JP2005275049A - Method for forming microlens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ、光ファイバアレイ、光導波路等の光伝送用部材の端面に設けられる、接続損失を減少させるためのマイクロレンズの形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a microlens for reducing connection loss, which is provided on an end face of an optical transmission member such as an optical fiber, an optical fiber array, or an optical waveguide.
光ファイバ通信は、大容量で高速の通信が可能であり、現代の情報化社会を支える基盤技術である。そして、光ファイバ通信で用いられる光モジュール(具体的には、半導体レーザ、フォトダイオード等の光送受信モジュール)は、小型化、薄型化、低コスト化が求められている。
かかる状況下で、光ファイバと光モジュールとの接続部における接続損失を低減させることが課題となっている。この接続損失の低減方法として、従来から、光ファイバの端面にマイクロレンズを形成させる方法が知られている。
その一例として、光ファイバのクラッドの外径より小さな最外直径を有する光硬化性樹脂からなるレンズが、光ファイバの端面に形成されてなるレンズ付き光ファイバが、提案されている(特許文献1)。
このレンズ付き光ファイバは、光ファイバの下端に硬化済み樹脂を形成させた後、この硬化済み樹脂の下面に未硬化樹脂を付着させ、この未硬化樹脂を硬化用光で硬化させて、球面状のレンズを形成させることによって製造される。
他の例として、シングルモード光ファイバの端部のコア径を端面に近付くにつれて大きくしたコア径拡大シングルモード光ファイバの端面に、凸レンズが付着されているレンズ付コア径拡大光ファイバが、提案されている(特許文献2)。
このレンズ付コア径拡大光ファイバは、コア径拡大シングルモード光ファイバの端部を光軸がほぼ垂直となるような姿勢で液状の透明材料中に浸漬し、その姿勢で引き上げ、端面に付着したしずくを硬化させて、光ファイバの端面に半球状のレンズを形成させることによって製造される。
Under such circumstances, reducing the connection loss at the connection between the optical fiber and the optical module is an issue. As a method for reducing this connection loss, a method of forming a microlens on the end face of an optical fiber is conventionally known.
As an example, an optical fiber with a lens in which a lens made of a photocurable resin having an outer diameter smaller than the outer diameter of an optical fiber cladding is formed on an end surface of the optical fiber has been proposed (Patent Document 1). ).
In this optical fiber with a lens, after a cured resin is formed on the lower end of the optical fiber, an uncured resin is attached to the lower surface of the cured resin, and the uncured resin is cured with a curing light to form a spherical shape. It is manufactured by forming a lens.
As another example, a core-diameter-enlarged optical fiber with a lens is proposed in which a convex lens is attached to the end face of a core-diameter-enhanced single-mode optical fiber whose core diameter at the end of the single-mode optical fiber is increased as it approaches the end face. (Patent Document 2).
In this core diameter-enlarged optical fiber with a lens, the end of the core diameter-enlarged single mode optical fiber is immersed in a liquid transparent material in such a posture that the optical axis is almost vertical, pulled up in that posture, and attached to the end surface. It is manufactured by curing the drips to form a hemispherical lens on the end face of the optical fiber.
上述の従来の技術では、レンズの径の大きさは、光ファイバの端面(または端面に形成された硬化済み樹脂の下面)の径によって定まり、種々の寸法に調整することが困難である。
また、上述の従来の技術では、レンズを形成させるための未硬化樹脂の付着は、光ファイバの端面を下方に向けた状態で行なわれている。そのため、未硬化樹脂は、重力と釣り合う表面張力によって光ファイバの下端面に付着し保持されることになる。この場合、未硬化樹脂の輪郭は、変化し易い不安定なものであり、所定の曲率半径を有する球面部分を保つことが困難である。
したがって、本発明の目的は、光ファイバ等のコア部を有する光伝送用部材に対し、光の伝送効率を高めることのできる所定の曲率半径の球面部分を有するマイクロレンズを容易にかつ確実に形成することのできる方法を提供することにある。
In the conventional technology described above, the size of the lens diameter is determined by the diameter of the end face of the optical fiber (or the bottom surface of the cured resin formed on the end face), and it is difficult to adjust to various dimensions.
In the above-described conventional technology, the uncured resin for forming the lens is attached with the end face of the optical fiber facing downward. Therefore, the uncured resin adheres to and is held on the lower end surface of the optical fiber by surface tension that balances with gravity. In this case, the contour of the uncured resin is unstable and easily changes, and it is difficult to maintain a spherical portion having a predetermined radius of curvature.
Accordingly, an object of the present invention is to easily and surely form a microlens having a spherical surface with a predetermined radius of curvature that can increase the light transmission efficiency for an optical transmission member having a core such as an optical fiber. It is to provide a method that can do this.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、光ファイバ等の光伝送用部材の端面におけるコア部に、当該コア部の外径よりも大きな外径を有するように液状の光硬化性樹脂組成物の液滴を付着させた後、この液滴に対し、光を照射して、当該液滴の所定の領域を光硬化させれば、光の伝送効率を高めることのできる所定の曲率半径の曲面を有するマイクロレンズを形成することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明のマイクロレンズの形成方法は、少なくとも1つ以上のコア部を有する光伝送用部材の端面に対するマイクロレンズの形成方法であって、(A)前記光伝送用部材の前記端面における前記コア部の各々に対し、当該コア部の外径よりも大きな外径を有するように液状の光硬化性樹脂組成物の液滴を付着させる工程と、(B)該光硬化性樹脂組成物の液滴に対し、該光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長を有する光を照射して、該液滴の少なくとも一部を光硬化させ、該液滴の外表面の輪郭の少なくとも一部を外表面として含むマイクロレンズを形成する工程とを含むことを特徴とする。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has obtained a liquid light so that the core portion on the end face of the optical transmission member such as an optical fiber has an outer diameter larger than the outer diameter of the core portion. After the droplets of the curable resin composition are attached, the droplets are irradiated with light to photocure a predetermined region of the droplets, thereby increasing the light transmission efficiency. The present inventors have found that a microlens having a curved surface with a radius of curvature can be formed.
