JP2003004990A - 光導波路の形成方法 - Google Patents
光導波路の形成方法Info
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Abstract
等における光導波路の形状が調節可能な光導波路の形成
方法を提供する。 【解決手段】 軸方向の両端部側に光ファイバ用V溝1
1が形成されるとともに、中間部に容器状の樹脂貯留部
12が形成された石英ガラス製の光ファイバ用基板13
の片側端部に、発光ダイオードアレイ20をその素子2
1がV溝11とつきあわされるように固定する。また他
端側のV溝11に、ファイバ10の出射側の端部を位置
させ、感光性樹脂を基板13に隙間無く埋め込む。ファ
イバ10より光を感光樹脂中に照射すると、基板13お
よび押さえ板14内で反射されて照射域内に回帰して高
照度となった光により大口径の光導波路が形成される。
Description
に関する。
機器等の各種光デバイスは例えば光ファイバ等の光導波
路によって接続されている。その接続には極めて高い位
置精度が要求されるため、自己形成光導波路の技術が開
発されている。その光導波路の形成方法は次のようであ
る。例えばガラス基板の表面にV溝を形成したV溝基板
の片側端部に例えば光デバイス等の接続端部を突き合わ
せた状態としておくとともに、その接続端部から所定の
距離を介して光ファイバの接続端部をV溝内に位置させ
ておき、そのV溝内に感光性樹脂を隙間無く埋まるよう
に塗布し、V溝押さえ板にて光ファイバの接続端部およ
び感光性樹脂を動かないように挟み込んだ状態に保持し
ておく。その状態で、光ファイバを通して感光性樹脂内
に光を照射すると、光ファイバから照射された光の照射
域の感光性樹脂が線状に硬化して光ファイバの先端から
光デバイスの接続端部に連なる光導波路が形成される。
このようにして硬化された感光性樹脂の屈折率は、未硬
化の感光性樹脂またはこれと置換した樹脂との屈折率と
相違させることができるから、光ファイバーと同様な原
理で光を閉じこめる光導波路が完成する。
にして形成される光導波路においては、その直径寸法は
感光性樹脂を貫通する光の直径(所定以上の強度の光が
分布している領域の直径)に依存する。しかるに、光フ
ァイバの先端部分から感光性樹脂中に照射される光は、
先端側ほど拡散して光強度が低下することが避けられな
い。このため、従来の光導波路の形成方法では、自然と
光導波路の径は先端側ほど細くなるという事情があっ
た。
光ファイバに接続しようとする場合には好都合である
が、逆に、細い光ファイバを太い光ファイバに接続しよ
うとする場合には、好ましいものではない。また、例え
ば光ファイバを、その径に比べて大きな面積の発光部を
有する光ディバイスに接続しようとする場合には、光導
波路の先端側の直径を十分に広げることができないた
め、結合損失が生じ易いことになる。
は、形成される光導波路の径を自由に調節できないとい
う問題があった。本発明は上記事情に鑑みてなされたも
のであって、形成される光導波路の直径をある程度の範
囲で自由に調整することができる光導波路の形成方法を
提供することを目的とするものである。
決するための請求項1の発明は、樹脂収容部内に感光性
樹脂を収容し、前記感光性樹脂内に光を照射することに
よって光の照射域を線状に硬化させる光導波路の形成方
法であって、前記樹脂収容部内は、前記光の照射域から
周囲に散乱した後に回帰してくる光の回帰率が前記光導
波路の形成方向に沿って異なるようにしたところに特徴
を有する。
囲に散乱した後に回帰してくる光が多い場合には、光の
照射域の光の強度が高くなり、所定以上の強度の光が分
布している領域の直径が大きくなるため、形成される光
導波路の直径が大きくなる。逆に、回帰してくる光が少
ない場合には、光の照射域の光の強度は低くなるため、
形成される光導波路の直径は小さくなる。よって、上記
請求項1の発明のように、光導波路の形成方向に沿って
光の回帰率を異なる構成とすることにより、軸方向にお
ける光導波路の直径をある程度の範囲内で調整すること
が可能となる。
