JP2003146693A - 光通信デバイス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デバイス - Google Patents
光通信デバイス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デバイスInfo
- Publication number
- JP2003146693A JP2003146693A JP2001344610A JP2001344610A JP2003146693A JP 2003146693 A JP2003146693 A JP 2003146693A JP 2001344610 A JP2001344610 A JP 2001344610A JP 2001344610 A JP2001344610 A JP 2001344610A JP 2003146693 A JP2003146693 A JP 2003146693A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical communication
- communication device
- base material
- substrate
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温あるいは高温環境に長期間曝されても、
負膨張性を示すセラミックスあるいはガラスセラミック
スからなる基材の寸法が、ほとんど変化しない光通信デ
バイス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デ
バイスを提供すること。 【構成】 −４０〜１００℃の温度範囲において−１０
〜−１２０×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有するセラ
ミックスあるいはガラスセラミックスからなる光通信デ
バイス用基材において、光通信デバイス用基材に対し、
−４０℃から１００℃まで昇温した後に１００℃より−
４０℃まで降温する熱サイクル処理を施し、熱サイクル
処理前の−４０℃での基材の寸法に対する熱サイクル処
理後の−４０℃での基材の寸法変化量が２０ｐｐｍ以下
であること。
負膨張性を示すセラミックスあるいはガラスセラミック
スからなる基材の寸法が、ほとんど変化しない光通信デ
バイス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デ
バイスを提供すること。 【構成】 −４０〜１００℃の温度範囲において−１０
〜−１２０×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有するセラ
ミックスあるいはガラスセラミックスからなる光通信デ
バイス用基材において、光通信デバイス用基材に対し、
−４０℃から１００℃まで昇温した後に１００℃より−
４０℃まで降温する熱サイクル処理を施し、熱サイクル
処理前の−４０℃での基材の寸法に対する熱サイクル処
理後の−４０℃での基材の寸法変化量が２０ｐｐｍ以下
であること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負の熱膨張係数を有す
る光通信デバイス用基材、その製造方法及びその基材上
に正の熱膨張係数を有する光部品を固定してなる光通信
デバイスに関するものである。
る光通信デバイス用基材、その製造方法及びその基材上
に正の熱膨張係数を有する光部品を固定してなる光通信
デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信技術の進歩に伴い、光ファイバを
用いたネットワークが急速に整備されつつある。ネット
ワークの中では、複数の波長の光を一括して伝送する波
長多重技術が用いられるようになり、波長フィルタ、カ
プラ、導波路等が重要な光通信デバイスになりつつあ
る。
用いたネットワークが急速に整備されつつある。ネット
ワークの中では、複数の波長の光を一括して伝送する波
長多重技術が用いられるようになり、波長フィルタ、カ
プラ、導波路等が重要な光通信デバイスになりつつあ
る。
【０００３】この種の光通信デバイスの中には、温度に
よって特性が変化し、屋外での使用に支障をきたすもの
があるため、このような光通信デバイスの特性を温度変
化によらずに一定に保つ技術、いわゆる温度補償技術が
必要とされている。
よって特性が変化し、屋外での使用に支障をきたすもの
があるため、このような光通信デバイスの特性を温度変
化によらずに一定に保つ技術、いわゆる温度補償技術が
必要とされている。
【０００４】温度補償を必要とする光通信デバイスの代
表的なものとして、ファイバブラッググレーティング
（以下、ＦＢＧという）がある。ＦＢＧは、光ファイバ
のコア内に格子状に屈折率変化を持たせた部分、いわゆ
るグレーティング部分を形成した光通信デバイスであ
り、下記の式１に示した関係に従って、特定の波長の光
を反射する特徴を有している。このため、波長の異なる
光信号が１本の光ファイバを介して多重伝送される波長
分割多重伝送方式の光通信システムにおける重要な光通
信デバイスとして注目を浴びている。
表的なものとして、ファイバブラッググレーティング
（以下、ＦＢＧという）がある。ＦＢＧは、光ファイバ
のコア内に格子状に屈折率変化を持たせた部分、いわゆ
るグレーティング部分を形成した光通信デバイスであ
り、下記の式１に示した関係に従って、特定の波長の光
を反射する特徴を有している。このため、波長の異なる