That is, the method for forming a microlens of the present invention is a method for forming a microlens with respect to an end surface of an optical transmission member having at least one core part, and (A) the above-described end surface of the optical transmission member A step of attaching droplets of a liquid photocurable resin composition to each of the core portions so as to have an outer diameter larger than the outer diameter of the core portion; and (B) the photocurable resin composition The droplet is irradiated with light having a wavelength capable of curing the photocurable resin composition, so that at least a part of the droplet is photocured, and at least a part of the contour of the outer surface of the droplet is formed. Forming a microlens to be included as an outer surface.
工程(A)において、前記光伝送用部材の前記端面を上方に向けた状態で、前記液滴を付着させることが好ましい。
工程(A)における液滴の付着量は、前記マイクロレンズの外径が20μm以上になるように定めることが好ましい。
工程(A)において液滴を付着させる方法の一例として、液状の光硬化性樹脂組成物を下端に付着させた光ファイバを用いる方法が挙げられる。
この場合、光ファイバから、液状の光硬化性樹脂組成物を硬化させない波長の光を出射することによって、光ファイバと光伝送用部材との調芯を行なうことができる。
工程(A)において液滴を付着させる方法の他の例として、所定の液量の液滴を下方に吐出し得る液体吐出手段を用いる方法が挙げられる。
工程(B)における光硬化の方法の一例として、光伝送用部材のコア部から、液状の光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長を有する光を出射する方法が挙げられる。
工程(B)における光硬化の方法の他の例として、液滴が付着している光伝送用部材のコア部に対し、該コア部と光軸が略一致するように、光ファイバを対向して配置させた後、該光ファイバから、液状の光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長を有する光を出射する方法が挙げられる。
本発明の方法の対象物である光伝送用部材の例としては、光ファイバ、光ファイバアレイ、光導波路等が挙げられる。
In the step (A), it is preferable that the droplets are attached in a state where the end face of the optical transmission member faces upward.
It is preferable that the adhesion amount of the droplets in the step (A) is determined so that the outer diameter of the microlens is 20 μm or more.
As an example of the method for attaching the droplets in the step (A), there is a method using an optical fiber having a liquid photocurable resin composition attached to the lower end.
In this case, the optical fiber and the optical transmission member can be aligned by emitting light of a wavelength that does not cure the liquid photocurable resin composition from the optical fiber.
As another example of the method for depositing droplets in the step (A), there is a method using a liquid ejecting means capable of ejecting a droplet of a predetermined liquid amount downward.
As an example of the photocuring method in the step (B), there is a method of emitting light having a wavelength capable of curing the liquid photocurable resin composition from the core portion of the optical transmission member.
As another example of the photocuring method in the step (B), the optical fiber is opposed to the core portion of the optical transmission member to which the liquid droplets adhere so that the optical axis is substantially coincident with the core portion. And a method of emitting light having a wavelength capable of curing the liquid photocurable resin composition from the optical fiber.
Examples of the optical transmission member that is an object of the method of the present invention include an optical fiber, an optical fiber array, and an optical waveguide.
本発明のマイクロレンズの形成方法によれば、光ファイバ等のコア部を有する光伝送用部材に対し、所定の曲率半径の球面部分を有するマイクロレンズを容易にかつ確実に形成させることができる。
また、本発明の方法で形成されるマイクロレンズは、所定の曲率半径の球面部分(外表面)を有するため、光ファイバ等の光伝送用部材と、半導体レーザ等の光モジュールまたは他の光伝送用部材とを接続するに際し、接続損失を減少させ、かつ、軸ずれに対する許容度を大きくすることができる。
特に、本発明の方法で形成されるマイクロレンズは、コア部の外径よりも大きな曲率半径を有する外表面を有するため、光伝送用部材と光モジュールの隙間(ギャップ)の距離(通常、数μm〜数百μm)と同程度の焦点距離を有し、光伝送用部材と光モジュールの間の光の伝送効率を高めることができる。
また、本発明のマイクロレンズの形成方法によれば、光ファイバ等の光伝送用部材の端面に対して、直接、マイクロレンズを形成することができるので、光伝送用部材とマイクロレンズの間に合成樹脂成形体等を介在させる方法と比べて、マイクロレンズを効率的に形成することができる。
さらに、本発明のマイクロレンズの形成方法は、加熱溶融等の工程を含まないため、マイクロレンズを簡易な設備を用いて短時間で形成することができる。
According to the method for forming a microlens of the present invention, a microlens having a spherical surface with a predetermined radius of curvature can be easily and reliably formed on an optical transmission member having a core such as an optical fiber.
