。そして、このような問題を解消する技術
を開示した文献として、例えば特開平１０−９６８２７
号公報がある。

【０００３】同公報の技術は、回折格子が形成された光
ファイバを負の熱膨張係数を有する基材に結合材料（接
着剤）にて接着することで、ブラッグ波長の温度依存性
を低下させることを図ったものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の技術には、次のような問題があった。すなわち、光
ファイバを接着剤にて基材に固定させているが、高温多
湿な環境下で上記光学装置を使用すると、この接着剤が
劣化してしまうおそれがあった。接着剤が劣化すると、
光ファイバが位置ズレを起こし、回折格子の精度が低下
してしまう。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、光ファイバと基材とを固定する接着剤の劣化
を防止できる光学装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光軸方向に沿って回折格子が形成された
光ファイバと、光ファイバが固定される基材と、を備
え、基材の温度変化に伴う伸縮によって光ファイバの光
軸方向に生じる変位を光ファイバに印加するようにした
光学装置であって、基材と光ファイバとは接着剤によっ
て固定されており、接着剤は、透湿率が７．５×１０
^-11（ｃｍ²／Ｐａ・ｓ）以下のシール材によって覆われ
ていることを特徴とする。

【０００７】本発明に係る光学装置によれば、基材と光
ファイバとを固定する接着剤がシール材によって覆われ
ているため、接着剤の防湿性が高められ、劣化を防止す
ることができる。特に、光学装置が高温高湿下におかれ
た場合でも、接着剤は高温高湿になりにくくなる。ま
た、本発明者の鋭意研究により、シール材の透湿率が
７．５×１０^-11（ｃｍ²／Ｐａ・ｓ）以下であれば、接
着剤の劣化防止に大きく寄与することが見出された。

【０００８】また、本発明の光学装置において、シール
材の熱膨張係数が、接着剤の熱膨張係数よりも大きいこ
とが好ましい。これにより、高温多湿下でシール材と接
着剤が剥離せず、接着剤自身が高温高質化におかれなく
なる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る光学装置の好適な実施形態について詳細に説明
する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重
複する説明は省略する。

【００１０】図１を参照して、本実施形態の光学装置を
説明する。光学装置１０は、回折格子部６が形成された
光ファイバ４を備えており、この光ファイバ４は、基材
１に接着固定されている。

【００１１】光ファイバ４の回折格子部６は、光ファイ
バ４の光軸方向に沿って、且つ、少なくともコア部の屈
折率が変化するように形成されている。また、回折格子
部６は、例えばクラッド部の周囲に設けられた被覆層を
所定の長さだけ除去してクラッド部を露出させ、この露
出部分の例えばコア部に対して紫外線を照射することで
形成される。また、クラッド層の周囲の被膜を除去する
ことなく回折格子部６を形成することも可能である。な
お、紫外線の照射は、公知のホログラフィック法や位相
格子法等によって行われる。

【００１２】基材１は、いわゆる温度補償デバイスとし
ての機能を有しており、二つの第１基材１ａと、各第１
基材１ａの間に位置する第２基材１ｂと、によって構成
されている。第１基材１ａは、第２基材１ｂよりも大き
な熱膨張係数を有する材料によって形成されている。第
１基材１ａの熱膨張係数は、好ましくは第２基材１ｂの
熱膨張係数の８倍以上とする。本実施形態では、具体的
には、第１基材１ａはアルミニウムによって形成され、
第２基材１ｂは、石英ガラスによって形成されている。
また、第１基材１ａは、ほぼ直角に屈曲されたアングル
形状をなしており、第１基材１ａの一片が第２基材１ｂ
の端部と接着剤２によって接着固定されている。第１基
材１ａの他片は、第１基材１ａが第２基材１ｂに接着さ
れた状態において、第２基材１ｂに対してほぼ平行とな
るようにされている。

【００１３】また、第１基材１ａには、光ファイバ４を
収容する切り欠き状の溝１３が形成されている。溝１３
に光ファイバ４、詳しくは光ファイバ４の被覆部分を収
容することで、光ファイバ４がその延在方向と直交する
方向に動くことを防止できる。また、第１基材１ａの端
部（溝１３が形成された側）には被覆部分が当接するの
で、端部の角で光ファイバ４の裸ファイバ部が傷付くこ
とも防止することができる。