光の回帰率を異ならせる方法のひとつとしては、樹脂収
容部の内面における反射率を変化させる方法がある(請
求項2の発明)。また他の方法としては、光の照射域と
樹脂収容部の内面との距離を変化させる方法がある(請
求項3の発明)。
に沿って異ならせるためのひとつの方法は、上述したよ
うに、樹脂収容部の内面における光の反射率を変化させ
ることである。具体的には、反射率を高くするために
は、光導波路を形成する感光性樹脂よりも低い屈折率を
有する物質にて樹脂収容部の内面を形成すればよい。そ
のようにすると、ある一定の入射角以上の光は樹脂収容
部の内面において全反射されるので、反射率を高めるこ
ととなる。なお、物質によっては照射光を吸収するもの
もあるので、照射光の波長範囲において吸収効率の低い
ものを使用することが好ましい。樹脂収容部の内面を構
成するのに好ましい物質としては、具体的には、照射光
が紫外領域の場合には石英ガラスであり、可視領域であ
れば石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等で
あり、赤外領域では石英ガラス等である。さらに反射率
を高めたい場合には、樹脂収容部の内面に例えばスパッ
タなどによって金属をコーティングすれば、あらゆる角
度にて入射される照射光をほとんどすべて反射させるこ
とができ、感光性樹脂中に照射される光の強度を高くす
ることができる。
を吸収させればよく、そのためには、樹脂収容部の内面
を照射光を吸収させる物質にて形成すればよい。具体的
には、照射光が紫外線である場合には、Ce、Geなど
紫外線領域にて吸収係数の大きなものドープしたガラス
が効果的であり、紫外から可視領域の場合はFe、C
o、Ni、Cu、Mn等の遷移金属イオンをドープし
た、いわゆる着色ガラスが有効である。まだCdS−C
dSe混晶系ガラスなどを用いたシャープカットフィル
タなどは、その混晶比によって吸収波長を制御できる。
また、一般に有機材料は無機材料よりも電子遷移や分子
振動に基づく吸収が大きいので、紫外から赤外の領域に
わたり、光を吸収することができる。あるいは、樹脂収
容部の内面を、光導波路を形成する感光性樹脂とほぼ同
じ屈折率を有する物質にて形成すればよい。同じ屈折率
であれば光は反射されないため、反射率は低くなる。
沿って異ならせるための他の方法は、照射された光を透
過させることである。その一番簡単な方法は、光導波路
が形成される領域の近接に何も置かないことである。領
域の遠方には異物質があってもよく、この場合は反射さ
れる光があっても充分にその強度は減衰するので、形成
される光導波路の形状にはほとんど影響を及ぼさない。
にて実験を行い、光導波路の形成状況について観察を行
った。 ファイバカッタなどで端面処理を施したGI型石英
製マルチモードファイバ(フジクラ化成社製;コア/ク
ラッド=50μm/125μm)を1m程度用意した。
を光源とした紫外線照射装置(松下マシンアンドビジョ
ン社製、5252L)より紫外線を入射した。ファイバ
の出射端から出射される紫外線照度を紫外線照度計(ウ
シオ電機社製UIT−150)を用いて0.7〜0.8
mW/cm2になるように、高圧水銀にランプの照射強
度を調整した。
を用意し、底面をスライドガラス上に接着剤にて固定し
た。筒内部に紫外線を照射することによりラジカル重合
を起こす紫外線硬化型樹脂(ロックタイト社製Loct
ite358)を注ぎこみ、出射側のファイバ端を樹脂
の中に入れた。ファイバは筒の中心部あたりに位置さ
せ、動かないように固定した。
ァイバ用V溝基板(モリテックス社製石英V溝)に位置
させ、さらにそのファイバの端部全体に、上記紫外線硬
化型樹脂を隙間無く埋まる様に塗布した。石英製V溝押
さえ板にてファイバの端部および紫外線硬化型樹脂を動
かない様に挟み込んだ。
持したまま、にて照度を調整した紫外線をファイバの
出射端より紫外線硬化型樹脂中に照射した。
端より自己形成される光導波路を観察したところ、−
AおよびBのいずれの方法においても10秒で約1.5
mmの光導波路が形成されることが顕微鏡(キーエンス