Further, since the microlens formed by the method of the present invention has a spherical surface portion (outer surface) having a predetermined radius of curvature, an optical transmission member such as an optical fiber, an optical module such as a semiconductor laser, or other optical transmission When connecting the working member, it is possible to reduce the connection loss and increase the tolerance for the shaft misalignment.
In particular, since the microlens formed by the method of the present invention has an outer surface having a radius of curvature larger than the outer diameter of the core portion, the distance (usually several) between the optical transmission member and the optical module. ([mu] m to several hundreds of [mu] m), and the light transmission efficiency between the optical transmission member and the optical module can be increased.
Further, according to the method for forming a microlens of the present invention, the microlens can be formed directly on the end face of the optical transmission member such as an optical fiber. Compared with a method in which a synthetic resin molded body is interposed, a microlens can be formed efficiently.
Furthermore, since the method for forming a microlens of the present invention does not include steps such as heating and melting, the microlens can be formed in a short time using simple equipment.
本発明のマイクロレンズの形成方法は、少なくとも1つ以上のコア部を有する光伝送用部材の端面に対するマイクロレンズの形成方法であって、(A)光伝送用部材の端面におけるコア部の各々に対し、当該コア部の外径よりも大きな外径を有するように液状の光硬化性樹脂組成物の液滴を付着させる工程と、(B)該光硬化性樹脂組成物の液滴に対し、該光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長を有する光を照射して、該液滴の少なくとも一部を光硬化させ、該液滴の外表面の輪郭の少なくとも一部を外表面として有するマイクロレンズを形成する工程とを含むものである。 The method for forming a microlens according to the present invention is a method for forming a microlens with respect to an end surface of an optical transmission member having at least one or more core portions, and (A) each of the core portions on the end surface of the optical transmission member. On the other hand, a step of adhering a liquid photocurable resin composition droplet so as to have an outer diameter larger than the outer diameter of the core portion, and (B) the photocurable resin composition droplet, Irradiating with light having a wavelength capable of curing the photocurable resin composition, photocuring at least a part of the droplets, and having at least a part of the contour of the outer surface of the droplets as an outer surface Forming a lens.
[工程A]
工程(A)は、光伝送用部材の端面におけるコア部の各々に対し、当該コア部の外径よりも大きな外径を有するように液状の光硬化性樹脂組成物の液滴を付着させる工程である。
ここで、光伝送用部材の例としては、光の伝送路である軸状のコア部を有するものであればよく、特に限定されないが、例えば、光ファイバ、光ファイバアレイ、光導波路等が挙げられる。
なお、光ファイバは、軸状のコア部と該コア部の周りに被覆形成されたクラッド部とからなる部材である。光ファイバアレイは、軸状のコア部と該コア部の周りに被覆形成されたクラッド部とからなる複数の光ファイバ部分を、適当なマトリックス材料を用いて複数の軸状のコア部が所定の間隔を置いて並列するように配設させてなる部材(換言すれば、複数の光ファイバを一体的に並列させて集合させた部材)である。
[Step A]
The step (A) is a step of attaching a liquid photocurable resin composition droplet to each of the core portions on the end face of the optical transmission member so as to have an outer diameter larger than the outer diameter of the core portion. It is.
Here, examples of the optical transmission member are not particularly limited as long as they have an axial core portion that is a light transmission path, and examples thereof include an optical fiber, an optical fiber array, and an optical waveguide. It is done.
The optical fiber is a member composed of an axial core portion and a clad portion that is coated around the core portion. In the optical fiber array, a plurality of optical fiber parts including an axial core part and a clad part coated around the core part are formed by using a suitable matrix material. It is a member (in other words, a member in which a plurality of optical fibers are integrally arranged in parallel) that are arranged so as to be parallel to each other at intervals.
工程(A)において、光伝送用部材は、好ましくは、端面を上方に向けた状態、すなわち、液状の光硬化性樹脂組成物の液滴を付着させるべき面が、略水平な上面となるように配置される。この場合、光伝送用部材の端面が上方に向いた状態で、液状の光硬化性樹脂組成物の液滴を、光伝送用部材のコア部の各々に付着させる。それによって、液滴の付着量をより一層容易に調整することができ、また、液滴の外表面の曲面部分の形状をより好適なものとすることができる。
光硬化性樹脂組成物の液滴は、コア部の外径よりも大きな外径を有するように付着させることが必要である。該液滴の外径がコア部の外径以下であると、該液滴の硬化により形成されるマイクロレンズの曲率半径が小さくなり、光伝送用部材と光モジュールとの接続部における光の伝送効率を高めることが困難になる。
なお、「液滴の外径」の語は、光伝送用部材の端面における液滴の付着部分の外径(ただし、円形状ではない場合は、最大寸法)を意味するものとする。
本発明において、液滴の外径は、好ましくは20μm以上、より好ましくは20〜130μm、さらに好ましくは40〜120μm、特に好ましくは60〜110μmである。
なお、液滴の外径が大き過ぎる場合(例えば、200μm以上の場合)には、液滴の硬化により形成されるマイクロレンズの曲率半径が過度に大きくなり、伝送効率が低下することがある。
In the step (A), the optical transmission member is preferably such that the end surface is directed upward, that is, the surface on which the liquid photocurable resin composition droplets are to be adhered is a substantially horizontal upper surface. Placed in. In this case, liquid droplets of the photocurable resin composition are attached to each of the core portions of the optical transmission member with the end face of the optical transmission member facing upward. Thereby, the adhesion amount of the droplet can be adjusted more easily, and the shape of the curved surface portion of the outer surface of the droplet can be made more suitable.
