JP2007086483A - 光導波路デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 十分な接着強度を確保しつつ、安定した光学特性を有する光導波路デバイス及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 光導波路デバイス１は、第１部材１１、第２部材１２及び光フィルタ１３を備えている。接着層１４は、第１部材１１の端面１１ａの面積と同じ大きさの端面を有し、薄く形成されたものであり、光フィルタ１３と対応する部分１４ａと、１４ａを囲む部分１４ｂとから構成されている。接着層１５は、第２部材１２の端面１２ａと同じ大きさの端面を有し、薄く形成されたものであり、光フィルタ１３と対応する部分１５ａと、１５ａを囲む部分１５ｂとから構成されている。接着層１４と接着層１５との間には、光フィルタ１３を取り囲む接着層１６が形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光導波路デバイス及びその製造方法に関し、特に波長分割多重通信に用いられる光導波路デバイス及びその製造方法に関する。

波長分割多重通信に用いられる光導波路デバイスとして、例えば下記の特許文献に開示されるものが知られている。特許文献１に記載された光導波路デバイスは、断面Ｖ字溝及び光導波路を形成した光導波路基板が光導波路と共に切断され、切断された光導波路基板の光導波路端面同士が板フィルタを介して接着されたものである。特許文献２に記載された導波路光モジュールは、２以上の光導波路基板の端面間に光を選択的に反射及び透過させる機能を有する少なくとも１以上の波長フィルタが配置され構成されたものである。また、特許文献３に記載された光導波路モジュールは、光導波路の端面が斜めにカットされ、その端面に光フィルタが光学接着剤で張り付けられ、その上に光ファイバアレイ接続ブロックが接着され結合されものである。
特開２００２−２１４４６０号公報 特開平１０−１３３０４５号公報 特開平５−２７３４３２号公報

しかしながら、上記の光導波路デバイスでは、いずれも光導波路の端面と光フィルタとが接着剤により接着されている。このような場合は、接着剤により形成された接着層による光学特性への影響を抑えるため、通常では接着層の厚さを極力薄くしている。このため、光フィルタと光導波路の端面との間に十分な接着強度が得られなく、振動や衝撃で光学特性が変化したり、悪化したりすることがある。また、これらの光導波路デバイスの作製において、光フィルタを介して光導波路の端面同士を調心する際に、光導波路の端面と光フィルタとの間に柔らかい接着剤が充填されるため、調心位置を正確に管理することが難しく、光フィルタが最適位置からずれることがあり、安定した光学特性が得られない問題があった。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、十分な接着強度を確保し、安定した光学特性を有する光導波路デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る光導波路デバイスは、互いに対向する端面を有する第１部材及び第２部材と、第１部材の端面と第２部材の端面との間に設けられた光フィルタとを備え、第１部材及び第２部材の何れかに端面に達する第１光導波路が設けられ、第１部材及び第２部材の何れかに、第１光導波路から出射され光フィルタにより反射または透過した光を導波する第２光導波路が設けられた光導波路デバイスであって、第１部材と光フィルタとは第１接着層により接着されており、第２部材と光フィルタとは第２接着層により接着されており、第１部材と第２部材とは第３接着層により接着されていることを特徴とする。

本発明に係る光導波路デバイスは、別個に用意した第１部材と第２部材との間に光フィルタを挟む構成とされている。従って、この光導波路デバイスでは、第１部材の端面と光フィルタとの間の距離、及び第２部材の端面と光フィルタとの間の距離、それぞれ小さくすることができるので、光フィルタの位置を最適状態にすることができる。また、第１部材と光フィルタとは第１接着層、第２部材と光フィルタとは第２接着層、第１部材と第２部材とは第３接着層によりそれぞれ接着されているため、第１部材、第２部材及び光フィルタが確実に接着固定され、十分な接着強度を確保できると共に、安定した光学特性が得られる。さらに、光フィルタと第１部材とを接着する第１接着層、及び光フィルタと第２部材とを接着する第２接着層は、第１部材と第２部材とを接着する第３接着層により保護されるため、光導波路デバイスの耐振性及び耐衝撃性を向上することができ、振動や衝撃による光学特性の変化及び劣化を防止することができる。

本発明に係る光導波路デバイスでは、第３接着層に用いられる接着剤の硬化前の粘度が、第１接着層に用いられる接着剤の硬化前の粘度よりも低いことが好適である。この場合には、第３接着層に用いられる接着剤の硬化前の粘度が低いので、接着剤の流動性が良く、接着剤を充填する際に気泡の巻き込みが発生しにくく、第１部材と第２部材との間に隙間なく接着剤が充填されることができる。このため、残留気泡による接着層の剥離の発生が抑制され、第１部材と第２部材との接着強度を確保することができる。

本発明に係る光導波路デバイスでは、第３接着層に用いられる接着剤の硬化後のヤング率が、第１接着層に用いられる接着剤の硬化後のヤング率よりも高いことが好適である。この場合には、第１部材と光フィルタとを接着する第１接着層において、硬化後のヤング率が低い接着剤が用いられることにより、硬化時の発生応力による接着層の剥離を防止することができる。一方、第１部材と第２部材とを接着する第３接着層において、硬化後のヤング率が高い接着剤が用いられることにより、第３接着層の機械強度が高められ、光導波路デバイスの耐振性及び耐衝撃性を向上することができ、安定した光学特性が得られる。

本発明に係る光導波路デバイスでは、第３接着層に用いられる接着剤にはフィラーが混入されていることが好適である。この場合には、フィラーが混入されることにより、第３接着層に用いられる接着剤の硬化後の機械強度をさらに高めることができ、光導波路デバイスの耐振性及び耐衝撃性をさらに向上することができる。

