JP2002196176A

JP2002196176A - 光部品の製造方法

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Publication number: JP2002196176A
Application number: JP2000394539A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Matsuura; 隆明松浦; Takahiro Nakamura; 卓広中村; Kenji Nishiwaki; 賢治西脇; Hitohiro Momotsu; 仁博百津; Kenichiro Asano; 健一郎浅野; Hideyuki Hosoya; 英行細谷
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】光合分波器などの光部品の光学特性および機
械的強度特性の安定化に有効な、グリンレンズと誘電体
多層膜からなる光部品とファイバ用キャピラリを接合す
る方法を提供する。【解決手段】接着剤９に紫外線を照射し、接着剤９を
硬化する工程において、光ファイバ素線３の一方に所定
強度の光を入射し、他方の光ファイバ素線３で反射光の
強度を測定し、この反射光の強度変化に基づいて接着剤
９の硬化収縮により生じる応力を算出し、この応力に応
じて、グリンレンズ１とキャピラリ４の接合部を、両者
の長軸方向に、変位させる。または、接着剤の硬化収縮
により生じる応力をロードセル２０により測定し、この
応力に応じて、グリンレンズ１とキャピラリ４の接合部
を、両者の長軸方向に、変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長の異なる複数
の光を合波または分離する光増幅器、合波器、分波器な
どに適用される光合分波器などの光部品に関し、特にグ
リンレンズと誘電体多層膜を接合した光部品とファイバ
用キャピラリの調芯および接合する工程において、その
光学特性および機械的強度特性の安定化に有効な方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光部品としては、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
えた光合分波器などが挙げられる。例えば、図２に示す
ような構造の光合分波器が提案されている。この光合分
波器においては、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０．２
５ｐ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、円柱状のキャピラリ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９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５の細孔５ａに挿入され、接着剤５ｂにて固
定され、０．２５ピッチグリンレンズ１に、接着剤９で
固定されている。

【０００４】次に、図３を用いて、従来の光部品の製造
方法を、光合分波器を例として示す。図３（ａ）は従来
の光部品の製造方法の概略を示す正面図、図１（ｂ）は
従来の光部品の製造方法の概略を示す側面図である。先
ず、グリンレンズ１と誘電体多層膜２とグリンレンズ１
とからなるフィルタモジュール１０を接着剤で接合す
る。次に、固定ステージ１１に形成されたＶ字溝１２
に、フィルタモジュール１０を配し、止め具１３で固定
する。Ｖ字溝１２は固定ステージ１１の上面の長手方向
中央部に、直線状に形成されたものである。次に、ＸＹ
Ｚステージ（図示せず。）の保持部１５に形成されたＶ
字溝１６に、光ファイバ素線３、３を挿入、固定したキ
ャピラリ４を配し、止め具１７で固定する。次に、グリ
ンレンズ１の斜め研磨面１ａまたはキャピラリ４の斜め
研磨面４ｃに、紫外線硬化型樹脂からなる接着剤９を塗
布する。

【０００５】次に、ＸＹＺステージを調節して、フィル
タモジュール１０とキャピラリ４の調芯をし、両者を最
適な位置関係に設定する。ところで、フィルタモジュー
ル１０とキャピラリ４との調芯では、図２に示す入射ポ
ート６用光ファイバ素線３から所定強度の光を入射し、
反射ポート７用光ファイバ素線３でその光の強度を測定
することで挿入損失が最も小さくなる点を、最適位置と
する。そして、フィルタモジュール１０とキャピラリ４
の調芯後、両者の接合面に塗布した紫外線硬化型樹脂か
らなる接着剤９に、紫外線光源に接続されている紫外線
照射用ライトガイド１９から紫外線が発せられ、フィル
タモジュール１０の長手方向に対して垂直にフィルタモ
ジュール１０の接合部に入射する。そして、紫外線硬化
型樹脂からなる接着剤が硬化し、光合分波器となる。

【０００６】ところで、紫外線硬化型樹脂からなる接着
剤９は、硬化すると体積収縮する。このため、ＸＹＺス
テージと固定ステージ１１の間で、互いに引き寄せ合う
引張り応力が発生する。特に、ＸＹＺステージの保持部
１５には、基台（図示せず。）との取り付け部分を支点
にして、曲げモーメントが加わる。その結果、ＸＹＺス
テージの保持部１５が、固定ステージ１１側へ、傾きな
がら引き寄せられる。このようなことから、調芯により
得た、フィルタモジュール１０とキャピラリ４との最適
な位置関係がくずれ、両者の間で軸ずれを生じる。した
がって、両者の接合面における光の挿入損失が増加す
る。