The droplets of the photocurable resin composition must be attached so as to have an outer diameter larger than the outer diameter of the core portion. When the outer diameter of the droplet is equal to or smaller than the outer diameter of the core portion, the radius of curvature of the microlens formed by curing the droplet is reduced, and light is transmitted at the connection portion between the optical transmission member and the optical module. It becomes difficult to increase efficiency.
Note that the term “droplet outer diameter” means the outer diameter of the droplet-attached portion on the end face of the optical transmission member (however, if it is not circular, the maximum dimension).
In the present invention, the outer diameter of the droplet is preferably 20 μm or more, more preferably 20 to 130 μm, still more preferably 40 to 120 μm, and particularly preferably 60 to 110 μm.
If the outer diameter of the droplet is too large (for example, 200 μm or more), the radius of curvature of the microlens formed by the curing of the droplet becomes excessively large, and the transmission efficiency may decrease.
本発明で用いる光硬化性樹脂組成物の種類は、特に限定されることがなく、例えば、アクリル系モノマー、エポキシ系モノマー等の光重合性モノマーと、光重合開始剤等とを含む組成物が挙げられる。
ここで、アクリル系モノマーの例としては、分子中に2つの(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートや、分子中に1つの(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートや、分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
このうち、分子中に2つの(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートの例としては、エチレンオキシド付加ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加テトラブロモビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加テトラブロモビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート等のビスフェノール含有ジ(メタ)アクリレートや、1,4−ブタンジオールジアクリレート等のアルキルジオールジアクリレートや、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。なお、分子中に2つの(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートは、耐熱性等を向上させることができるので、好ましく用いられる。
分子中に1つの(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートの例としては、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等のフェノキシ基含有(メタ)アクリレートや、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートの例としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
The kind of the photocurable resin composition used in the present invention is not particularly limited. For example, a composition containing a photopolymerizable monomer such as an acrylic monomer or an epoxy monomer, a photopolymerization initiator, and the like. Can be mentioned.
Here, examples of the acrylic monomer include (meth) acrylate having two (meth) acryloyl groups in the molecule, (meth) acrylate having one (meth) acryloyl group in the molecule, Examples include (meth) acrylates having three or more (meth) acryloyl groups.
Among these, examples of (meth) acrylates having two (meth) acryloyl groups in the molecule include ethylene oxide-added bisphenol A-type di (meth) acrylate, ethylene oxide-added tetrabromobisphenol A-type di (meth) acrylate, and propylene oxide. Bisphenol-containing di (meth) acrylates such as addition bisphenol A type di (meth) acrylate, propylene oxide addition tetrabromobisphenol A type di (meth) acrylate, alkyldiol diacrylates such as 1,4-butanediol diacrylate, And polyalkylene glycol di (meth) acrylates such as ethylene glycol di (meth) acrylate. In addition, since the (meth) acrylate which has two (meth) acryloyl groups in a molecule | numerator can improve heat resistance etc., it is used preferably.
Examples of (meth) acrylates having one (meth) acryloyl group in the molecule include phenoxy group-containing (meth) acrylates such as phenoxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) ) Acrylate, ethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, and the like.
Examples of (meth) acrylate having three or more (meth) acryloyl groups in the molecule include trimethylolpropane tri (meth) acrylate.
本発明で用いられる光重合開始剤としては、紫外線等の活性エネルギー線を照射することにより活性ラジカル種を生じさせる化合物(光ラジカル重合開始剤)が好適に用いられる。
光重合開始剤の例としては、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4'−ジメトキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド等が挙げられる。
本発明で用いる光硬化性樹脂組成物中の光重合開始剤の配合割合は、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜7質量%、特に好ましくは0.5〜5質量%である。該配合割合が0.01質量%未満では、組成物の硬化速度の低下などの問題が生じ得る。該配合割合が10質量%を超えると、伝送特性の低下などの問題が生じ得る。
光硬化性樹脂組成物の他の成分の例としては、溶媒、光増感剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤等が挙げられる。これらの成分は、必要に応じて適宜の量だけ配合される。
As the photopolymerization initiator used in the present invention, a compound (photoradical polymerization initiator) that generates active radical species by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays is suitably used.
Examples of photopolymerization initiators include acetophenone, acetophenone benzyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, 2,2-dimethoxy 2-phenylacetophenone, xanthone, fluorenone, benzaldehyde, fluorene, anthraquinone, triphenylamine, carbazole, 3-methylacetophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4′-dimethoxybenzophenone, 4,4′-diaminobenzophenone, Michler's ketone, benzoin propyl ether, benzoin ethyl ether, benzyldimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-hydroxy- -Methyl-1-phenylpropan-1-one, thioxanthone, diethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propane-1- ON, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, and the like.
The blending ratio of the photopolymerization initiator in the photocurable resin composition used in the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 7% by mass, and particularly preferably 0.5 to 5%. % By mass. When the blending ratio is less than 0.01% by mass, problems such as a decrease in the curing rate of the composition may occur. When the blending ratio exceeds 10% by mass, problems such as deterioration of transmission characteristics may occur.