光信号が１本の光ファイバを介して多重伝送される波長
分割多重伝送方式の光通信システムにおける重要な光通
信デバイスとして注目を浴びている。
【０００５】λ＝２ｎΛ …（式１）
ここで、λは反射波長、ｎはコアの実効屈折率、Λは格
子状に屈折率に変化を設けた部分の格子間隔を表す。
子状に屈折率に変化を設けた部分の格子間隔を表す。
【０００６】しかしながら、このようなＦＢＧは、温度
が変化すると反射波長が変動するという問題がある。反
射波長の温度依存性は、式１を温度Ｔで微分して得られ
る下記の式２で示される。
が変化すると反射波長が変動するという問題がある。反
射波長の温度依存性は、式１を温度Ｔで微分して得られ
る下記の式２で示される。
【０００７】
∂λ／∂Ｔ＝２｛（∂ｎ／∂Ｔ）Λ＋ｎ（∂Λ／∂Ｔ）｝
＝２Λ｛（∂ｎ／∂Ｔ）＋ｎ（∂Λ／∂Ｔ）／Λ｝ …（式２）
この式２の右辺第２項の（∂Λ／∂Ｔ）／Λは光ファイ
バの熱膨張係数に相当し、その値はおよそ０．６×１０
−６／℃である。一方、右辺第１項は光ファイバのコア
部分における屈折率の温度依存性であり、その値はおよ
そ７．５×１０−６／℃である。つまり、反射波長の温
度依存性はコア部分の屈折率変化と熱膨張による格子間
隔の変化の双方に依存するが、大部分は屈折率の温度変
化に起因していることが分かる。
バの熱膨張係数に相当し、その値はおよそ０．６×１０
−６／℃である。一方、右辺第１項は光ファイバのコア
部分における屈折率の温度依存性であり、その値はおよ
そ７．５×１０−６／℃である。つまり、反射波長の温
度依存性はコア部分の屈折率変化と熱膨張による格子間
隔の変化の双方に依存するが、大部分は屈折率の温度変
化に起因していることが分かる。
【０００８】このような反射波長の変動を防止するため
の手段として、温度変化に応じた張力をＦＢＧに印加し
グレーティング部分の格子間隔を変化させることによっ
て、屈折率変化に起因する成分を相殺する方法が知られ
ている。
の手段として、温度変化に応じた張力をＦＢＧに印加し
グレーティング部分の格子間隔を変化させることによっ
て、屈折率変化に起因する成分を相殺する方法が知られ
ている。
【０００９】この具体例として、予め板状に成形した原
ガラス体を結晶化して得られる負の熱膨張係数を有する
ガラスセラミックス基板に、所定の張力を印加したＦＢ
Ｇを接着固定することによって、ＦＢＧの張力をコント
ロールしたデバイスが特表２０００−５０３９６７号に
示されている。ここではＦＢＧの接着固定のために、ガ
ラス、ポリマー、または金属が使用可能であるが、高効
率でデバイスを生産するためには、ポリマー、特にエポ
キシ系接着剤が適していると記載されている。
ガラス体を結晶化して得られる負の熱膨張係数を有する
ガラスセラミックス基板に、所定の張力を印加したＦＢ
Ｇを接着固定することによって、ＦＢＧの張力をコント
ロールしたデバイスが特表２０００−５０３９６７号に
示されている。ここではＦＢＧの接着固定のために、ガ
ラス、ポリマー、または金属が使用可能であるが、高効
率でデバイスを生産するためには、ポリマー、特にエポ
キシ系接着剤が適していると記載されている。
【００１０】上記デバイスは、温度が上昇するとガラス
セラミックス基板が収縮し、光ファイバのグレーティン
グ部分に印加されている張力が減少する。一方、温度が
低下するとガラスセラミックス基板が伸長して光ファイ
バのグレーティング部分に印加されている張力が増加す
る。この様に、温度変化によってＦＢＧにかかる張力を
変化させることによってグレーティング部分の格子間隔
を調節することができ、これによって反射中心波長の温
度依存性を相殺することができる。
セラミックス基板が収縮し、光ファイバのグレーティン
グ部分に印加されている張力が減少する。一方、温度が
低下するとガラスセラミックス基板が伸長して光ファイ
バのグレーティング部分に印加されている張力が増加す
る。この様に、温度変化によってＦＢＧにかかる張力を
変化させることによってグレーティング部分の格子間隔
を調節することができ、これによって反射中心波長の温
度依存性を相殺することができる。
【００１１】この種の材料は、結晶の線熱膨張係数が結
晶軸によって大きく異なり、ある結晶軸においては、正
の線熱膨張係数を有するが、別の結晶軸では、それより
絶対値が大きな負の線熱膨張係数を有し、さらに、結晶
粒界には、熱膨張係数の違いに起因した歪による粒界空
隙が存在するため、結果的に負の線熱膨張係数を有する
ようになる。
晶軸によって大きく異なり、ある結晶軸においては、正
の線熱膨張係数を有するが、別の結晶軸では、それより
絶対値が大きな負の線熱膨張係数を有し、さらに、結晶
粒界には、熱膨張係数の違いに起因した歪による粒界空
隙が存在するため、結果的に負の線熱膨張係数を有する
ようになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記デ
バイスは低温あるいは高温環境に長時間曝された場合
に、基材の寸法が変化してＦＢＧにかかる張力が変化す
るため、グレーティング部分の格子間隔が変り、その結
果、反射中心波長が変動するという問題点を有してい
た。
バイスは低温あるいは高温環境に長時間曝された場合
に、基材の寸法が変化してＦＢＧにかかる張力が変化す
るため、グレーティング部分の格子間隔が変り、その結
果、反射中心波長が変動するという問題点を有してい
た。
【００１３】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、低温あるいは高温環境に長期間曝されても、負膨
