JP2007199519A - 光合分波器製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】所期の特性を有する光合分波器を容易に製造することができる方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る光合分波器製造方法は、(1) 並列配置された複数の第1部材10を一体にして含む第1基板を製造し、光フィルタ30が配置されるべき第1部材10の端面が所定平面となるように第1基板を整形する第1基板製造工程と、(2)第1基板製造工程により製造され整形された第1基板に含まれる複数の第1部材10を個々に分離する第1部材分離工程と、(3) 第1部材分離工程により個々に分離された第1部材10と第2部材20との間に光フィルタ30を挟んで光合分波器1を組み立てる組立工程と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、光を合波または分波する光合分波器を製造する方法に関するものである。
複数波長の信号光を伝送する光伝送システムでは、これら複数波長の信号光を合波または分波する光合分波器が用いられる。特に、端局と加入者宅との間の光伝送システム(FTTH: fiber to the home)では、光合分波器は小型で安価であることが要求される。
例えば非特許文献1に記載された光合分波器は、互いに交差するように2本の光導波路が形成された1つの部材において、当該交差部を通るようにV溝が形成され、そのV溝内に光フィルタが挿入されて接着剤で固定されたものである。この光合分波器では、一方の光導波路を導波して来てV溝に達した光のうち、或る波長の光は光フィルタを透過して更に該光導波路を導波していき、他の波長の光は光フィルタにより反射されて他方の光導波路を導波していく。
また、他の構成の光合分波器は、各々光導波路が形成された第1部材および第2部材と、これら第1部材および第2部材それぞれに形成された光導波路の端面間に設けられた光フィルタとを備える。
M. Yanagisawa, et al., "Low-lossand compact TFF-embedded silica-waveguide WDM filter for video distributionservices in FTTH systems", OFC2004, TuI4
上記のような光合分波器は、従来の製造方法により製造された場合、各光導波路と光フィルタとの間の相対的位置関係が設計と異なったものとなって、所期の特性を有しないことがある。
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、所期の特性を有する光合分波器を容易に製造することができる方法を提供することを目的とする。
第1の発明に係る光合分波器製造方法は、光導波路が形成された第1部材と、第1部材に形成された光導波路の端面に設けられた光フィルタとを備え、第1部材に形成された光導波路および光フィルタにより光を合波または分波する光合分波器を製造する方法である。この第1の発明に係る光合分波器製造方法は、(1) 並列配置された複数の第1部材を一体にして含む第1基板を作製し、光フィルタが配置されるべき第1部材の端面が所定平面となるように第1基板を整形する第1基板製造工程と、(2)第1基板製造工程により作製され整形された第1基板に含まれる複数の第1部材を個々に分離する第1部材分離工程と、(3) 第1部材分離工程により個々に分離された第1部材の端面に光フィルタを設置して光合分波器を組み立てる組立工程と、を備えることを特徴とする。
また、第1の発明に係る光合分波器製造方法は、(4) 前記光フィルタを挟んで前記第1部材に対向する光導波路が形成された第2部材をさらに有する光合分波器を製造する方法であって、並列配置された複数の第2部材を一体にして含む第2基板を作製し、光フィルタが配置されるべき第2部材の端面が所定平面となるように第2基板を整形する第2基板製造工程と、(5)第2基板製造工程により製造され整形された第2基板に含まれる複数の第2部材を個々に分離する第2部材分離工程と、を更に備えるのが好適である。そして、組立工程において、第1部材分離工程により個々に分離された第1部材と、第2部材分離工程により個々に分離された第2部材との間に、光フィルタを挟んで、光合分波器を組み立てるのが好適である。
また、第1の発明に係る光合分波器製造方法は、第1基板製造工程および第2基板製造工程において、各々並列配置された複数の第1部材および複数の第2部材を一体にして含む共通基板を作製し、この共通基板を切断して第1基板および第2基板を製造するのが好適である。