Examples of other components of the photocurable resin composition include solvents, photosensitizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, silane coupling agents, coating surface improvers, thermal polymerization inhibitors, and leveling. Agents, surfactants and the like. These components are blended in appropriate amounts as necessary.
工程(A)において液滴を付着させる方法としては、例えば、以下の(a)、(b)のいずれかの方法を採用することができる。
(a)液滴の付着用の光ファイバを用いる方法
まず、液槽内の液状の光硬化性樹脂組成物の中に、所定の外径を有する液滴付着用光ファイバの下端を浸漬した後、この液滴付着用光ファイバを引き上げる。次いで、この液滴付着用光ファイバを、コア部を含む端面を上方に向けて配置されている光伝送用部材の上方に移動させ、液滴付着用光ファイバの下端に付着している液滴を、光伝送用部材のコア部の辺りに接触させて付着させる。
この際、液滴付着用光ファイバのコア部から、光伝送用部材のコア部に向けて、光硬化性樹脂組成物を硬化させない波長の光を出射し、液滴付着用光ファイバの位置を調整しながら、光伝送用部材に入射される光の強度が最大となる地点を探すことによって、液滴付着用光ファイバの最適な位置(すなわち、光伝送用部材のコア部の軸心と一致する位置)を定め、その位置にて液滴を光伝送用部材に付着させることが好ましい。この場合、付着する液滴は、コア部を中心とする略半球状に形成される。
As a method of attaching the droplets in the step (A), for example, any of the following methods (a) and (b) can be employed.
(A) Method of using optical fiber for attaching droplets First, after immersing the lower end of an optical fiber for attaching droplets having a predetermined outer diameter in a liquid photocurable resin composition in a liquid tank Then, the optical fiber for droplet adhesion is pulled up. Next, the droplet adhering optical fiber is moved above the optical transmission member disposed with the end surface including the core portion facing upward, and the droplet adhering to the lower end of the droplet adhering optical fiber. Is attached in contact with the vicinity of the core portion of the optical transmission member.
At this time, light having a wavelength that does not cure the photocurable resin composition is emitted from the core portion of the optical fiber for droplet adhesion toward the core portion of the optical transmission member, and the position of the optical fiber for droplet adhesion is determined. While adjusting, look for the point where the intensity of the light incident on the optical transmission member is maximized, thereby matching the optimal position of the optical fiber for droplet adhesion (ie, the axis of the core of the optical transmission member) It is preferable to determine the position of the liquid transmission member and to attach the droplet to the optical transmission member at that position. In this case, the adhering droplet is formed in a substantially hemispherical shape centering on the core portion.
(b)液体吐出手段を用いる方法
まず、所定の位置に、コア部を含む端面を上方に向けた状態で光伝送用部材を配置させる。次いで、所定の液量の液滴を下方に吐出し得る液体吐出手段の吐出口を、自動制御によって、光伝送用部材の上方に移動させる。そして、液体吐出手段の吐出口から光硬化性樹脂組成物の液滴を落下させて、光伝送用部材のコア部に液滴を付着させる。
ここで、液体吐出手段としては、光ファイバの端面にマイクロレンズを形成させるために適量の液滴を吐出し得るものであれば特に限定されないが、例えば、インクジェット方式の装置や、ディスペンサ方式の装置等が挙げられる。なお、液滴の液量が小さい場合には、光伝送用部材のコア部に対して所定の液量(総量)になるまで、液滴の吐出を複数回繰り返してもよい。
(B) Method Using Liquid Ejecting Unit First, an optical transmission member is arranged at a predetermined position with the end surface including the core portion facing upward. Next, the ejection port of the liquid ejection means capable of ejecting a predetermined amount of liquid droplets downward is moved above the optical transmission member by automatic control. And the droplet of a photocurable resin composition is dropped from the discharge outlet of a liquid discharge means, and a droplet is made to adhere to the core part of the member for optical transmission.
Here, the liquid ejecting means is not particularly limited as long as it can eject an appropriate amount of liquid droplets to form a microlens on the end face of the optical fiber. For example, an ink jet apparatus or a dispenser apparatus may be used. Etc. When the liquid volume of the liquid droplet is small, the liquid droplet ejection may be repeated a plurality of times until the liquid volume reaches a predetermined liquid volume (total volume) with respect to the core portion of the optical transmission member.
[工程B]
工程(B)は、上述の工程(A)によって光伝送用部材に付着させた光硬化性樹脂組成物の液滴に対し、該光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長を有する光を照射して、該液滴の少なくとも一部を光硬化させ、該液滴の外表面の輪郭の少なくとも一部を外表面として含むマイクロレンズを形成する工程である。
ここで、光の照射方法としては、(a)光伝送用部材のコア部から、該コア部に液滴として付着している光硬化性樹脂組成物を硬化させる波長の光を出射する方法や、(b)液滴が付着している光伝送用部材のコア部に対し、該コア部と光軸が一致するように、光伝送用部材の上方に光ファイバを対向して配置させた後、該光ファイバのコア部から、光伝送用部材のコア部に向けて、光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長の光を出射する方法等が挙げられる。
光の照射は、光伝送用部材の液滴の外表面に対する光伝送用部材のコア部の投影部分(図2中の(a)の符号Sを参照)よりも広い領域を有する外表面が、硬化物(マイクロレンズ)の輪郭として形成されるまで行なわれる。なお、このような硬化物の輪郭を形成させるためには、照射する光の強さ及び照射時間を各々一定以上に調整することが必要である。例えば、光伝送用部材のコア部から光を出射する場合(上述の(a)の方法の場合)、紫外線を5分間以上照射すれば、広い曲面部分を有する硬化物(マイクロレンズ)を形成させることができる。
マイクロレンズの形成後、アセトン、エタノール等の溶媒を用いて未硬化の光硬化性樹脂組成物を除去すれば、マイクロレンズを有する光伝送用部材が完成する。
[Step B]
In the step (B), light having a wavelength capable of curing the photocurable resin composition is applied to the droplets of the photocurable resin composition attached to the optical transmission member in the above step (A). Then, at least a part of the droplet is photocured to form a microlens including at least a part of the contour of the outer surface of the droplet as the outer surface.