張性を示すセラミックスあるいはガラスセラミックスか
らなる基材の寸法が、ほとんど変化しない光通信デバイ
ス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デバイ
スを提供することを目的とする。
あり、低温あるいは高温環境に長期間曝されても、負膨
張性を示すセラミックスあるいはガラスセラミックスか
らなる基材の寸法が、ほとんど変化しない光通信デバイ
ス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デバイ
スを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく種々の実験を行った結果、光通信デバイス
用基材が、低温あるいは高温環境に長期間さらされた場
合に、基材が寸法変化する原因が、温度環境が変化する
ことによって、基材内部に存在する粒界空隙の体積が変
化することと、基材中の内部応力が変化するためである
ことを突き止めた。さらに本発明者等は、焼成後の光通
信デバイス用基材を予め低温あるいは高温環境に一定時
間曝すことによって、粒界空隙の体積が変化せず、また
基材中の内部応力が緩和され、低温あるいは高温環境に
長期間曝しても、基材の寸法が変化せず、反射中心波長
が変動しないことを見出し、本発明として提案するもの
である。
を達成すべく種々の実験を行った結果、光通信デバイス
用基材が、低温あるいは高温環境に長期間さらされた場
合に、基材が寸法変化する原因が、温度環境が変化する
ことによって、基材内部に存在する粒界空隙の体積が変
化することと、基材中の内部応力が変化するためである
ことを突き止めた。さらに本発明者等は、焼成後の光通
信デバイス用基材を予め低温あるいは高温環境に一定時
間曝すことによって、粒界空隙の体積が変化せず、また
基材中の内部応力が緩和され、低温あるいは高温環境に
長期間曝しても、基材の寸法が変化せず、反射中心波長
が変動しないことを見出し、本発明として提案するもの
である。
【００１５】即ち、本発明の光通信デバイス用基材は、
−４０〜１００℃の温度範囲において−１０〜−１２０
×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有するセラミックスあ
るいはガラスセラミックスからなる光通信デバイス用基
材において、光通信デバイス用基材に対し、−４０℃か
ら１００℃まで昇温した後に１００℃より−４０℃まで
降温する熱サイクル処理を施し、熱サイクル処理前の−
４０℃での基材の寸法に対する熱サイクル処理後の−４
０℃での基材の寸法変化量が２０ｐｐｍ以下であること
を特徴とする。
−４０〜１００℃の温度範囲において−１０〜−１２０
×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有するセラミックスあ
るいはガラスセラミックスからなる光通信デバイス用基
材において、光通信デバイス用基材に対し、−４０℃か
ら１００℃まで昇温した後に１００℃より−４０℃まで
降温する熱サイクル処理を施し、熱サイクル処理前の−
４０℃での基材の寸法に対する熱サイクル処理後の−４
０℃での基材の寸法変化量が２０ｐｐｍ以下であること
を特徴とする。
【００１６】また、本発明の光通信デバイス用基材の製
造方法は、−４０〜１００℃の温度範囲において−１０
〜−１２０×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有するセラ
ミックスあるいはガラスセラミックスからなる基材を熱
処理する光通信デバイス用基材の製造方法であって、前
記熱処理工程が、７０〜５００℃で１〜４８時間保持す
る工程、あるいは０℃以下で１〜４８時間保持する工程
であることを特徴とする。
造方法は、−４０〜１００℃の温度範囲において−１０
〜−１２０×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有するセラ
ミックスあるいはガラスセラミックスからなる基材を熱
処理する光通信デバイス用基材の製造方法であって、前
記熱処理工程が、７０〜５００℃で１〜４８時間保持す
る工程、あるいは０℃以下で１〜４８時間保持する工程
であることを特徴とする。
【００１７】また、本発明の光通信用デバイスは、光通
信デバイス用基材に対し、−４０℃から１００℃まで昇
温した後に１００℃より−４０℃まで降温する熱サイク
ル処理を施し、熱サイクル処理前の−４０℃での基材の
寸法に対する熱サイクル処理後の−４０℃での基材の寸
法変化量が２０ｐｐｍ以下である光通信デバイス用基材
上に、正の熱膨張係数を有する光部品を固定してなるこ
とを特徴とする。
信デバイス用基材に対し、−４０℃から１００℃まで昇
温した後に１００℃より−４０℃まで降温する熱サイク
ル処理を施し、熱サイクル処理前の−４０℃での基材の
寸法に対する熱サイクル処理後の−４０℃での基材の寸
法変化量が２０ｐｐｍ以下である光通信デバイス用基材
上に、正の熱膨張係数を有する光部品を固定してなるこ
とを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の光通信デバイス用基材
は、光通信デバイス用基材に対し、−４０℃から１００
℃まで昇温した後に１００℃より−４０℃まで降温する
熱サイクル処理を施し、熱サイクル処理前の−４０℃で
の基材の寸法に対する熱サイクル処理後の−４０℃での
基材の寸法変化量が２０ｐｐｍ以下であるため、低温あ
るいは高温状態に長時間曝されても、ＦＢＧに加えられ
た張力が変動し難く、反射中心波長の変動が、中心波長
±３３ｐｍ以下となる。