本発明に係る光導波路デバイスの製造方法は、上記の本発明に係る光導波路デバイスを製造する方法であって、第１部材と光フィルタとの間に接着剤を介在させ、接着剤を硬化させることにより第１部材及び光フィルタを固定する第１工程と、光フィルタを覆うように第１部材の端面及び光フィルタに接着剤を塗布し、第２部材の端面と第１部材の端面とを対向させると共に、第２部材と光フィルタとを突き合わせ、接着剤を硬化させることにより第１部材、光フィルタ及び第２部材を固定する第２工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光導波路デバイスの製造方法では、第１部材と光フィルタとを固定した後、第２部材並びに第１部材及び光フィルタを固定することにより、第１部材と光フィルタ、第２部材と光フィルタ、第１部材と第２部材はそれぞれ確実に固定されることとなり、十分な接着強度を有する光導波路デバイスが得られる。

本発明に係る光導波路デバイスの製造方法は、上記の本発明に係る光導波路デバイスを製造方法であって、第１部材と光フィルタとの間に接着剤を介在させ、接着剤を硬化させることにより第１部材及び光フィルタを固定する第１工程と、第２部材の端面に接着剤を塗布し、第２部材の端面と第１部材の端面とを対向させると共に、第２部材と光フィルタとを突き合わせ、接着剤を硬化させることにより第２部材及び光フィルタを固定する第２工程と、第１部材及び第２部材の間に接着剤を充填し、第１部材及び第２部材を固定する第３工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光導波路デバイスの製造方法では、第１部材と光フィルタとを固定した後、第２部材と光フィルタとを固定し、そして、第１部材と第２部材とを固定することにより、第１部材と光ファイバ、第２部材と光フィルタ、第１部材と第２部材はそれぞれ確実に固定されることとなり、十分な接着強度を有する光導波路デバイスが得られる。

本発明に係る光導波路デバイスの製造方法では、第１部材及び第２部材にそれぞれ端面に達する光導波路が設けられた場合、第２工程において、第１部材の光導波路から出射した光が光フィルタを透過し第２部材の光導波路に入射するように、第１部材と第２部材との相対位置を調整し、その後に接着剤を硬化させることが好適である。この場合には、第１部材と光フィルタとを固定した後、第２部材と光フィルタとを接着する接着剤が未硬化のうちに第１部材と第２部材との相対位置を調整し、その後接着剤を硬化させることにより、光の透過に最適となる位置を簡単に確保でき、安定した光学特性を得ることができる。

本発明によれば、十分な接着強度を確保しつつ、安定した光学特性を有する光導波路デバイス及びその製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

[第１実施形態]
まず、本発明に係る光導波路デバイスの第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光導波路デバイス１の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。

図１に示すように、光導波路デバイス１は、第１部材１１、第２部材１２及び第１部材１１と第２部材１２との間に設けられる光フィルタ１３を備えており、接着層１４，１５，１６により接着固定されている。その内部には、第１光導波路１７及び第２光導波路１８，１９により略「Ｙ」字形状の光導波路が形成されている。

第１部材１１は、平面導波路であって、直方体形状をなしている。その内部には、第１光導波路１７および第２光導波路１８がそれぞれ第１部材１１の長手方向に沿って形成されている。すなわち、第１光導波路１７及び第２光導波路１８は、それぞれ第１部材１１の一端面１１ｂから始まって、他端面１１ａに達するまで設けられており、端面１１ａと端面１１ｂとの間で光を導波し得るように形成されている。また、第１光導波路１７と第２光導波路１８とは、端面１１ａのほぼ中央位置で交差し、略「Ｖ」字形状に形成されている。

一方、第２部材１２は、平面導波路であって、直方体形状をなしている。その内部には、第２光導波路１９が第２部材１２の長手方向に沿って形成されている。すなわち、第２光導波路１９は、端面１２ｂから始まって、第１部材１１の端面１１ａと対向する端面１２ａに達するまで設けられており、端面１２ａと端面１２ｂとの間で光を導波し得るように形成されている。なお、第２部材１２の端面１２ａは、第１部材１１の端面１１ａと対向する端面であり、端面１１ａと同じ大きさを有している。

第１部材１１及び第２部材１２それぞれは、例えば、石英ガラスまたはシリコンからなる基板上に、石英ガラスからなるクラッド、及びＧｅＯ_２が添加された石英ガラスからなるコアが形成されたものである。このコアが光導波路となる。また、第１部材１１の端面１１ｂ及び第２部材１２の端面１２ｂそれぞれにおいて、各光導波路は光ファイバまたは光ファイバアレイと光学的に接続されるのが好適である。

光フィルタ１３は、平板状の誘電体多層膜フィルタであり、第１部材１１の端面１１ａ及び第２部材１２の端面１２ａの大きさよりも小さく形成され、第１部材１１の端面１１ａ及び第２部材１２の端面１２ａのほぼ中央位置に配置されている。この光フィルタ１３は、或る波長λ_Ｔの光を透過させる一方で、他の波長λ_Ｒの光を反射させる。例えば、透過波長λ_Ｔは１.５５μｍであり、反射波長λ_Ｒは１.３１μｍおよび１.４９μｍであるが、これに限られない。

そして、例えば、光フィルタ１３は、端面１１ｂから第１部材１１の第１光導波路１７に導入され第１光導波路１７を導波してきて端面１１ａから出射された光のうち、光フィルタ１３を透過した波長λ_Ｔの光を第２部材１２の端面１２ａから第２光導波路１９に導波させ、光フィルタ１３で反射した波長λ_Ｒの光を第１部材１１の端面１１ａから第２光導波路１８に導波させる。すなわち、この場合には、光導波路デバイス１は、波長λ_Ｔの光と波長λ_Ｒの光とを分波することができる。