Here, as the light irradiation method, (a) a method of emitting light having a wavelength for curing the photocurable resin composition adhering to the core portion as droplets from the core portion of the optical transmission member, (B) After the optical fiber is disposed above the optical transmission member so that the optical axis coincides with the core portion of the optical transmission member to which the liquid droplets are attached. And a method of emitting light having a wavelength capable of curing the photocurable resin composition from the core of the optical fiber toward the core of the optical transmission member.
The outer surface having a wider area than the projected portion of the core portion of the light transmission member on the outer surface of the droplet of the light transmission member (see reference numeral S in FIG. 2) is irradiated with light. This is performed until the contour of the cured product (microlens) is formed. In order to form such a contour of the cured product, it is necessary to adjust the intensity of irradiation light and the irradiation time to a certain level or more. For example, when light is emitted from the core portion of the optical transmission member (in the case of the method (a) described above), a cured product (microlens) having a wide curved portion is formed by irradiating with ultraviolet rays for 5 minutes or more. be able to.
After the formation of the microlens, if the uncured photocurable resin composition is removed using a solvent such as acetone or ethanol, an optical transmission member having the microlens is completed.
マイクロレンズの外径は、好ましくは20μm以上、より好ましくは20〜120μm、さらに好ましくは30〜110μm、特に好ましくは40〜100μmである。
なお、マイクロレンズの外径が大き過ぎる場合(例えば、150μm以上の場合)には、曲面部分の曲率半径が大きくなる傾向があり、その結果、焦点距離が大きくなり過ぎて、伝送効率が低下することがある。
なお、「マイクロレンズの外径」は、光伝送用部材の端面に対するマイクロレンズの投影部分における最大寸法として定義される。例えば、マイクロレンズが半球状である場合には、当該半球状における直径を意味する。
マイクロレンズの外表面の曲面部分の曲率半径は、好ましくは20〜100μmである。
マイクロレンズの焦点距離は、好ましくは20μm以上、より好ましくは20〜100μmである。
本発明の方法で製造されるマイクロレンズを有する光伝送用部材は、半導体レーザ、フォトダイオード等の光モジュールや、他の光伝送用部材(光ファイバ、光ファイバアレイ、光導波路等)と接続して用いられる。
The outer diameter of the microlens is preferably 20 μm or more, more preferably 20 to 120 μm, still more preferably 30 to 110 μm, and particularly preferably 40 to 100 μm.
When the outer diameter of the microlens is too large (for example, 150 μm or more), the radius of curvature of the curved surface portion tends to increase, and as a result, the focal length becomes too large and transmission efficiency decreases. Sometimes.
The “outer diameter of the microlens” is defined as the maximum dimension of the projected portion of the microlens with respect to the end face of the optical transmission member. For example, when the microlens is hemispherical, it means the diameter of the hemispherical.
The radius of curvature of the curved surface portion of the outer surface of the microlens is preferably 20 to 100 μm.
The focal length of the microlens is preferably 20 μm or more, more preferably 20 to 100 μm.
An optical transmission member having a microlens manufactured by the method of the present invention is connected to an optical module such as a semiconductor laser or a photodiode, or another optical transmission member (optical fiber, optical fiber array, optical waveguide, etc.). Used.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態の例を説明する。
図1は、光ファイバを対象とした本発明のマイクロレンズの形成方法の一例を示すフロー図、図2は、図1中の(c)における光硬化性樹脂組成物の硬化方法の一例を示すフロー図、図3は、図1中の(c)における光硬化性樹脂組成物の硬化方法の他の例を示すフロー図、図4は、光ファイバアレイを対象とした本発明のマイクロレンズの形成方法の一例を示すフロー図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for forming a microlens of the present invention for an optical fiber, and FIG. 2 shows an example of a method for curing a photocurable resin composition in (c) of FIG. FIG. 3 is a flowchart showing another example of the photocurable resin composition curing method in FIG. 1C, and FIG. 4 is a diagram of the microlens of the present invention for an optical fiber array. It is a flowchart which shows an example of the formation method.