は、光通信デバイス用基材に対し、−４０℃から１００
℃まで昇温した後に１００℃より−４０℃まで降温する
熱サイクル処理を施し、熱サイクル処理前の−４０℃で
の基材の寸法に対する熱サイクル処理後の−４０℃での
基材の寸法変化量が２０ｐｐｍ以下であるため、低温あ
るいは高温状態に長時間曝されても、ＦＢＧに加えられ
た張力が変動し難く、反射中心波長の変動が、中心波長
±３３ｐｍ以下となる。
【００１９】尚、熱サイクル処理は、ディラトメーター
（マックサイエンス製）を用いて行い、図１に示すよう
に、測定開始点１である−４０℃から１℃／分で１００
℃まで昇温した後、１００℃から１℃／分で測定終了点
２の−４０℃まで降温する。基材の寸法変化量（△Ｌ／
Ｌ）は、測定開始点１の寸法Ｌと測定終了点の２の寸法
Ｌ１との差（｜Ｌ−Ｌ１｜＝△Ｌ）を試料寸法（Ｌ）で
除した値とした。
（マックサイエンス製）を用いて行い、図１に示すよう
に、測定開始点１である−４０℃から１℃／分で１００
℃まで昇温した後、１００℃から１℃／分で測定終了点
２の−４０℃まで降温する。基材の寸法変化量（△Ｌ／
Ｌ）は、測定開始点１の寸法Ｌと測定終了点の２の寸法
Ｌ１との差（｜Ｌ−Ｌ１｜＝△Ｌ）を試料寸法（Ｌ）で
除した値とした。
【００２０】また、本発明の光通信デバイス用基板は、
−４０〜１００℃の温度範囲において−１０〜−１２０
×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有するセラミックスあ
るいはガラスセラミックスからなり、具体的には、β−
石英固溶体またはβ−ユークリプタイト固溶体を主結晶
とするセラミックスあるいはガラスセラミックス、また
はＺｒ及びＨｆの少なくともいずれかを含むリン酸タン
グステン酸塩またはタングステン酸塩を主結晶とする多
結晶体セラミックスのいずれかから構成されている。特
に、基材が、β−ユークリプタイト固溶体またはβ−石
英固溶体を主結晶とするセラミックスあるいはガラスセ
ラミックスからなると、機械加工性が良いため好まし
い。
−４０〜１００℃の温度範囲において−１０〜−１２０
×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有するセラミックスあ
るいはガラスセラミックスからなり、具体的には、β−
石英固溶体またはβ−ユークリプタイト固溶体を主結晶
とするセラミックスあるいはガラスセラミックス、また
はＺｒ及びＨｆの少なくともいずれかを含むリン酸タン
グステン酸塩またはタングステン酸塩を主結晶とする多
結晶体セラミックスのいずれかから構成されている。特
に、基材が、β−ユークリプタイト固溶体またはβ−石
英固溶体を主結晶とするセラミックスあるいはガラスセ
ラミックスからなると、機械加工性が良いため好まし
い。
【００２１】また、基材の形状は、角柱状、円柱状、円
筒状、平板状が加工しやすく、角柱状、円柱状、平板状
の場合、光部品を収納するためのスリットが全長にわた
って施されていても構わない。
筒状、平板状が加工しやすく、角柱状、円柱状、平板状
の場合、光部品を収納するためのスリットが全長にわた
って施されていても構わない。
【００２２】また、本発明で使用する基材が粉末焼結体
からなると、使用する粉末粒径や焼成条件を変化させる
ことによって、機械的強度を劣化させることなく、ま
た、光部品を接着する際に有利な表面粗さに調整しやす
いため好ましい。
からなると、使用する粉末粒径や焼成条件を変化させる
ことによって、機械的強度を劣化させることなく、ま
た、光部品を接着する際に有利な表面粗さに調整しやす
いため好ましい。
【００２３】本発明の光通信用デバイス基材は、表面に
金属膜を形成した平板状基材とすれば、光導波路デバイ
ス基材としても使用可能である。
金属膜を形成した平板状基材とすれば、光導波路デバイ
ス基材としても使用可能である。
【００２４】本発明の光通信デバイス用基材の製造方法
では、基材を、７０〜５００℃で１〜４８時間保持する
工程、あるいは０℃以下で１〜４８時間保持する工程で
熱処理するため、粒界空隙の体積が変化せず、また内部
応力が緩和され、低温あるいは高温環境に長時間曝され
ても、基材の寸法変化が少ない。また、７０〜５００℃
で１〜４８時間保持する工程と０℃以下で１〜４８時間
保持する工程の熱処理を行うと、基材の寸法変化がより
少なくなるため好ましい。尚、７０〜５００℃で１〜４
８時間保持する工程と０℃以下で１〜４８時間保持する
工程の順序は問わない。
では、基材を、７０〜５００℃で１〜４８時間保持する
工程、あるいは０℃以下で１〜４８時間保持する工程で
熱処理するため、粒界空隙の体積が変化せず、また内部
応力が緩和され、低温あるいは高温環境に長時間曝され
ても、基材の寸法変化が少ない。また、７０〜５００℃
で１〜４８時間保持する工程と０℃以下で１〜４８時間
保持する工程の熱処理を行うと、基材の寸法変化がより
少なくなるため好ましい。尚、７０〜５００℃で１〜４
８時間保持する工程と０℃以下で１〜４８時間保持する
工程の順序は問わない。
【００２５】高温での処理温度は、７０〜５００℃、好
ましくは７０〜１００℃であり、７０℃よりも低いと、
粒界空隙の体積が変化し、また内部応力が緩和されにく
く、５００℃よりも高いと、内部構造が変化し、基材の
熱膨張係数が変化するため好ましくない。また、低温で
の処理温度は、０℃以下、好ましくは−５０〜０℃、さ
らに好ましくは−５０〜−２０℃であり、０℃より高い
と内部応力が緩和されにくいため好ましくない。
ましくは７０〜１００℃であり、７０℃よりも低いと、