また、例えば、光フィルタ１３は、第２部材１２上の第２光導波路１９を導波してきて端面１２ａから出射した波長λ_Ｔの光を透過させて、その波長λ_Ｔの光を第１部材１１の端面１１ａから第１光導波路１７に導波させる。また、光フィルタ１３は、第１部材１１上の第２光導波路１８を導波してきて端面１１ａから出射した波長λ_Ｒの光を反射させて、その波長λ_Ｒの光を第１部材１１の端面１１ａから第１光導波路１７に導波させる。すなわち、この光導波路デバイス１は、波長λ_Ｔの光と波長λ_Ｒの光とを合波することができる。

図２は光導波路デバイス１の分解斜視図である。以下、図２を参照して光導波路デバイス１の各接着層について説明する。

図２に示すように、第１部材１１と光フィルタ１３との間には接着層１４が介在されている。接着層１４は、第１部材１１の端面１１ａとほぼ同じ大きさの端面を有し、薄く（例えば１μｍ）形成されたものである。この接着層１４は、光フィルタ１３と対応する部分（図２中影の部分）１４ａ（第１接着層）と、光フィルタ１３と対応する部分１４ａの周りに配置され光フィルタ１３と対応する部分１４ａを囲む部分１４ｂ（第３接着層）とから構成されている。

同様に、第２部材１２と光フィルタ１３との間には、接着層１５が介在されている。接着層１５は、第２部材１２の端面１２ａと同じ大きさの端面を有し、薄く（例えば１μｍ）形成されたものである。この接着層１５は、光フィルタ１３と対応する部分（図２中影の部分）１５ａ（第２接着層）と、光フィルタ１３と対応する部分１５ａの周りに配置され光フィルタ１３と対応する部分１５ａを囲む部分１５ｂ（第３接着層）とから構成されている。

一方、接着層１４と接着層１５との間には、接着層１６（第３接着層）が周りから光フィルタ１３を取り囲むように形成されている。

従って、第１部材１１と光フィルタ１３とは接着層１４ａにより接着され、第２部材１２と光フィルタ１３とは接着層１５ａにより接着され、第１部材１１と第２部材１２とは接着層１４ｂ、接着層１５ｂ及び接着層１６により接着される。接着層１４は、第１部材１１の端面１１ａより少し狭い場合やあるいは端面１１ａより少し広い場合でも接着されるのに十分であればよい。

なお、光導波路デバイス１では、接着層１６に用いられる接着剤の硬化前の粘度が、接着層１４に用いられる接着剤の硬化前の粘度よりも低いことが好適である。このようにすれば、接着層１６に用いられる接着剤の硬化前の粘度が低いので、接着剤の流動性が良く、接着剤を充填する際に気泡の巻き込みが発生しにくく、第１部材１１と第２部材１２との間に隙間なく接着剤が充填されることができる。このため、残留気泡による接着層１６の剥離の発生が抑制され、第１部材１１及び第２部材１２の接着強度を確保することができる。

また、接着層１６に用いられる接着剤の硬化後のヤング率が、接着層１４に用いられる接着剤の硬化後のヤング率よりも高いことが好適である。この場合には、第１部材１１と光フィルタ１３とを接着する接着層１４において、硬化後のヤング率が低い接着剤が用いられることにより、硬化時の発生応力による接着層１４の剥離を防止することができる。一方、第１部材１１と第２部材１２とを接着する接着層１６において、硬化後のヤング率が高い接着剤が用いられることにより、接着層１６の機械強度が高められ、光導波路デバイス１の耐振性及び耐衝撃性を向上することができ、安定した光学特性が得られる。

さらに、接着層１６に用いられる接着剤にはフィラーが混入されていることが好適である。この場合には、フィラーが混入されることにより、接着層１６に用いられる接着剤の硬化後の機械強度をさらに高めることができ、光導波路デバイスの耐振性及び耐衝撃性をさらに向上することができる。

本実施形態によれば、光導波路デバイス１は、別個に用意した第１部材１１と第２部材１２との間に光フィルタ１３を挟む構成とされている。従って、この光導波路デバイス１では、第１部材１１の端面１１ａと光フィルタ１３との間の距離、及び第２部材１２の端面１２ａと光フィルタ１３との間の距離、それぞれ小さくすることができるので、光フィルタ１３の位置を最適状態にすることができる。

また、第１部材１１と光フィルタ１３とは接着層１４ａ、第２部材１２と光フィルタ１３とは接着層１５ａ、第１部材１１と第２部材１２とは接着層１４ｂ，１５ｂ，１６によりそれぞれ接着されているため、第１部材１１、第２部材１２及び光フィルタ１３が確実に接着固定され、十分な接着強度を確保できると共に、安定した光学特性が得られる。さらに、光フィルタ１３と第１部材１１との接着層１４ａ、及び光フィルタ１３と第２部材１２との接着層１５ａが、接着層１４ｂ，１５ｂ，１６により取り囲まれ、保護されるため、光導波路デバイス１の耐振性及び耐衝撃性を向上することができ、振動や衝撃による光学特性の変化や劣化を防止することができる。

次に、光導波路デバイス１の製造方法について説明する。図３は、第１実施形態に係る光導波路デバイス１を製造する方法を説明する図である。初めに、第１光導波路１７と第２光導波路１８とが設けられた第１部材１１、及び第２光導波路１９が設けられた第２部材１２を用意し、第１部材１１の端面１１ａ，１１ｂ、第２部材１２の端面１２ａ，１２ｂを平滑になるように研磨する。続いて、第１部材１１の端面１１ａの全面に紫外線硬化接着剤Ｓ_１を薄く塗布する（図３（ａ））。なお、紫外線硬化接着剤Ｓ_１の塗布に際して、後述する端面１１ａに光フィルタ１３を押し付けるときに、紫外線硬化接着剤Ｓ_１が第１部材１１の端面１１ａから溢れない程度に、紫外線硬化接着剤Ｓ_１の塗布量を計算して実施することが好適である。一例として、接着層の厚さ及び面積に基づいて、紫外線硬化接着剤Ｓ_１の塗布量を算出して、端面１１ａに塗布する。