【０００７】

【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、光合分波器などの光部品の光学特性および機
械的強度特性の安定化に有効な、グリンレンズと誘電体
多層膜からなる光部品とファイバ用キャピラリを接合す
る方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載の光合分波器の製造方法は、
２つのコリメータレンズの間に、誘電体多層膜が挿入
されてなる部材と、２本以上の光ファイバを挿入、固定
してなるキャピラリとを紫外線硬化型樹脂からなる接着
剤により接合して光部品を製造する方法であって、前記
接着剤に紫外線を照射し、該接着剤を硬化する工程にお
いて、前記光ファイバの一方に所定強度の光を入射し、
他方の光ファイバで反射光の強度を測定し、この反射光
の強度変化に基づいて前記接着剤の硬化収縮により生じ
る応力を算出し、この応力に応じて、前記コリメータレ
ンズと前記キャピラリの接合部を、両者の長軸方向に、
変位させるものである。

【０００９】また、本発明の請求項２記載の光合分波器
の製造方法は、２つのコリメータレンズの間に、誘電体
多層膜が挿入されてなる部材と、２本以上の光ファイバ
素線を挿入、固定してなるキャピラリとを紫外線硬化型
樹脂からなる接着剤により接合して光部品を製造する方
法であって、前記接着剤に紫外線を照射し、該接着剤を
硬化する工程において、前記接着剤の硬化収縮により生
じる応力をロードセルにより測定し、この応力に応じ
て、前記コリメータレンズと前記キャピラリの接合部
を、両者の長軸方向に、変位させるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１を用いて本発明の光部
品の製造方法を、光合分波器を例に詳しく説明する。図
１（ａ）は本発明の光部品の製造方法の概略を示す正面
図、図１（ｂ）は本発明の光部品の製造方法の概略を示
す側面図である。先ず、グリンレンズ１、１と誘電体多
層膜２とを接着剤で、グリンレンズ１−誘電体多層膜２
−グリンレンズ１の順に接合し、フィルタモジュール１
０とする。次に、固定ステージ１１に形成されたＶ字溝
１２に、フィルタモジュール１０を配し、止め具１３で
固定する。次に、ＸＹＺステージ２１の保持部１５に形
成されたＶ字溝１６に、光ファイバ素線３、３を挿入、
固定したキャピラリ４を配し、止め具１７で固定する。
次に、グリンレンズ１の斜め研磨面１ａまたはキャピラ
リ４の斜め研磨面４ｃに、紫外線硬化型樹脂からなる接
着剤９を塗布する。次に、フィルタモジュール１０とキ
ャピラリ４を調芯する。

【００１１】本発明で用いられる調芯法では、入射ポー
ト６用光ファイバ素線３から所定強度の光を入射し、出
射ポート７用光ファイバ素線３でその反射光の強度を測
定し、挿入損失が最も小さくなる位置を、最適位置とす
る。フィルタモジュール１０とキャピラリ４の接合部で
軸ずれが生じると、入射ポート６用光ファイバ素線３か
ら出射した光は、反射ポート７用光ファイバ素線３から
出射するが、反射光の強度が入射光の強度よりも低下す
る。フィルタモジュール１０とキャピラリ４の調芯後、
両者の接合面に塗布した紫外線硬化型樹脂からなる接着
剤９に、紫外線光源に接続されている紫外線照射用ライ
トガイド１９から紫外線が発せられ、フィルタモジュー
ル１０の長手方向に対して垂直にフィルタモジュール１
０の接合部に入射する。そして、紫外線硬化型樹脂から
なる接着剤９が硬化する。

【００１２】しかしながら、接着剤９の硬化による体積
収縮によって生じる引張り応力によって、フィルタモジ
ュール１０とキャピラリ４は、その接合部で軸ずれを生
じる。そこで、本発明の光部品の製造方法により、硬化
収縮による引張り応力を解消する。応力を解消するため
の第１の方法としては、接着剤９を硬化する工程におい
て、反射光の強度を測定し、この反射光の強度変化に基
づいて接着剤９の硬化収縮により生じる応力を算出す
る。あらかじめ、調芯時に測定した反射光に基づいて、
基準となる応力を算出しておく。そして、調芯時の応力
となるように、ＸＹＺステージ２１を調節して、フィル
タモジュール１０とキャピラリ４の接合部を、両者の長
軸方向に、変位させる。このときの変位量を、接着剤９
の硬化収縮量に相当する量とする。すると、応力が解消
され、それと同時に軸ずれも解消される。また、応力の
解消を確認するには、反射光の強度が、調芯時の強度に
戻ったことを確認することにより行う。

【００１３】第２の方法としては、接着剤９を硬化する
工程において、接着剤９の硬化収縮により生じる応力を
ＸＺＹステージ２１と保持部１５との間に設けたロード
セル２０により測定し、あらかじめ、調芯時に測定した
応力との差から、軸ずれを検知する。この応力に応じ
て、ＸＹＺステージ２１を調節して、調芯時の応力とな
るように、フィルタモジュール１０とキャピラリ４の接
合部を、両者の長軸方向に、変位させる。このときの変
位量を、接着剤９の硬化収縮量に相当する量とする。す
ると、応力が解消され、それと同時に軸ずれも解消され
る。

【００１４】また、固定ステージ１１は、フィルタモジ
ュール１０固定用基台で、その上面側の長手方向の中央
部には、直線状のＶ字溝１２が形成されている。止め具
１３は、平板状のものであって、固定ステージ１１の上
面に固定されているピン１４、１４が挿通されており、
鉛直方向に可動自在となっている。止め具１３は、固定
ステージ１１のＶ字溝１２にフィルタモジュール１０を
配した後に、これを上方から押さえ、固定するためのも
のである。