粒界空隙の体積が変化し、また内部応力が緩和されにく
く、５００℃よりも高いと、内部構造が変化し、基材の
熱膨張係数が変化するため好ましくない。また、低温で
の処理温度は、０℃以下、好ましくは−５０〜０℃、さ
らに好ましくは−５０〜−２０℃であり、０℃より高い
と内部応力が緩和されにくいため好ましくない。
【００２６】保持時間は、高温、低温共に、１〜４８時
間、好ましくは１２〜２４時間であり、１時間より少な
いと、内部応力が緩和されにくく、４８時間より多い
と、効果の向上が認められず、経済的でないため好まし
くない。
間、好ましくは１２〜２４時間であり、１時間より少な
いと、内部応力が緩和されにくく、４８時間より多い
と、効果の向上が認められず、経済的でないため好まし
くない。
【００２７】また、本発明の光通信デバイス用基材は、
上記低温あるいは高温保持の後、シラン化合物、シロキ
サン化合物あるいはシラザン化合物から選ばれる有機珪
素化合物の１種又は２種以上を含む溶液によって処理さ
れてなると、高温高湿雰囲気に長期間曝されても負膨張
性を示すセラミックスあるいはガラスセラミックスから
なる基材の熱膨張係数が変化しないため好ましい。
上記低温あるいは高温保持の後、シラン化合物、シロキ
サン化合物あるいはシラザン化合物から選ばれる有機珪
素化合物の１種又は２種以上を含む溶液によって処理さ
れてなると、高温高湿雰囲気に長期間曝されても負膨張
性を示すセラミックスあるいはガラスセラミックスから
なる基材の熱膨張係数が変化しないため好ましい。
【００２８】本発明の光通信デバイス用基材上に正の熱
膨張係数を有する光部品を固定する際には、ポリマー接
着剤を用いると、安価で、強固に接着可能であるため好
ましく、具体的には、エポキシ系接着剤が好適である
が、その他にもシリコーン系あるいはアクリル系接着剤
が使用可能である。
膨張係数を有する光部品を固定する際には、ポリマー接
着剤を用いると、安価で、強固に接着可能であるため好
ましく、具体的には、エポキシ系接着剤が好適である
が、その他にもシリコーン系あるいはアクリル系接着剤
が使用可能である。
【００２９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
【００３０】表１及び２に、本発明の実施例１〜１０を
示す。また、表３に比較例１、２を示す。また、図１
は、熱サイクル処理時の基材寸法の変化を示すグラフで
あり、図２は、本発明における実施例の光通信用デバイ
スを示す平面図である。
示す。また、表３に比較例１、２を示す。また、図１
は、熱サイクル処理時の基材寸法の変化を示すグラフで
あり、図２は、本発明における実施例の光通信用デバイ
スを示す平面図である。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】まず、実施例１〜６は、焼結後の組成が、
質量％でＳｉＯ2 ５５．０％、Ａｌ2Ｏ3 ３３．１
％、Ｌｉ2Ｏ ９．４％、ＴｉＯ2 ０．８％、ＺｒＯ2
１．０％、ＭｇＯ ０．２％、Ｐ2Ｏ5 ０．５％にな
るように粉末焼結したβ−石英固溶体からなるセラミッ
クスで、これらを図２に示すような、長さ４０ｍｍ、幅
４ｍｍ、厚さ３ｍｍの寸法を有し、上面に全面にわたっ
て深さ０．６ｍｍのスリット１１ａが形成された基材１
１に成型加工した。これらの基材１１を表１に記載した
温度−保持時間で、恒温恒湿槽（日立恒温恒湿槽：ＥＣ
−１３ＭＨＰ）によって処理した。その後、｛Ｒ1Ｓｉ
（ＯＨ）a（ＯＣＨ3）bＯ(m-1)/m｝m式で表されるシロ
キサン化合物を含むＩＰＡ（イソプロピルアルコール）
溶液に浸し、１０分間超音波振動を与え、１００℃にて
１０分間乾燥して光通信デバイス用基材を得た。尚、上
記シロキサン化合物において、Ｒ1はＣ6Ｈ13、ａは０．
０７、ｂは１．８８、ｍは２．１である。
質量％でＳｉＯ2 ５５．０％、Ａｌ2Ｏ3 ３３．１
％、Ｌｉ2Ｏ ９．４％、ＴｉＯ2 ０．８％、ＺｒＯ2
１．０％、ＭｇＯ ０．２％、Ｐ2Ｏ5 ０．５％にな
るように粉末焼結したβ−石英固溶体からなるセラミッ
クスで、これらを図２に示すような、長さ４０ｍｍ、幅
４ｍｍ、厚さ３ｍｍの寸法を有し、上面に全面にわたっ
て深さ０．６ｍｍのスリット１１ａが形成された基材１
１に成型加工した。これらの基材１１を表１に記載した
温度−保持時間で、恒温恒湿槽（日立恒温恒湿槽：ＥＣ
−１３ＭＨＰ）によって処理した。その後、｛Ｒ1Ｓｉ
（ＯＨ）a（ＯＣＨ3）bＯ(m-1)/m｝m式で表されるシロ
キサン化合物を含むＩＰＡ（イソプロピルアルコール）
溶液に浸し、１０分間超音波振動を与え、１００℃にて
１０分間乾燥して光通信デバイス用基材を得た。尚、上
記シロキサン化合物において、Ｒ1はＣ6Ｈ13、ａは０．
０７、ｂは１．８８、ｍは２．１である。
【００３５】次に、各基材１１のスリット１１ａ中に、
ＦＢＧ１２を挿入し、基材１１の両端付近の２点をエポ
キシ系接着剤１３（協立化学産業（株）製ＸＯＣ−０２
ＴＨＫ）を用い、ＦＢＧ１２と基材１１を接着固定する
ことによって光通信デバイス１０を作製した。尚、ＦＢ
Ｇ１２と基材１１との接着は、３５００ｍＷ／ｃｍ2の
出力を有するメタルハライドランプを使用し、３００〜
４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）を２秒間照射して接着剤を
硬化させて行った。
ＦＢＧ１２を挿入し、基材１１の両端付近の２点をエポ
キシ系接着剤１３（協立化学産業（株）製ＸＯＣ−０２
ＴＨＫ）を用い、ＦＢＧ１２と基材１１を接着固定する
ことによって光通信デバイス１０を作製した。尚、ＦＢ