続いて、光フィルタ１３を第１部材１１の端面１１ａのほぼ中央位置に位置するように、すなわち、端面１１ａにおける第１光導波路１７と第２光導波路１８との交差断面が光フィルタ１３の端面範囲内に配置されるように、光フィルタ１３と端面１１ａとを突き合わせる（図３（ｂ））。次に、押し付け部材Ｔを用いて光フィルタ１３を第１部材１１方向に押し付けながら、端面１１ａに塗布された紫外線硬化接着剤Ｓ_１に紫外線を照射して、紫外線硬化接着剤Ｓ_１を硬化させる（図３（ｃ）、（ｄ））。これにより、塗布された紫外線硬化接着剤Ｓ_１が硬化され、接着層１４が形成されると共に、第１部材１１と光フィルタ１３とが固定されることとなる。第１部材１１と光フィルタ１３とが完全に固定された後、押し付け部材Ｔを外す（図３（ｅ））。

次に、第２部材１２の端面１２ａの全面に紫外線硬化接着剤Ｓ_２を薄く塗布する（図３（ｆ））。なお、紫外線硬化接着剤Ｓ_２を塗布するに際して、後述する第２部材１２を光フィルタ１３に押し付けるときに、紫外線硬化接着剤Ｓ_２が第２部材１２の端面１２ａから溢れない程度に、紫外線硬化接着剤Ｓ_２の塗布量を計算し、その計算量で塗布する。

次に、第２部材１２の端面１２ａと第１部材１１の端面１１ａとを対向させると共に、第２部材１２と光フィルタ１３とを突き合わせる。そして、第１部材１１と第２部材１２とを調心する。すなわち、第１部材１１の第１光導波路１７から出射した光が光フィルタ１３を透過し、第２部材１２の第２光導波路１９に入射するように、第１部材１１と第２部材１２との相対位置を調整し、光の透過に最適となる第１部材１１と第２部材１２との位置を確認する（図３（ｇ））。調心した後、第２部材１２を光フィルタ１３に押し付けながら、端面１２ａに塗布された紫外線硬化接着剤Ｓ_２に紫外線を照射して、紫外線硬化接着剤Ｓ_２を硬化させる（図３（ｈ））。これにより、端面１２ａに塗布された紫外線硬化接着剤Ｓ_２が硬化され、接着層１５が形成される。そして、第２部材１２と光フィルタ１３とが固定されることとなる。

次に、接着層１４と接着層１５との間に隙間なく紫外線硬化接着剤Ｓ_３を充填し、赤外線を照射し紫外線硬化接着剤Ｓ_３を硬化させる（図３（ｉ）、（ｊ））。これにより、充填された紫外線硬化接着剤Ｓ_３が硬化され、接着層１６が形成される。そして、光導波路デバイス１が完成する。

このような製造方法では、第１部材１１と光フィルタ１３とを固定した後、第２部材１２と光フィルタ１３をと固定し、そして、第１部材１１と第２部材と１２を固定することにより、第１部材１１と光ファイバ１３、第２部材１２と光フィルタ１３、第１部材１１と第２部材１２はそれぞれ確実に固定されることとなり、十分な接着強度を有する光導波路デバイス１が得られる。

また、この製造方法において、第１部材１１と第２部材１２との調心作業は、第１部材１１と光フィルタ１３とを固定した後、第２部材１２と光フィルタ１３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_２が未硬化のうちに実施され、その後紫外線を照射し紫外線硬化接着剤Ｓ_２を硬化させることにより、光の透過に最適となる位置を簡単に確保でき、安定した光学特性を得ることができる。

なお、上記の製造方法において、第１部材１１と第２部材１２とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_３の硬化前の粘度が、第１部材１１と光フィルタ１３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_１の硬化前の粘度よりも低く、または紫外線硬化接着剤Ｓ_３の硬化後のヤング率が、紫外線硬化接着剤Ｓ_１の硬化後のヤング率よりも高いことが好適である。このようにすれば、残留気泡、または紫外線硬化接着剤硬化時の発生応力による接着層剥離の発生を防止することができ、安定した光学特性を有する光導波路デバイス１が得られる。さらに、紫外線硬化接着剤Ｓ_３にはフィラーが混入されていることが好適である。フィラーが混入されることにより、紫外線硬化接着剤Ｓ_３の硬化後の機械強度を高めることができ、光導波路デバイスの耐振性及び耐衝撃性をさらに向上することができる。

また、上記の実施形態において、第１部材１１と光フィルタ１３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_１、及び第２部材１２と光フィルタ１３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_２は同一の接着剤が用いられてもよく、あるいは、紫外線硬化接着剤Ｓ_２及び第１部材１１と第２部材１２とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_３は同一の接着剤が用いられてもよい。また、上記の実施形態において、接着剤として紫外線硬化接着剤を用いたが、熱硬化性エポキシ樹脂接着剤やその他の接着剤を用いてもよい。

以上に説明した第１実施形態に係る光導波路デバイス１は、種々の変形が可能である。以下では、その変形例について説明する。

［変形例１］
図４は、第１実施形態の変形例１に係る光導波路デバイス２の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。同図に示すように、光導波路デバイス２は、上記の第１実施形態と同様に、第１部材２１、第２部材２２及び第１部材２１と第２部材２２との間に設けられる光フィルタ２３を備えており、接着層２４，２５，２６により接着固定されているが、接着層２４，２５，２６の範囲において第１実施形態と相違している。

具体的には、第１部材２１と光フィルタ２３とを接着する接着層２４（第１接着層）、及び第２部材２２と光フィルタ２３とを接着する接着層２５（第２接着層）は、光フィルタ２３の端面と同じ大きさの端面を有し、それぞれ第１部材２１の端面２１ａのほぼ中央位置、第２部材２２の端面２２ａのほぼ中央位置で薄く形成されている。そして、第１部材２１と第２部材２２とを接着する接着層２６（第３接着層）は、接着層２４，２５及び光フィルタ２３を取り囲むように形成されている。なお、第１部材２１、第２部材２２及び光フィルタ２３等の構成については、第１実施形態と同様のため説明を省略する。