【００１４】上述のように、基材１においては、石英ガ
ラス製の第２基材１ｂよりもＡｌ製の第１基材１ａの方
が熱膨張係数が大きいため、温度上昇時に第２基材１ｂ
の膨張量（図１中矢印Ａ参照）よりも第１基材１ａの膨
張量（図１中矢印Ｂ参照）が大きくなる。この結果、基
材１は、接着剤５が塗布された２点間において負の熱膨
張係数を有することになり、温度変化に伴って光ファイ
バに加えられる張力を低下することができる。なお、上
記２点間が負の熱膨張係数を有する限り、第２基材１ｂ
を、正の熱膨張係数でなく負の熱膨張係数を有する結晶
化ガラス等にしてよい。

【００１５】第１基材１ａには、光ファイバ４がエポキ
シ樹脂からなる接着剤５によって接着されている。詳し
くは、光ファイバ４は、回折格子部６の中心波長をモニ
タしながら回折格子部６に所定の張力が与えられた状態
で、回折格子部６の両側において接着剤５により第１基
材１ａに固定される。光ファイバ４を固定する際は、基
材１及び光ファイバ４の回折格子部６は所定の温度に加
熱している。このようにして光ファイバ４を基材１に取
り付けることにより、光ファイバ４の使用温度範囲にお
いて、基材１の熱変位が光ファイバ４に適切に伝えられ
ることになり、回折格子部６での温度変化に対するブラ
ッグ波長の安定性を保つことができる。

【００１６】また、本実施形態では、基材１と光ファイ
バ４とを接着固定する接着剤５は、シール材１２によっ
て覆われている。このシール材１２は、エポキシ化合物
の変性エポキシによって形成されており、その透湿率
は、７．５×１０^-11（ｃｍ²／Ｐａ・ｓ）以下とされて
いる。このようなシール材１２で接着剤５を覆うことに
より、接着剤５自身は高温高湿下におかれなくなり、劣
化を防止することができる。これにより、光ファイバ４
の位置ズレが防止され、回折格子部６の精度を保持する
ことができる。なお、光ファイバ４が位置ズレを起こす
パターンとしては、接着剤５と基材１との界面で剥離が
生じて光ファイバ４の固定点がずれるケース、接着剤５
と光ファイバ４との界面で剥離が生じて光ファイバ４の
固定点がずれるケース、及び、接着剤５が水分によって
膨潤して光ファイバ４の固定点がずれるケース等がある
が、これらの全てのケースについて光ファイバ４の位置
ズレを防止することができる。また、本発明者の鋭意研
究により、透湿率が７．５×１０^-11（ｃｍ²／Ｐａ・
ｓ）以下のシール材１２を使用すれば、接着剤５の劣化
をより確実に防止できることが判明した。

【００１７】［実施例］次に、実施例及び比較例に基づ
いて、本発明をより具体的に説明する。

【００１８】（実施例１）第１基材としてアルミニウム
を使用し、第２基材として石英ガラスを使用した。ま
た、光ファイバを基材に接着させるための接着剤として
は、熱膨張係数α₂が５×１０^-5／℃の熱硬化性エポキ
シ樹脂を使用した。さらに、その接着剤を透湿率が６．
０×１０^-11（ｃｍ²／Ｐａ・ｓ）で、熱膨張係数α₁が
８×１０^-5／℃のシール材によってシールした。そし
て、環境温度を−４０〜８５℃の範囲で変化させ、回折
格子部から出力された光の波長シフトを測定し、その温
度依存性を測定したところ、０．０００４ｎｍ／℃とい
う初期特性が得られた。その後、環境温度７５℃、湿度
９０％という条件下で２５００時間放置するいわゆる湿
熱劣化試験を行った後に、再び波長シフトを測定したと
ころ、０．０００５５ｎｍ／℃という初期特性に近い結
果が得られた。これは、接着剤がシール材に覆われてい
るため、湿度を高めても接着剤が劣化しにくくなり、ひ
いては光ファイバの位置ズレが防止されていることに起
因していると考えられる。