Ｇ１２と基材１１との接着は、３５００ｍＷ／ｃｍ2の
出力を有するメタルハライドランプを使用し、３００〜
４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）を２秒間照射して接着剤を
硬化させて行った。
【００３６】実施例７は、焼結後の組成が、質量％でＳ
ｉＯ2 ５５．５％、Ａｌ2Ｏ3 ３２．６％、Ｌｉ2Ｏ
９．２％、ＴｉＯ2 ０．９％、ＺｒＯ2 １．０％、Ｍ
ｇＯ ０．２％、Ｐ2Ｏ5 ０．６％になるように粉末焼
結した以外は、実施例１〜６と同様にして基材及び光通
信デバイスを作製した。
ｉＯ2 ５５．５％、Ａｌ2Ｏ3 ３２．６％、Ｌｉ2Ｏ
９．２％、ＴｉＯ2 ０．９％、ＺｒＯ2 １．０％、Ｍ
ｇＯ ０．２％、Ｐ2Ｏ5 ０．６％になるように粉末焼
結した以外は、実施例１〜６と同様にして基材及び光通
信デバイスを作製した。
【００３７】実施例８は、焼結後の組成が、質量％でＳ
ｉＯ2 ５６．０％、Ａｌ2Ｏ3 ３２．１％、Ｌｉ2Ｏ
９．０％、ＴｉＯ2 ０．９％、ＺｒＯ2 １．１％、Ｍ
ｇＯ ０．２％、Ｐ2Ｏ5 ０．７％になるように粉末焼
結した以外は、実施例１〜６と同様にして基材及び光通
信デバイスを作製した。
ｉＯ2 ５６．０％、Ａｌ2Ｏ3 ３２．１％、Ｌｉ2Ｏ
９．０％、ＴｉＯ2 ０．９％、ＺｒＯ2 １．１％、Ｍ
ｇＯ ０．２％、Ｐ2Ｏ5 ０．７％になるように粉末焼
結した以外は、実施例１〜６と同様にして基材及び光通
信デバイスを作製した。
【００３８】また、実施例９、１０は、β−ユークリプ
タイト固溶体を含むガラスセラミックスを用いた以外
は、実施例１〜６と同様にして基材及び光通信デバイス
を作製した。
タイト固溶体を含むガラスセラミックスを用いた以外
は、実施例１〜６と同様にして基材及び光通信デバイス
を作製した。
【００３９】比較例１は、低温あるいは高温保持による
処理を行わなかった以外は実施例１〜６と同様にして基
材及び光通信デバイスを作製した。
処理を行わなかった以外は実施例１〜６と同様にして基
材及び光通信デバイスを作製した。
【００４０】比較例２は、低温あるいは高温保持による
処理を行わなかった以外は実施例８と同様にして基材及
び光通信デバイスを作製した。
処理を行わなかった以外は実施例８と同様にして基材及
び光通信デバイスを作製した。
【００４１】反射中心波長は、１５５０ｎｍ付近の中心
波長をスペクトラムアナライザー（アドバンテスト製Ｑ
−８３８４）で測定して求めた。
波長をスペクトラムアナライザー（アドバンテスト製Ｑ
−８３８４）で測定して求めた。
【００４２】長期耐久性試験は、基材を８５℃、８５％
の高温高湿雰囲気で５００時間放置し、長期耐久性試験
前後での基材の熱膨張係数を測定して評価した。
の高温高湿雰囲気で５００時間放置し、長期耐久性試験
前後での基材の熱膨張係数を測定して評価した。
【００４３】表１、２から明らかなように、実施例１〜
１０の光通信用デバイスは、低温あるいは高温環境に長
時間曝しても、基材の寸法変化量が少ないため、反射中
心波長の変動量が小さかった。
１０の光通信用デバイスは、低温あるいは高温環境に長
時間曝しても、基材の寸法変化量が少ないため、反射中
心波長の変動量が小さかった。
【００４４】さらに、実施例２の光通信用デバイスを高
温高湿雰囲気に５００時間曝しても、長期耐久性試験中
での基材の熱膨張係数の変動が小さいため、光ファイバ
に印加された張力が増加して温度補償機能が喪失したり
劣化したりすることがなく、光通信用デバイスとして長
期信頼性の高い特性を示した。
温高湿雰囲気に５００時間曝しても、長期耐久性試験中
での基材の熱膨張係数の変動が小さいため、光ファイバ
に印加された張力が増加して温度補償機能が喪失したり
劣化したりすることがなく、光通信用デバイスとして長
期信頼性の高い特性を示した。
【００４５】一方、表３に示すように、比較例１及び２
は低温あるいは高温保持を行っていないため、基材の寸
法変化率が大きく、反射中心波長の変動量が大きかっ
た。
は低温あるいは高温保持を行っていないため、基材の寸
法変化率が大きく、反射中心波長の変動量が大きかっ
た。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光通信用
デバイスは、基材が低温あるいは高温環境に長時間曝さ
れても、基材の寸法変化量が小さく、反射中心波長の変
動量が小さいため、ＦＢＧデバイスとして用いると、温
度環境の変化があっても、優れた特性を維持できる。
デバイスは、基材が低温あるいは高温環境に長時間曝さ
れても、基材の寸法変化量が小さく、反射中心波長の変
動量が小さいため、ＦＢＧデバイスとして用いると、温
度環境の変化があっても、優れた特性を維持できる。
【図１】熱サイクル処理時の基材寸法の変化を示すグラ
フである。
フである。
【図２】本発明における実施例の光通信用デバイスを示
す平面図である。
す平面図である。
１ 測定開始点（−４０℃）
２ 測定終了点（−４０℃）
１０ 光通信デバイス
１１ 基材
１１ａ スリット
１２ ＦＢＧ
１３ 接着剤
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H038 BA21 CA52
2H050 AC82 AC84 AD00
4G062 AA18 BB06 DA06 DB05 DC01
DD02 DE01 DF01 EA03 EB01
EC01 ED02 EE01 EF01 EG01
FA01 FB02 FC02 FC03 FD01
FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01