【００１５】ＸＹＺステージ２１の保持部１５は、ファ
イバ用キャピラリ固定用基台で、その上面側の長手方向
の中央部には、直線状のＶ字溝１６が形成されている。
止め具１７は、平板状のものであって、保持部１５の上
面に固定されているピン１８、１８が挿通されており、
鉛直方向に可動自在となっている。そして、保持部１５
には、フィルタモジュール１０とキャピラリ４の接合方
向、すなわち光合分波器の長手方向と平行になるよう
に、ロードセル２０が接合されている。

【００１６】ところで、本発明で用いられる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。また、
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の接合面を
斜めに形成する方法は、グリンレンズ１の末端をその長
手方向に対して垂直に研磨した後、その垂直面と８度の
角度をなすように斜めに研磨する。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。

【００１７】誘電体多層膜２は、例えば、石英ガラスな
どの基板上に、シリカ（ＳｉＯ₂）やチタニア（Ｔｉ
Ｏ₂）などの屈折率の異なる薄膜を積層してなるもので
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。

【００１８】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、菱形などであり、寸法が０．１２
６〜０．２１７ｍｍ×０．２１４〜０．２５２ｍｍ程度
となっている。また、グリンレンズ１とキャピラリ４と
の接合に用いられる接着剤は、エポキシ系、アクリレー
ト系などの紫外線硬化型樹脂からなり、エポキシ系紫外
線硬化型樹脂を用いることが望ましい。

【００１９】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３ａ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１２
５μｍ、光ファイバ素線３の外径は２５０μｍである。

【００２０】なお、この例の光合分波器の入射用、反射
用、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。

【００２１】また、本発明の光部品の製造方法によれ
ば、図２に示すような誘電体多層膜２の代わりに、アイ
ソレータ素子、サーキュレータ素子などの光学素子を用
いた光部品なども製造できる。アイソレータ素子をグリ
ンレンズ１、１の間に組み込むことにより光アイソレー
タを、また、サーキュレータ素子をグリンレンズ１、１
の間に組み込むことにより光サーキュレータを作製する
ことができる。また、誘電体多層膜２とアイソレータ素
子またはサーキュレータ素子の両方を組み込んだ複合素
子の作製も可能である。また、図２に示したようなキャ
ピラリ４、５の代わりに、光ファイバアレイを用いたも
のなども製造可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光合分波
器の製造方法にあっては、調芯後に接着剤を硬化する工
程において、接着剤の体積収縮を解消することで、フィ
ルタモジュールとキャピラリとの間の軸ずれによる光の
挿入損失の増加を防止することができる。また、接着剤
が硬化してなる接着剤層に残留応力が発生することを防
止し、結果として接着強度の低下を防止することができ
る。さらに、接着剤層の残留応力の発生を防止すること
により、光学特性が外部環境の影響を受け難くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の光部品の製造方法の概
略を示す正面図、図１（ｂ）は本発明の光部品の製造方
法の概略を示す側面図である。

【図２】光合分波器の一例を示す図である。

【図３】図３（ａ）は従来の光部品の製造方法の概略
を示す正面図、図３（ｂ）は従来の光部品の製造方法の
概略を示す側面図である。

【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、９…接着剤、１１…固定ステー
ジ、１２，１６…Ｖ字溝、１３，１７…止め具、１４，
１８…ピン、１５…保持部、１９…紫外線照射用ライト
ガイド、２０…ロードセル、２１…ＸＹＺステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西脇賢治千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者百津仁博千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者浅野健一郎千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者細谷英行千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つのコリメータレンズの間に、誘電体
多層膜が挿入されてなる部材と、２本以上の光ファイバ
を挿入、固定してなるキャピラリとを紫外線硬化型樹脂
からなる接着剤により接合して光部品を製造する方法で
あって、前記接着剤に紫外線を照射し、該接着剤を硬化する工程
において、前記光ファイバの一方に所定強度の光を入射し、他方の
光ファイバで反射光の強度を測定し、この反射光の強度
変化に基づいて前記接着剤の硬化収縮により生じる応力
を算出し、この応力に応じて、前記コリメータレンズと前記キャピ
ラリの接合部を、両者の長軸方向に、変位させることを
特徴とする光部品の製造方法。
【請求項２】２つのコリメータレンズの間に、誘電体
多層膜が挿入されてなる部材と、２本以上の光ファイバ
素線を挿入、固定してなるキャピラリとを紫外線硬化型
樹脂からなる接着剤により接合して光部品を製造する方
法であって、前記接着剤に紫外線を照射し、該接着剤を硬化する工程
において、前記接着剤の硬化収縮により生じる応力をロードセルに
より測定し、この応力に応じて、前記コリメータレンズと前記キャピ
ラリの接合部を、両者の長軸方向に、変位させることを
特徴とする光部品の製造方法。