また、光導波路デバイス２の製造方法は、接着層２４，２５，２６の塗布範囲のみ第１実施形態と相違し、その他の製造方法と同様であるが、第１部材２１と光フィルタ２３とを接着する接着層２４、及び第２部材２２と光フィルタ２３とを接着する接着層２５が、光フィルタ２３の端面と同じ大きさを有するため、紫外線硬化接着剤Ｓ_１，Ｓ_２の塗布位置は変更することが可能である。すなわち、第１部材２１と光フィルタ２３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_１を、第１実施形態と同様に第１部材２１の端面２１ａの該当する位置に塗布してもよく、あるいは直接に光フィルタ２３の端面に塗布してもよい。同様に、第２部材２２と光フィルタ２３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_２を、第２部材２２の端面２２ａの該当する位置に塗布してもよく、あるいは直接に光フィルタ２３の端面に塗布してもよい。

［変形例２］
図５は、第１実施形態の変形例２に係る光導波路デバイス３の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。同図に示すように、光導波路デバイス３は、上記の第１実施形態と同様に、第１部材３１、第２部材３２及び第１部材３１と第２部材３２との間に設けられる光フィルタ３３を備えており、接着層３４，３５，３６により接着固定されているが、接着層３４，３５，３６の範囲において第１実施形態と相違している。

具体的には、第１部材３１と光フィルタ３３とを接着する接着層３４は、光フィルタ３３の端面よりも大きく、かつ第１部材３１の端面３１ａの面積よりも小さい端面を有し、端面３１ａのほぼ中央位置で薄く形成されている。この接着層３４は、光フィルタ３３と対応する部分３４ａ（第１接着層）と、光フィルタ３３と対応する部分３４ａの周りに配置され光フィルタ３３と対応する部分３４ａを囲む部分３４ｂ（第３接着層）とから構成されている。同様に、第２部材３２と光フィルタ３３とを接着する接着層３５は、光フィルタ３３の端面よりも大きく、かつ第１部材３１の端面３１ａの面積よりも小さい端面を有し、端面３２ａのほぼ中央位置で薄く形成されている。この接着層３５は、光フィルタ３３と対応する部分３５ａ（第２接着層）と、光フィルタ３３と対応する部分３５ａの周りに配置され光フィルタ３３と対応する部分３５ａを囲む部分３５ｂ（第３接着層）とから構成されている。そして、第１部材３１と第２部材３２とを接着する接着層３６（第３接着層）は、接着層３４，３５及び光フィルタ３３を取り囲むように形成されている。

なお、第１部材３１、第２部材３２及び光フィルタ３３等の構成については、第１実施形態と同様のため説明を省略する。また、光導波路デバイス３の製造方法は、接着層３４，３５，３６の塗布範囲において第１実施形態と相違しているが、その他の製造方法と同様のため、説明を省略する。

［第２実施形態］
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第２実施形態について説明する。この実施形態に係る光導波路デバイス２と第１実施形態との相違点は、第２部材４２と光フィルタ４３とを接着する接着層、及び第２部材４２と第１部材４１とを接着する接着層が、同一の接着剤によりワンステップで形成されたことである。

図６は、第２実施形態に係る光導波路デバイス４の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。同図に示すように、光導波路デバイス４は、第１部材４１、第２部材４２及び第１部材４１と第２部材４２との間に設けられる光フィルタ４３を備えており、接着層４４，４６により接着固定されている。その内部には、第１光導波路４７及び第２光導波路４８，４９により略「Ｙ」字形状の光導波路が形成されている。

第１部材４１は、平面導波路であって、直方体形状をなしている。その内部には、第１光導波路４７および第２光導波路４８がそれぞれ第１部材４１の長手方向に沿って形成されている。すなわち、第１光導波路４７及び第２光導波路４８は、それぞれ第１部材４１の一端面４１ｂから始まって、他端面４１ａに達するまで設けられており、端面４１ａと端面４１ｂとの間で光を導波し得るように形成されている。また、第１光導波路４７と第２光導波路４８とは、端面４１ａのほぼ中央位置で交差し、略「Ｖ」字形状に形成されている。

一方、第２部材４２は、平面導波路であって、直方体形状をなしている。その内部には、第２光導波路４９が第２部材４２の長手方向に沿って形成されている。すなわち、第２光導波路４９は、端面４２ｂから始まって、第１部材４１の端面４１ａと対向する端面４２ａに達するまで設けられており、端面４２ａと端面４２ｂとの間で光を導波し得るように形成されている。なお、第２部材４２の端面４２ａは、第１部材４１の端面４１ａと対向する端面であり、端面４１ａと同じ大きさを有している。

第１部材４１及び第２部材４２それぞれは、例えば、石英ガラスまたはシリコンからなる基板上に、石英ガラスからなるクラッド、及びＧｅＯ_２が添加された石英ガラスからなるコアが形成されたものである。このコアが光導波路となる。また、第１部材４１の端面４１ｂ及び第２部材４２の端面４２ｂそれぞれにおいて、各光導波路は光ファイバまたは光ファイバアレイと光学的に接続されるのが好適である。

光フィルタ４３は、平板状の誘電体多層膜フィルタであり、第１部材４１の端面４１ａ及び第２部材４２の端面４２ａの大きさよりも小さく形成され、第１部材４１の端面４１ａ及び第２部材４２の端面４２ａのほぼ中央位置に配置されている。この光フィルタ４３は、或る波長λ_Ｔの光を透過させる一方で、他の波長λ_Ｒの光を反射させる。例えば、透過波長λ_Ｔは１.５５μｍであり、反射波長λ_Ｒは１.３１μｍおよび１.４９μｍであるが、これに限られない。