第2の発明に係る光合分波器製造方法は、光導波路が形成されているとともに該光導波路を横切る溝が形成された部材と、部材に形成された溝に設けられた光フィルタとを備え、部材に形成された光導波路および光フィルタにより光を合波または分波する光合分波器を製造する方法であって、この第2の発明に係る光合分波器製造方法は、(1) 並列配置された溝形成前の複数の部材を一体にして含む基板を作製し、複数の部材それぞれに形成された光導波路を横切るように溝を基板に形成する基板製造工程と、(2)基板製造工程により作製され溝形成された基板に含まれる複数の部材を個々に分離する部材分離工程と、(3) 部材分離工程により個々に分離された部材の溝に光フィルタを配置して光合分波器を組み立てる組立工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、所期の特性を有する光合分波器を容易に製造することができる。
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の符号を付し、重複する説明を省略する。
(第1実施形態)
先ず、本発明に係る光合分波器製造方法の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る光合分波器製造方法により製造されるべき光合分波器1の平面である。この図に示される光合分波器1は、光導波路11,12が形成された第1部材10と、光導波路21が形成された第2部材20と、第1部材10および第2部材20それぞれに形成された光導波路の端面間に設けられた光フィルタ30と、を含むものを1組として、これらを複数組備える。
この光合分波器1は、各組において、光導波路11,12,21および光フィルタ30により光を合波または分波する。すなわち、光導波路11を導波して来て光フィルタ30に達した光のうち、光フィルタ30の透過波長帯域に含まれる波長λ(例えば波長1310nm)の光は光フィルタ30を透過して光導波路21を導波して行き、また、光フィルタ30の反射波長帯域に含まれる波長λ(例えば波長1550nm)の光は光フィルタ30で反射して光導波路12を導波して行く。逆に、光導波路21を導波して来て光フィルタ30に達した波長λの光は光フィルタ30を透過して光導波路11を導波して行き、また、光導波路12を導波して来て光フィルタ30に達した波長λの光は光フィルタ30で反射して光導波路11を導波して行く。
図2は、光合分波器1における光導波路11,12,21と光フィルタ30との間の相対的位置関係を説明する図である。この図に示されるように、光導波路11と光導波路12との対称軸(図において一点鎖線で示す。)と、光フィルタ30の垂線(図において破線で示す。)とは、角度θをなしているとする。また、光導波路11の光軸を第2部材20へ延長した線(図において点線で示す。)と、光導波路21の光軸とは、角度θをなしているとする。なお、光フィルタ30として誘電体多層膜フィルタ等が用いられる場合には、光フィルタ30内部における光の多重干渉により光フィルタ30の前後で光軸がシフトするが、図2では便宜上そのシフトを無視して描いている。
図3は、光導波路11から光導波路12への波長λの光の結合の際の損失と角度θとの関係の一例を示す図である。また、図4は、光導波路11から光導波路21への波長λの光の結合の際の損失と角度θとの関係の一例を示す図である。各々の光結合損失は、「θ=θ=0」であるときの値を0dBとしている。これらの図から判るように、角度θの絶対値が大きいほど、光導波路11から光導波路12への波長λの光の結合の際の損失が大きい。また、角度θの絶対値が大きいほど、光導波路11から光導波路21への波長λの光の結合の際の損失が大きい。理想的には「θ=θ=0」なる関係が成り立つべきである。
しかし、従来の製造方法で実際に製造した光合分波器1では、必ずしも上記関係が成り立つとは限らず、それ故、所期の特性を有しないことがある。これに対して、以下に説明する第1実施形態に係る光合分波器製造方法は、上記の角度θおよび角度θそれぞれの絶対値を略0に容易にすることができ、所期の特性を有する光合分波器1を容易に製造することができる。
図5は、第1実施形態に係る光合分波器製造方法を説明するフローチャートである。第1実施形態に係る光合分波器製造方法は、第1基板製造工程(ステップS11)、第2基板製造工程(ステップS12)、第1部材分離工程(ステップS13)、第2部材分離工程(ステップS14)および組立工程(ステップS15)を備える。ただし、第1基板製造工程(ステップS11)および第2基板製造工程(ステップS12)それぞれの一部を共通の工程とすることが可能であるので、以下では、そのような場合について説明する。