[A.光ファイバがマイクロレンズの付着対象物である場合]
図1中、液滴付着用の光ファイバ1の下端を、液槽2内の光硬化性樹脂組成物3の中に浸漬した後、光ファイバ1を引き上げる(図1中の(a))。次いで、下端に光硬化性樹脂組成物3の液滴4を付着させた光ファイバ1を、鉛直方向に延びるように配置させたマイクロレンズ形成用の光ファイバ5(光ファイバ1と同径のもの)の上方に移動した後、光ファイバ1の下端を光ファイバ5の上端に接近させて(図1中の(b))、液滴4を光ファイバ5に付着させる。光ファイバ5の上端面に付着した液滴6は、液滴4よりも液量が若干少なくなっており、図2に示すように、光ファイバ5のコア部10の外径よりも大きな外径を有し、かつ、光ファイバのクラッド部11の外径(光ファイバ5の外径でもある。)と同等かこれよりも小さな外径を有する略半球状に形成される。
その後、図2の(b)に示すように、液滴6が付着している端部とは反対側の光ファイバ5の端部に、光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長の光12(例えば、紫外線)を入射させ、この紫外線12を、液滴6が付着している端部から出射させることによって、光硬化性樹脂組成物からなる液滴6を徐々に硬化させて硬化物13を形成させる。なお、紫外線の強さは、例えば、出射口におけるパワーが50〜100μW程度になるように調整すればよい。
紫外線12の出射は、図2の(c)に示すように、少なくとも、液滴6の外表面に対するコア部10の投影部分(図2の(a)中の符号S)よりも広い領域を含む輪郭(外表面)を含む硬化物が形成されるまで行われる。照射時間は、例えば、5〜10分間である。光照射の強さが小さい場合(例えば、1μW以下)や、照射時間が短い場合(例えば、3分間以下)には、液滴6の外表面の少なくとも一部を輪郭とする硬化物(マイクロレンズ)を形成させることが困難となる。
紫外線の照射後、アセトン等を用いて、未硬化の光硬化性樹脂組成物15を除去すれば、マイクロレンズ14を端部に有する光ファイバ5が得られる。
[A. When the optical fiber is a microlens attachment object]
In FIG. 1, after the lower end of the
After that, as shown in FIG. 2B, light 12 having a wavelength capable of curing the photocurable resin composition at the end of the
As shown in FIG. 2C, the emission of the ultraviolet rays 12 includes at least a region wider than the projected portion of the core 10 on the outer surface of the droplet 6 (reference S in FIG. 2A). This is performed until a cured product including an outline (outer surface) is formed. The irradiation time is, for example, 5 to 10 minutes. When the intensity of light irradiation is small (for example, 1 μW or less) or when the irradiation time is short (for example, 3 minutes or less), a cured product (microlens) having at least a part of the outer surface of the
If the uncured
なお、図3に示すように、紫外線の照射は、他の光ファイバを用いて行ってもよい。
図3中、光ファイバ5の上方に光ファイバ20を配置して、光硬化性樹脂組成物を硬化させない波長の光(例えば、1,550nmの波長の光)を光ファイバ20から光ファイバ5に出射して、光ファイバ5に伝送される光の強度が最大となる位置を調べ、調芯する(図3中の(a))。なお、光ファイバ20は、コア部21とクラッド部22を含む。
その後、光ファイバ20のコア部21から、光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長の光23(例えば、紫外線)を光ファイバ5のコア部10に向けて出射して、光硬化性樹脂組成物からなる液滴6を徐々に硬化させて硬化物24を形成させる。硬化物24の下端と光ファイバ5との接触面積が十分な大きさになったときに、紫外線23の照射を中止し、未硬化の光硬化性樹脂組成物26を除去すれば、マイクロレンズ25を端部に有する光ファイバ5が得られる。
In addition, as shown in FIG. 3, you may perform irradiation of an ultraviolet-ray using another optical fiber.
In FIG. 3, the
Thereafter, light 23 (for example, ultraviolet rays) having a wavelength capable of curing the photocurable resin composition is emitted from the
[B.光ファイバアレイがマイクロレンズの付着対象物である場合]
図4中、液滴付着用の光ファイバ1の下端を、液槽2内の光硬化性樹脂組成物3の中に浸漬した後、光ファイバ1を引き上げる(図4中の(a))。次いで、下端に光硬化性樹脂組成物3の液滴4を付着させた光ファイバ1を、光ファイバアレイ30(光ファイバ部分31を複数並列的に配置させた集合体)のコア部の上方に移動させて(図4中の(b))、100μm程度の距離(ギャップ)を隔てた状態で、光硬化性樹脂組成物3を硬化させない波長の光(例えば、1,550nmの波長の光)を、光ファイバアレイ30のコア部に照射し、調芯する。
次いで、光ファイバ1を下降させて、光ファイバ1の下端に付着している液滴4を光ファイバアレイ30のコア部に付着させる(図4中の(c))。
光ファイバアレイ30のコア部に付着した液滴32は、光ファイバ部分31のコア部の外径よりも大きな外径を有し、かつ、光ファイバ部分31のクラッド部の外径(図4中に点線で示す。)と同等かこれよりも小さな外径を有する略半球状に形成される。
その後、光照射用の光ファイバ33(光ファイバ部分31と同径のもの)を用意して、上述と同様に調芯した後、500μm程度の距離(ギャップ)を隔てた状態で、光ファイバ33のコア部から光ファイバアレイ30のコア部に向けて、光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長の光33(例えば、紫外線)を照射することによって、硬化物(マイクロレンズ)を形成させる。以上の手順を光ファイバアレイ30のコア部の各々に対して同様に行なった後、アセトン等を用いて、未硬化の光硬化性樹脂組成物を除去すれば、コア部の各々にマイクロレンズ34が付着した光ファイバアレイ31が得られる。
[B. When the optical fiber array is a microlens attachment target]
In FIG. 4, the lower end of the
Next, the
The
Thereafter, an
以下、本発明の実施例を説明する。
[光硬化性樹脂組成物の調製]
エチレンオキシド付加ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート98重量%と、ラジカル重合開始剤(IRGACURE819、チバスペシャリティケミカルズ社製)2重量%との混合物を調製した。
[実施例1]
図1に示すように、光ファイバ1(外径:125μm、コア部の径:10μm)の下端を液槽2内の光硬化性樹脂組成物3に浸漬した後、引き上げて、光硬化性樹脂組成物3の液滴を下端に付着させた光ファイバ1を得た。次いで、この光ファイバ1の液滴を光ファイバ5(外径:125μm、コア部の径:10μm)の上端面に付着させた。そして、光ファイバ5の他端に405nmのレーザ光を導入し、光ファイバ5の上端におけるパワーが75μWとなるようにレーザ光源の出力パワーを調整しつつ、光ファイバ5上の液滴に光照射した。光照射を6分間行なった後、アセトンを用いて未硬化の光硬化性樹脂組成物を洗い流し、マイクロレンズ14を有する光ファイバを得た。このマイクロレンズ14は、外径が80μmの半球状であった。
Examples of the present invention will be described below.