社製VH−7000)上確認された。
し、光導波路からの漏光を観察することによっても、光
導波路の形状に沿って漏光が観察され、出射した光が光
導波路内に閉じこめられていることを確認した。
方向における径の変化を確認したところ、いずれも出射
端近傍の光導波路の径はファイバのコアと同じく50μ
m程度であり、出射端近傍から離れるにつれて少しずつ
太くなり、500μmから600μm離れたところでは
径が60μm程度であった。しかし−Aに示した方法
にて作製した光導波路はその後徐々に細くなり、1mm
付近の径は約45μm、1.2mm付近の径は約30μ
mであった。一方、−Bで作製した光導波路は1mm
付近の径は約65μm、1.2mm付近でも約50μm
の径を保持していた。
照射域とアクリル製の筒との間に距離を設けた−Aに
おいては、照射域内に回帰する光の強度が非常に弱いた
め、先端側ほど光の強度が徐々に低下して形成される光
導波路の径が小さくなる。これに対し、紫外線を反射す
る石英製のV溝基板のV溝中に紫外線を照射した−B
においては、照射域から散乱した光はV溝および押さえ
板表面で反射され、照射域内に回帰して光の強度が高く
なるため、径の大きい光導波路が得られる。
体化した実施例について図1ないし図9を参照して説明
する。手順は次の通りである。 (I)ファイバカッタなどで端面処理を施したGI型石
英製マルチモードファイバ10(フジクラ化成社製;コ
ア/クラッド=50μm/125μm)を1m程度用意
した。
ランプを光源とした紫外線照射装置(松下マシンアンド
ビジョン社製、5252L)より紫外線を入射した。フ
ァイバ10の出射端から出射される紫外線照度を紫外線
照度計(ウシオ電機社製UIT−150)を用いて0.
7〜0.8mW/cm2になるように、高圧水銀にラン
プの照射強度を調整した。
の接続(I) (III)−A 図1ないし図5に示すような、軸方向の
両端部側に光ファイバ用V溝11が形成されるととも
に、中間部に底深に開放された容器状の樹脂貯留部12
が形成された石英ガラス製の光ファイバ用基板13を用
意した。この光ファイバ用基板13の片側端部に、発光
ダイオードアレイ20を、発光ダイオードの素子21が
光ファイバ用基板13のV溝11とつきあわされるよう
に固定した(図1および図2参照)。また光ファイバ用
基板13の他端側のV溝11に、ファイバ10の出射側
の端部を、発光ダイオードの素子21との間の距離が約
1mmとなるように位置させた。さらにファイバ10の
端部付近から発光ダイオードアレイ20側(図中右側)
に、紫外線を照射することによりラジカル重合を起こす
紫外線硬化型樹脂(ロックタイト社製Loctite3
58)を隙間無く埋め込んだ(図示せず)。石英製押さ
え板14にてファイバ10の端部および紫外線硬化型樹
脂を動かない様に挟み込んだ。
との接続 (III)−B 図6および図7に示すような、軸方向の
片端部側に光ファイバ用V溝11が形成されるととも
に、他端部側に底深の樹脂貯留部12が形成された石英
ガラス製の光ファイバ用V溝基板13の樹脂貯留部12
側に、フォトダイオードアレイ30を、その素子31が
光ファイバ用基板13と突き合わされる向きに固定し
た。また、光ファイバ用V溝基板13の他端部側のV溝
11に、ファイバ10の出射側の端部を、フォトダイオ
ードの素子17との間の距離が約1mmとなるように位
置させた。さらにファイバ10の端部付近からフォトダ
イオードアレイ30側(図中右側)に、上記第1実施形
態と同様の紫外線硬化型樹脂を隙間無く埋まる様に塗布
した(図示せず)。石英製押さえ板14にてファイバ1
0の端部および紫外線硬化型樹脂を動かない様に挟み込
んだ。
の接続(II) (III)−C 図8および図9に示すような、軸方向の
片端部側の溝内に金属膜15が形成された石英ガラス製
の光ファイバ用V溝基板13の片端に、発光ダイオード
アレイ20を固定した。また、光ファイバ用V溝基板1
3の他端部側のV溝11に、ファイバ10の出射側の端
部を、発光ダイオードの素子21との間の距離が約1m
mとなるように位置させた。さらにファイバ10の端部