FK01 FL01 GA01 GA10 GB01
GC01 GD01 GE01 HH01 HH03
HH05 HH07 HH09 HH11 HH13
HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03
JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03
KK05 KK07 KK10 MM21 MM40
NN30 PP13 QQ02 QQ11
Claims (4)
- 【請求項１】 −４０〜１００℃の温度範囲において−
１０〜−１２０×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有する
セラミックスあるいはガラスセラミックスからなる光通
信デバイス用基材において、光通信デバイス用基材に対
し、−４０℃から１００℃まで昇温した後に１００℃よ
り−４０℃まで降温する熱サイクル処理を施し、熱サイ
クル処理前の−４０℃での基材の寸法に対する熱サイク
ル処理後の−４０℃での基材の寸法変化量が２０ｐｐｍ
以下であることを特徴とする光通信デバイス用基材。 - 【請求項２】 −４０〜１００℃の温度範囲において−
１０〜−１２０×１０-7／℃の負の熱膨張係数を有する
セラミックスあるいはガラスセラミックスからなる基材
を熱処理する光通信デバイス用基材の製造方法であっ
て、前記熱処理工程が、７０〜５００℃で１〜４８時間
保持する工程、あるいは０℃以下で１〜４８時間保持す
る工程であることを特徴とする光通信デバイス用基材の
製造方法。 - 【請求項３】 熱処理工程が、７０〜５００℃で１〜４
８時間保持する工程、及び０℃以下で１〜４８時間保持
する工程であることを特徴とする請求項２に記載の光通
信デバイス用基材の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光通信デバイス用基材
上に、正の熱膨張係数を有する光部品を固定してなるこ
とを特徴とする光通信デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344610A JP2003146693A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光通信デバイス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344610A JP2003146693A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光通信デバイス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003146693A true JP2003146693A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19158104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344610A Pending JP2003146693A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光通信デバイス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003146693A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005012964A1 (ja) * | 2003-08-05 | 2005-02-10 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | 光通信デバイス用基材、その製造方法およびそれを用いた光通信デバイス |
| WO2006011590A1 (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Riken | 熱膨張抑制剤、ゼロ熱膨張材料、負の熱膨張材料、熱膨張抑制方法および熱膨張抑制剤の製造方法 |
| US10676371B2 (en) | 2016-02-12 | 2020-06-09 | National University Corporation Nagoya University | Ruthenium oxide having a negative thermal expansion coefficient, and useable as a thermal expansion inhibitor |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344610A patent/JP2003146693A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005012964A1 (ja) * | 2003-08-05 | 2005-02-10 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | 光通信デバイス用基材、その製造方法およびそれを用いた光通信デバイス |
| US7106941B2 (en) | 2003-08-05 | 2006-09-12 | Nippon Electronic Glass Co., Ltd. | Substrate for optical communication device, method for production thereof and optical communication device using the same |