【００１９】（実施例２）本実施例では、実施例１と異
なり、光ファイバを基材に接着させるための接着剤とし
て、熱膨張係数α₂が２×１０^-5／℃のＵＶ硬化性エポ
キシ樹脂を使用した。さらに、その接着剤を透湿率が
２．２５×１０^-11（ｃｍ²／Ｐａ・ｓ）で、熱膨張係数
α₁が８×１０^-5／℃のシール材によってシールした。
そして、環境温度を−４０〜８５℃の範囲で変化させ、
回折格子部から出力された光の波長シフトを測定したと
ころ、０．０００２５ｎｍ／℃という初期特性が得られ
た。その後、環境温度７５℃、湿度９０％という条件下
で湿熱劣化試験を２５００時間行った後に、再び波長シ
フトを測定したところ、０．０００３ｎｍ／℃という初
期特性に近い結果が得られた。

【００２０】（比較例１）本比較例では、透湿率が８．
０×１０^-11（ｃｍ²／Ｐａ・ｓ）のシール材によって接
着剤をシールした。また、その他の条件は、実施例１と
同様にした。そして、環境温度を−４０〜８５℃の範囲
で変化させ、回折格子部から出力された光の波長シフト
を測定したところ、０．０００４２ｎｍ／℃という初期
特性が得られた。その後、環境温度７５℃、湿度９０％
という条件下で湿熱劣化試験を２５００時間行った後
に、再び波長シフトを測定したところ、０．００２ｎｍ
／℃という初期特性と比較して大きな値が得られた。こ
れは、シール材の透湿率が大きく接着剤の劣化防止が不
十分であるため、光ファイバが位置ズレを起こしている
ことに起因していると考えられる。

【００２１】（比較例２）本比較例では、シール材の熱
膨張係数α₁を３×１０^-5／℃とし、接着剤の熱膨張係
数α₂を８×１０^-5／℃とし、その他の条件は実施例１
と同様にした。そして、環境温度を−４０〜８５℃の範
囲で変化させ、回折格子部から出力された光の波長シフ
トを測定したところ、０．０００６ｎｍ／℃という初期
特性が得られた。その後、環境温度７５℃、湿度９０％
という条件下で湿熱劣化試験を２５００時間行った後
に、再び波長シフトを測定したところ、０．００１８ｎ
ｍ／℃という初期特性と比較して大きな値が得られた。
また、光ファイバと基材との接着部を観察したところ、
接着剤とシール材との界面の一部が剥離していることが
判明した。この結果より、湿熱劣化試験を行う以前に、
接着剤とシール材との間に剥離が生じて光ファイバが位
置ズレを起こしていることが分かる。これは、シール材
の熱膨張係数が接着剤の熱膨張係数よりも小さいことに
起因していると考えられる。

【００２２】以上、本発明者によってなされた発明を実
施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施
形態に限定されるものではない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
装置によれば、透湿率が７．５×１０ ^-11（ｃｍ²／Ｐａ
・ｓ）以下のシール材によって基材と光ファイバとを固
定する接着剤が覆われているため、接着剤の防湿性が高
められ、劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…基材、１ａ…第１基材、１ｂ…第２基材、４…光フ
ァイバ、５…接着剤、６…回折格子部、１０…光学装
置、１２…シール材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸方向に沿って回折格子が形成された
   光ファイバと、前記光ファイバが固定される基材と、を
   備え、前記基材の温度変化に伴う伸縮によって前記光フ
   ァイバの光軸方向に生じる変位を前記光ファイバに印加
   するようにした光学装置であって、 前記基材と前記光ファイバとは接着剤によって固定され
   ており、 前記接着剤は、透湿率が７．５×１０^-11（ｃｍ²／Ｐａ
   ・ｓ）以下のシール材によって覆われていることを特徴
   とする光学装置。
2. 【請求項２】 前記シール材の熱膨張係数が、前記接着
   剤の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求項１
   記載の光学装置。