付近から発光ダイオードアレイ20側(図中右側)に、
上記第1実施形態と同様の紫外線硬化型樹脂を隙間無く
埋まる様に塗布した(図示せず)。上記V溝基板13の
金属膜15と対応する位置に同じく金属膜が形成された
石英製押さえ板14にてファイバ10の端部および紫外
線硬化型樹脂を動かない様に挟み込んだ。
10を保持したまま、(II)にて照度を調整した紫外線
をファイバ10の出射端より紫外線硬化型樹脂中に照射
した。
バ10の出射端より自己形成される光導波路を観察した
ところ、(III)−A〜Cのいずれの方法においてもフ
ァイバ10と発光ダイオードアレイ20あるいはフォト
ダイオードアレイ30の素子21,31との間に光導波
路が形成されることが顕微鏡(キーエンス社製VH−7
000)上確認された。
射し、光導波路からの漏光を観察することによっても、
光導波路の形状に沿って漏光が観察され、出射した光が
光導波路内に閉じこめられていることを確認した。
上部観察された光導波路の軸方向の径を確認したとこ
ろ、上記予備実験と同様にいずれも出射端近傍の光導波
路の径は50μm程度であり、500μmから600μ
m離れたところでは径が60μm程度であった。また、
第1実施例および第3実施例で作製した光導波路は、発
光ダイオードの素子21の近傍での径が約65μm、7
5μmであり、素子21の径とほぼ同等かそれ以上であ
った。一方、第2実施例では徐々に細くなり、フォトダ
イオードの素子31の近傍で約45μmであり、素子3
1の径とほぼ同等かそれ以下であった。
によって説明した実施例に限定されるものではなく、例
えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれ、
さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変
更して実施することができる。
0nmの波長範囲に分光分布を持つ紫外線を高圧水銀ラ
ンプにより照射したが、レーザ等の単色光を照射しても
よい。
バイスとを接続させる方法を述べたが、これに限らず、
径の異なる光ファイバ同士を光結合させる場合に適用さ
せてもよい。またその場合には、両方の光ファイバから
相手側の光ファイバに向けて照射させる構成としてもよ
い。
波路の形成方向に沿って、樹脂収容部の内面における光
の反射率を異なるようにしたり、あるいは感光性樹脂中
に照射される光の照射域と樹脂収容部の内面との距離を
異なるようにしておくことにより、感光性樹脂中の光導
波路の形成路に回帰される光の強度を調節することが可
能となる。すなわち、形成される光導波路の形状をある
程度の範囲で自由に調整することが可能となり、面積の
異なるファイバや光デバイスを結合効率よく光結合させ
ることができるという優れた効果を奏する。
示す概略図
示す概略図
示す概略図
Claims (3)
- 【請求項1】 樹脂収容部内に感光性樹脂を収容し、前
記感光性樹脂内に光を照射することによって光の照射域
を線状に硬化させる光導波路の形成方法であって、 前記樹脂収容部内は、前記光の照射域から周囲に散乱し
た後に回帰してくる光の回帰率が前記光導波路の形成方
向に沿って異なるようにしたことを特徴とする光導波路
の形成方法。 - 【請求項2】 前記光の回帰率は、前記樹脂収容部の内
面における光の反射率を前記光導波路の形成方向に沿っ
て変化させることで異ならせてあることを特徴とする請
求項1記載の光導波路の形成方法。 - 【請求項3】 前記光の回帰率は、前記光の照射域と前
記樹脂収容部の内面との距離を前記光導波路の形成方向
に沿って変化させることで異ならせてあることを特徴と
する請求項1記載の光導波路の形成方法。
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- 2001-06-25 JP JP2001191395A patent/JP4550323B2/ja not_active Expired - Fee Related
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