| WO2006011590A1 (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Riken | 熱膨張抑制剤、ゼロ熱膨張材料、負の熱膨張材料、熱膨張抑制方法および熱膨張抑制剤の製造方法 |
| JPWO2006011590A1 (ja) * | 2004-07-30 | 2008-05-01 | 独立行政法人理化学研究所 | 熱膨張抑制剤、ゼロ熱膨張材料、負の熱膨張材料、熱膨張抑制方法および熱膨張抑制剤の製造方法 |
| US7632480B2 (en) | 2004-07-30 | 2009-12-15 | Riken | Thermal expansion inhibitor, zero thermal expansion material, negative thermal expansion material, method for inhibiting thermal expansion, and method for producing thermal expansion inhibitor |
| JP2012140324A (ja) * | 2004-07-30 | 2012-07-26 | Institute Of Physical & Chemical Research | マンガン窒化物結晶、及び負の熱膨張材料 |
| JP5099478B2 (ja) * | 2004-07-30 | 2012-12-19 | 独立行政法人理化学研究所 | 熱膨張抑制剤、ゼロ熱膨張材料、熱膨張抑制方法および熱膨張抑制剤の製造方法 |
| US10676371B2 (en) | 2016-02-12 | 2020-06-09 | National University Corporation Nagoya University | Ruthenium oxide having a negative thermal expansion coefficient, and useable as a thermal expansion inhibitor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6317528B1 (en) | Temperature compensated integrated planar bragg grating, and method of formation | |
| AU722410B2 (en) | Athermal optical device | |
| KR20020038675A (ko) | 온도 보상용 부재 및 이를 이용한 광 통신 디바이스 | |
| JP2003146693A (ja) | 光通信デバイス用基材、その製造方法及びそれを用いた光通信デバイス | |
| KR20020001841A (ko) | 안정화된 음의 열팽창 광도파관 기판의 제조방법 및유리-세라믹 기판 | |
| US6477299B1 (en) | Environmentally stable athermalizes optical fiber grating device and method of making a stabilized device | |
| US7106941B2 (en) | Substrate for optical communication device, method for production thereof and optical communication device using the same | |
| CN2591650Y (zh) | 光通信温度补偿装置 | |
| JP3840152B2 (ja) | 光通信デバイス用基材及び光通信デバイス | |
| JP2002326884A (ja) | 光通信デバイス用基材及びそれを用いた光通信デバイス | |
| KR20040023702A (ko) | 광통신장치용 기재 및 광통신장치 | |
| JP2009282091A (ja) | 負膨張部材及び負膨張部材の製造方法並びに光デバイス | |
| EP1048626A2 (en) | Stabilizing a glass-ceramic | |
| JP2004126399A (ja) | 光導波路および光導波回路 | |
| JP2001318242A (ja) | 光通信用温度補償デバイス | |
| JP2004046044A (ja) | 石英系光導波路 | |
| JP3840835B2 (ja) | 石英系ガラス導波路素子の製造方法 | |
| JP2005162602A (ja) | 温度補償用部材の製造方法 | |
| CN1745321A (zh) | 光通信元件用基材、其制造方法及利用它的光通信元件 | |
| JP2001072463A (ja) | 温度補償用部材及びそれを用いた光通信デバイス | |
| JP2003252649A (ja) | 光通信デバイス用基材、光通信デバイス及び光通信デバイスの製造方法 | |
| JP2001356220A (ja) | 温度補償用部材及びそれを用いた光通信デバイス | |
| JP2004226546A (ja) | 光ファイバ回折格子を用いた光学装置 | |
| JP2005035886A (ja) | 温度補償用部材及びそれを用いた光通信デバイス | |
| JP2002062433A (ja) | 光学装置 |