そして、例えば、光フィルタ４３は、端面４１ｂから第１部材４１の第１光導波路４７に導入され第１光導波路４７を導波してきて端面４１ａから出射された光のうち、光フィルタ４３を透過した波長λ_Ｔの光を第２部材４２の端面４２ａから第２光導波路４９に導波させ、光フィルタ４３で反射した波長λ_Ｒの光を第１部材４１の端面４１ａから第２光導波路４８に導波させる。すなわち、この場合には、光導波路デバイス４は、波長λ_Ｔの光と波長λ_Ｒの光とを分波することができる。

また、例えば、光フィルタ４３は、第２部材４２上の第２光導波路４９を導波してきて端面４２ａから出射した波長λ_Ｔの光を透過させて、その波長λ_Ｔの光を第１部材４１の端面４１ａから第１光導波路４７に導波させる。また、光フィルタ４３は、第１部材４１上の第２光導波路４８を導波してきて端面４１ａから出射した波長λ_Ｒの光を反射させて、その波長λ_Ｒの光を第１部材４１の端面４１ａから第１光導波路４７に導波させる。すなわち、この光導波路デバイス４は、波長λ_Ｔの光と波長λ_Ｒの光とを合波することができる。

図７は光導波路デバイス４の分解斜視図である。以下、図７を参照して光導波路デバイス４の各接着層について説明する。

図７に示すように、第１部材４１と光フィルタ４３との間には接着層４４が介在されている。接着層４４は、第１部材４１の端面４１ａと同じ大きさの端面を有し、薄く（例えば１μｍ）形成されたものである。この接着層４４は、光フィルタ４３と対応する部分（図７中影の部分）４４ａ（第１接着層）と、光フィルタ４３と対応する部分４４ａの周りに配置され光フィルタ４３と対応する部分４４ａを囲む部分４４ｂ（第３接着層）とから構成されている。そして、接着層４４と第２部材４２の端面４２ａとの間には、接着層４６（第２、第３接着層）が光フィルタ４３をその内部に取り込むように形成されている。

従って、第１部材４１と光フィルタ４３とは接着層４４ａにより接着され、第２部材４２と光フィルタ４３とは接着層４６により接着され、第１部材４１と第２部材４２とは接着層４４ｂ及び接着層４６により接着される。

なお、光導波路デバイス４では、接着層４６に用いられる接着剤の硬化前の粘度が、接着層４４に用いられる接着剤の硬化前の粘度よりも低いことが好適である。このようにすれば、接着層４６に用いられる接着剤の硬化前の粘度が低いので、接着剤の流動性が良く、接着剤を充填する際に気泡の巻き込みが発生しにくく、第１部材４１と第２部材４２との間に隙間なく接着剤が充填されることができる。このため、残留気泡による接着層４６の剥離の発生が抑制され、第１部材４１及び第２部材４２の接着強度を確保することができる。

また、接着層４６に用いられる接着剤の硬化後のヤング率が、接着層４４に用いられる接着剤の硬化後のヤング率よりも高いことが好適である。この場合には、第１部材４１と光フィルタ４３とを接着する接着層４４において、硬化後のヤング率が低い接着剤が用いられることにより、硬化時の発生応力による接着層４４の剥離を防止することができる。一方、第１部材４１と第２部材４２とを接着する接着層４６において、硬化後のヤング率が高い接着剤が用いられることにより、接着層４６の機械強度が高められ、光導波路デバイス４の耐振性及び耐衝撃性を向上することができ、安定した光学特性が得られる。

さらに、接着層４６に用いられる接着剤にはフィラーが混入されていることが好適である。この場合には、フィラーが混入されることにより、接着層４６に用いられる接着剤の硬化後の機械強度をさらに高めることができ、光導波路デバイスの耐振性及び耐衝撃性をさらに向上することができる。

本実施形態によれば、光導波路デバイス４は、別個に用意した第１部材４１と第２部材４２との間に光フィルタ４３を挟む構成とされている。従って、この光導波路デバイス４では、第１部材４１の端面４１ａと光フィルタ４３との間の距離、及び第２部材４２の端面４２ａと光フィルタ４３との間の距離、それぞれ小さくすることができるので、光フィルタ４３の位置を最適状態にすることができる。

また、第１部材４１と光フィルタ４３とは接着層４４ａ、第２部材４２と光フィルタ４３とは接着層４６、第１部材４１と第２部材４２とは接着層４４ｂ，４６によりそれぞれ接着されているため、第１部材４１、第２部材４２及び光フィルタ４３が確実に接着固定され、十分な接着強度を確保できると共に、安定した光学特性が得られる。さらに、光フィルタ４３と第１部材４１との接着層４４ａ、及び光フィルタ４３と第２部材４２との接着層４６が、接着層４４ｂ及び接着層４６により取り込まれ、保護されるため、光導波路デバイス４の耐振性及び耐衝撃性を向上することができ、振動や衝撃による光学特性の変化や劣化を防止することができる。

次に、図８を参照して、第２実施形態に係る光導波路デバイス４の製造方法について説明する。まず、第１光導波路４７と第２光導波路４８とが設けられた第１部材４１、及び第２光導波路４９が設けられた第２部材４２を用意し、第１部材４１の端面４１ａ，４１ｂ、第２部材４２の端面４２ａ，４２ｂを平滑になるように研磨する。続いて、第１部材４１の端面４１ａの全面に紫外線硬化接着剤Ｓ_４を薄く塗布する（図８（ａ））。なお、紫外線硬化接着剤Ｓ_４の塗布に際して、後述する端面４１ａに光フィルタ４３を押し付けるときに、紫外線硬化接着剤Ｓ_４が第１部材４１の端面４１ａから溢れない程度に、紫外線硬化接着剤Ｓ_４の塗布量を計算して実施することが好適である。一例として、接着層の厚さ及び面積に基づいて、紫外線硬化接着剤Ｓ_４の塗布量を算出して、端面４１ａに塗布する。