[Preparation of Photocurable Resin Composition]
A mixture of 98% by weight of ethylene oxide-added bisphenol A type di (meth) acrylate and 2% by weight of a radical polymerization initiator (IRGACURE 819, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) was prepared.
[Example 1]
As shown in FIG. 1, the lower end of the optical fiber 1 (outer diameter: 125 μm, core part diameter: 10 μm) is immersed in the
[実施例2]
図4に示すように、光ファイバ1(外径:125μm、コア部の径:10μm)の下端を液槽2内の光硬化性樹脂組成物3に浸漬した後、引き上げて、光硬化性樹脂組成物3の液滴4を下端に付着させた光ファイバ1を得た。次いで、この光ファイバ1を、光ファイバアレイ30(外径が125μmでコア部の径が10μmである光ファイバ部分31を複数並列的に配置させた集合体)のコア部の上方に移動させて(図4中の(b))、100μmの距離(ギャップ)を隔てた状態で、1,550nmの波長の光を、光ファイバアレイ30のコア部に照射し、調芯した。
次いで、光ファイバ1を下降させて、光ファイバ1の下端に付着している液滴4を光ファイバアレイ30のコア部に付着させた(図4中の(c))。
その後、光照射用の光ファイバ33(外径:125μm、コア部の径:10μm)を用意して、上述と同様に調芯した後、500μmの距離(ギャップ)を隔てた状態で、光ファイバ33のコア部から光ファイバアレイ30のコア部に向けて、405nmの波長の紫外線を照射することによって、硬化物(マイクロレンズ)を形成させた。なお、この際、光ファイバ33の下端におけるパワーが1μWになるようにレーザ光の強度を定めた。
以上の手順を光ファイバアレイ30のコア部の各々に対して同様に行なった後、アセトンを用いて、未硬化の光硬化性樹脂組成物を除去し、コア部の各々にマイクロレンズ34が付着した光ファイバアレイ31を得た。このマイクロレンズ14は、外径が90μmの半球状であった。
[Example 2]
As shown in FIG. 4, the lower end of the optical fiber 1 (outer diameter: 125 μm, core part diameter: 10 μm) is immersed in the
Next, the
Thereafter, an
After the above procedure is similarly performed on each of the core portions of the
1,5,20,33 光ファイバ
2 液槽
3 光硬化性樹脂組成物
4,6,32 液滴
10,21 コア部
11,22 クラッド部
12,23 光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長の光(紫外線)
13,24 硬化物
14,25,34 マイクロレンズ
15,26 未硬化の光硬化性樹脂組成物
30 光ファイバアレイ
31 光ファイバ部分
DESCRIPTION OF
13, 24 Cured
Claims (10)
(A)前記光伝送用部材の前記端面における前記コア部の各々に対し、当該コア部の外径よりも大きな外径を有するように液状の光硬化性樹脂組成物の液滴を付着させる工程と、
(B)該光硬化性樹脂組成物の液滴に対し、該光硬化性樹脂組成物を硬化させ得る波長を有する光を照射して、該液滴の少なくとも一部を光硬化させ、該液滴の外表面の輪郭の少なくとも一部を外表面として含むマイクロレンズを形成する工程とを含むことを特徴とするマイクロレンズの形成方法。 A method for forming a microlens on an end face of an optical transmission member having at least one core part,
(A) The process of making the droplet of a liquid photocurable resin composition adhere to each of the said core part in the said end surface of the said optical transmission member so that it may have an outer diameter larger than the outer diameter of the said core part. When,
(B) The liquid droplets of the photocurable resin composition are irradiated with light having a wavelength capable of curing the photocurable resin composition, so that at least a part of the liquid droplets is photocured, and the liquid Forming a microlens including at least a part of the contour of the outer surface of the droplet as an outer surface.
The method for forming a microlens according to claim 1, wherein the optical transmission member is an optical fiber array.
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US7805035B2 (en) | 2006-07-31 | 2010-09-28 | Hitachi Cable, Ltd. | Forming method of refractive index matching film |
JP2014006459A (en) * | 2012-06-27 | 2014-01-16 | Fujitsu Ltd | Manufacturing method of optical component and manufacturing apparatus of optical component |
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2004
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