続いて、光フィルタ４３を第１部材４１の端面４１ａのほぼ中央位置に位置するように、すなわち、端面４１ａにおける第１光導波路４７と第２光導波路４８との交差断面が光フィルタ４３の端面範囲内に配置されるように、光フィルタ４３と端面４１ａとを突き合わせる（図８（ｂ））。次に、押し付け部材Ｔを用いて光フィルタ４３を第１部材４１方向に押し付けながら、端面４１ａに塗布された紫外線硬化接着剤Ｓ_４に紫外線を照射して、紫外線硬化接着剤Ｓ_４を硬化させる（図８（ｃ）、（ｄ））。これにより、塗布された紫外線硬化接着剤Ｓ_４が硬化され、接着層４４が形成されると共に、第１部材４１と光フィルタ４３とが固定されることとなる。第１部材４１と光フィルタ４３とが完全に固定された後、押し付け部材Ｔを外す（図８（ｅ））。

次に、光フィルタ４３と覆うように、第１部材４１の端面４１ａ及び光フィルタ４３に紫外線硬化接着剤Ｓ_５を塗布する（図８（ｆ））。なお、紫外線硬化接着剤Ｓ_５を塗布するに際して、後述する第２部材４２を光フィルタ４３に押し付けるときに、紫外線硬化接着剤Ｓ_５が第２部材４２の端面４２ａから溢れない程度に、紫外線硬化接着剤Ｓ_５の塗布量を計算し、その計算量で塗布することが好適である。

次に、第２部材４２の端面４２ａと第１部材４１の端面４１ａとを対向させると共に、第２部材４２と光フィルタ４３とを突き合わせる。そして、第１部材４１と第２部材４２とを調心する。すなわち、第１部材４１の第１光導波路４７から出射した光が光フィルタ４３を透過し、第２部材４２の第２光導波路４９に入射するように、第１部材４１と第２部材４２との相対位置を調整し、光の透過に最適となる第１部材４１と第２部材４２との位置を確認する（図８（ｇ））。調心した後、第２部材４２を光フィルタ４３に押し付けながら、紫外線硬化接着剤Ｓ_５に紫外線を照射して、紫外線硬化接着剤Ｓ_５を硬化させる（図８（ｈ））。これにより、接着層４６が形成される。そして、第２部材４２と光フィルタ４３、及び第２部材４２と第１部材４１が固定されることとなり、光導波路デバイス４が完成する。

このような製造方法では、第１部材４１と光フィルタ４３とを固定した後、第２部材４２並びに第１部材４１及び光フィルタ４３を固定することにより、第１部材４１と光ファイバ４３、第２部材４２と光フィルタ４３、第１部材４１と第２部材４２はそれぞれ確実に固定されることとなり、十分な接着強度を有する光導波路デバイス４が得られる。

また、この製造方法において、第１部材４１と第２部材４２との調心作業は、第１部材４１と光フィルタ４３とを固定した後、第２部材４２と光フィルタ４３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_５が未硬化のうちに実施され、その後紫外線を照射し紫外線硬化接着剤Ｓ_５を硬化させることにより、フィルタ位置が最適な状態で簡単に固定でき、安定した光学特性を得ることができる。

なお、上記の製造方法において、第１部材４１と第２部材４２とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_５の硬化前の粘度が、第１部材４１と光フィルタ４３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_４の硬化前の粘度よりも低く、または紫外線硬化接着剤Ｓ_５の硬化後のヤング率が、紫外線硬化接着剤Ｓ_４の硬化後のヤング率よりも高いことが好適である。このようにすれば、残留気泡、または紫外線硬化接着剤硬化時の発生応力による接着層剥離の発生を防止することができ、安定した光学特性を有する光導波路デバイス４が得られる。さらに、紫外線硬化接着剤Ｓ_５にはフィラーが混入されていることが好適である。フィラーが混入されることにより、紫外線硬化接着剤Ｓ_５の硬化後の機械強度を高めることができ、光導波路デバイスの耐振性及び耐衝撃性をさらに向上することができる。

以上に説明した第２実施形態に係る光導波路デバイス４は、種々の変形が可能である。以下では、その変形例について説明する。

［変形例３］
図９は、第２実施形態の変形例３に係る光導波路デバイス５の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。同図に示すように、光導波路デバイス５は、上記の第２実施形態と同様に、第１部材５１、第２部材５２及び第１部材５１と第２部材５２との間に設けられる光フィルタ５３を備えており、接着層５４及び接着層５６により接着固定されているが、接着層５４及び接着層５６の範囲において第２実施形態と相違している。

具体的には、第１部材５１と光フィルタ５３とを接着する接着層５４（第１接着層）は、光フィルタ５３の端面と同じ大きさの端面を有し、第１部材５１の端面５１ａのほぼ中央位置で薄く形成されている。そして、第１部材５１の端面５１ａと第２部材５２の端面５２ａとの間には、接着層５６（第２、第３接着層）が光フィルタ５３をその内部に取り込むように形成されており、第２部材５２と光フィルタ５３、及び第２部材５２と第１部材５１をそれぞれ接着固定している。なお、第１部材５１、第２部材５２及び光フィルタ５３等の構成については、第２実施形態と同様のため説明を省略する。

また、光導波路デバイス５の製造方法は、接着層５４，５６の塗布範囲が第２実施形態と相違し、その他の製造方法と同様であるが、第１部材５１と光フィルタ５３とを接着する接着層５４が、光フィルタ５３の端面と同じ大きさを有するため、紫外線硬化接着剤Ｓ_４の塗布位置は変更することが可能である。すなわち、第１部材５１と光フィルタ５３とを接着する紫外線硬化接着剤Ｓ_４を、第１実施形態と同様に第１部材５１の端面５１ａの該当する位置に塗布してもよく、あるいは直接に光フィルタ５３の端面に塗布してもよい。

［変形例４］
図１０は、第２実施形態の変形例４に係る光導波路デバイス６の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。同図に示すように、光導波路デバイス６は、上記の第２実施形態と同様に、第１部材６１、第２部材６２及び第１部材６１と第２部材６２との間に設けられる光フィルタ６３を備えており、接着層６４及び接着層６６により接着固定されているが、接着層６４及び接着層６６の範囲において第２実施形態と相違している。

具体的には、第１部材６１と光フィルタ６３とを接着する接着層６４は、光フィルタ６３の端面よりも大きく、かつ第１部材６１の端面６１ａの面積よりも小さい端面を有し、端面６１ａのほぼ中央位置で薄く形成されている。この接着層６４は、光フィルタ６３と対応する部分６４ａ（第１接着層）と、光フィルタ６３と対応する部分６４ａの周りに配置され光フィルタ６３と対応する部分６４ａを囲む部分６４ｂ（第３接着層）とから構成されている。そして、第１部材６１の端面６１ａと第２部材６２の端面６２ａとの間には、接着層６６（第２、第３接着層）が光フィルタ６３をその内部に取り込むように形成されており、第２部材６２と光フィルタ６３、及び第２部材６２と第１部材６１をそれぞれ接着固定している。

なお、第１部材６１、第２部材６２及び光フィルタ６３等の構成については、第２実施形態と同様のため説明を省略する。また、光導波路デバイス６の製造方法は、接着層６４，６６の塗布範囲において第２実施形態と相違しているが、その他の製造方法と同様のため、説明を省略する。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述した実施形態においては、１本の第１光導波路と２本の第２光導波路とから構成された光導波路デバイスを示したが、必要に応じて１本の第１光導波路のみ、複数本の第１光導波路と複数本の第２光導波路とから構成されても良い。

第１実施形態に係る光導波路デバイスの構成図である。 光導波路デバイスの分解斜視図である。 第１実施形態に係る光導波路デバイスを製造する方法を説明する図である。 第１実施形態の変形例を示す図である。 第１実施形態の変形例を示す図である。 第２実施形態に係る光導波路デバイスの構成図である。 光導波路デバイスの分解斜視図である。 第２実施形態に係る光導波路デバイスを製造する方法を説明する図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。

符号の説明

１〜６…光導波路デバイス、１１，２１，３１，４１，５１，６１…第１部材、１２，２２，３２，４２，５２，６２…第２部材、１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ，３１ａ，３２ａ，４１ａ，４２ａ，５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａ…端面、１３，２３，３３，４３，５３，６３…光フィルタ、１４，１５，１６，２４，２５，２６，３４，３５，３６，４４，４６，５４，５６，６４，６６…接着層、１７，２７，３７，４７，５７，６７…第１光導波路、１８，１９，２８，１９，３８，３９，４８，４９，５８，５９，６８，６９…第２光導波路、Ｓ_１〜Ｓ_５…紫外線硬化接着剤。

Claims (7)

1. 互いに対向する端面を有する第１部材及び第２部材と、前記第１部材の前記端面と前記第２部材の前記端面との間に設けられた光フィルタとを備え、
   前記第１部材及び前記第２部材の何れかに前記端面に達する第１光導波路が設けられ、
   前記第１部材及び前記第２部材の何れかに、前記第１光導波路から出射され前記光フィルタにより反射または透過した光を導波する第２光導波路が設けられた光導波路デバイスであって、
   前記第１部材と前記光フィルタとは第１接着層により接着されており、
   前記第２部材と前記光フィルタとは第２接着層により接着されており、
   前記第１部材と前記第２部材とは第３接着層により接着されている、
   ことを特徴とする光導波路デバイス。
2. 前記第３接着層に用いられる接着剤の硬化前の粘度が、前記第１接着層に用いられる接着剤の硬化前の粘度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の光導波路デバイス。
3. 前記第３接着層に用いられる接着剤の硬化後のヤング率が、前記第１接着層に用いられる接着剤の硬化後のヤング率よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の光導波路デバイス。
4. 前記第３接着層に用いられる接着剤にはフィラーが混入されていることを特徴とする請求項３に記載の光導波路デバイス。
5. 請求項１に記載の光導波路デバイスを製造する方法であって、
   第１部材と光フィルタとの間に接着剤を介在させ、前記接着剤を硬化させることにより前記第１部材及び前記光フィルタを固定する第１工程と、
   前記光フィルタを覆うように前記第１部材の端面及び前記光フィルタに接着剤を塗布し、第２部材の端面と前記第１部材の前記端面とを対向させると共に、前記第２部材と前記光フィルタとを突き合わせ、前記接着剤を硬化させることにより前記第１部材、前記光フィルタ及び前記第２部材を固定する第２工程と、
   を備えることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
6. 請求項１に記載の光導波路デバイスを製造方法であって、
   第１部材と光フィルタとの間に接着剤を介在させ、前記接着剤を硬化させることにより前記第１部材及び前記光フィルタを固定する第１工程と、
   第２部材の端面に接着剤を塗布し、前記第２部材の前記端面と前記第１部材の端面とを対向させると共に、前記第２部材と前記光フィルタとを突き合わせ、前記接着剤を硬化させることにより前記第２部材及び前記光フィルタを固定する第２工程と、
   前記第１部材及び前記第２部材の間に接着剤を充填し、前記第１部材及び前記第２部材を固定する第３工程と、
   を備えることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
7. 前記第１部材及び第２部材にそれぞれ前記端面に達する光導波路が設けられた場合、前記第２工程において、前記第１部材の前記光導波路から出射した光が前記光フィルタを透過し前記第２部材の前記光導波路に入射するように、前記第１部材と前記第２部材との相対位置を調整し、その後に前記接着剤を硬化させることを特徴とする請求項５または６に記載の光導波路デバイスの製造方法。

Images