図6および図7は、第1実施形態に係る光合分波器製造方法を説明する工程図である。初めに、第1基板製造工程(ステップS11)および第2基板製造工程(ステップS12)において、シリコンまたは石英ガラスからなる共通基板100が作製される(図6(a))。この共通基板100は、クラッド層およびコア層が堆積された後、コアパターンが描かれたマスクが用いられて露光やエッチングが行われ、光導波路が形成されたものである。そして、共通基板100は、各々並列配置された複数の第1部材10および複数の第2部材20を一体にして含む。すなわち、この共通基板100の領域A,Bそれぞれにおいて複数の第1部材10が所定方向に並列配置されており、領域C,Dそれぞれにおいて複数の第2部材20が同じ所定方向に並列配置されている。
続いて、共通基板100が領域A〜Dの個々に切断されて、第1基板111,112および第2基板121,122が作製される(図6(b))。第1基板111,112それぞれは、並列配置された複数の第1部材10を一体にして含む。また、第2基板121,122それぞれは、並列配置された複数の第2部材20を一体にして含む。
その後、第1基板111,112および第2基板121,122それぞれが整形される(図7(a))。このとき、第1基板111,112それぞれは、光フィルタ30が配置されるべき第1部材10の端面が所定平面となるように整形される。同様に、第2基板121,122それぞれは、光フィルタ30が配置されるべき第2部材20の端面が所定平面となるように整形される。この整形に際して、第1基板111,112および第2基板121,122それぞれは、概略的に整形された後に端面が研磨紙130や研磨剤で研磨されてもよいし、概略的に整形された後にエッチングにより平坦化されてもよい。また、共通基板100が領域A〜Dの個々に切断される際に、例えば非常に目の細かいブレードが用いられることで、切断後の端面が平坦化されていてもよい。
以上のようにして第1基板製造工程(ステップS11)および第2基板製造工程(ステップS12)が終了すると、続いて、第1部材分離工程(ステップS13)において、第1基板111,112それぞれが切断されて、第1基板111,112それぞれに含まれる複数の第1部材10が個々に分離される(図7(b))。同様に、第2部材分離工程(ステップS14)において、第2基板121,122それぞれが切断されて、第2基板121,122それぞれに含まれる複数の第2部材20が個々に分離される。そして、組立工程(ステップS15)において、個々に分離された第1部材10と第2部材20との間に光フィルタ30が挟まれて光合分波器1が組み立てられる(図7(c))。
一般に、このような構成の光合分波器において用いられる光フィルタは、厚さが数十μm〜数百μmであって大きさが数mm程度の小さいものである。したがって、組立工程の際に光フィルタ30を把持することは困難である。それ故、第1部材10,第2部材20および光フィルタ30それぞれを別個のステージ等に固定して上記の角度θ,θが零になるように位置調整するのは困難である。
そこで、組立工程の際に、第1部材10および第2部材20のうち一方の部材の端面に光フィルタ30が載せられ、その後に、他方の部材が光フィルタ30に押し当てられて、これにより、第1部材10と第2部材20との間に光フィルタ30が挟まれるのが、容易であって好ましい。なお、組立工程の際に、第1部材10,第2部材20および光フィルタ30は、図示の如く垂直方向に配置されてもよいし、第1部材10または第2部材20の端面から光フィルタが表面張力等で落ちない場合には、水平方向に配置されてもよい。
ところで、第1基板製造工程(ステップS11)および第2基板製造工程(ステップS12)において、共通基板100上の光導波路は極めて高精度に形成される。これに対して、第1基板111,112および第2基板121,122それぞれの端面は研磨剤や研磨紙に押し当てられながら研磨されるのが一般的であり、このとき、図7(a)中に示されるように、各基板の端面と研磨紙の面との間に角度θがあるとする。その結果、切断された後の個々の第1部材10と第2部材20との間に光フィルタ30が挟まれて光合分波器1が組み立てられたときに、「θ=θ=θ」なる式で表される上記の角度θおよび角度θが生じる。
しかし、第1実施形態に係る光合分波器製造方法により製造された光合分波器1では、以下に説明する理由により、角度θおよび角度θそれぞれの絶対値が小さくなり、光結合損失が小さくなる。
図6(b)中に示されるように、第1基板111,112それぞれにおいて複数の第1部材10が並列配置された方向の寸法をLとし、第2基板121,122それぞれにおいて複数の第2部材20が並列配置された方向の寸法をLとする。また、図7(a)中に示されるように、各基板の端面と研磨紙の面との間に角度θが存在することに因る両端の高さの差をΔHとする。このとき、これらのパラメータの間に「ΔH=L・tanθ」なる近似式が成り立つ。
この式から判るように、第1実施形態に係る光合分波器製造方法では、上記寸法Lを大きくすることができるので、角度θが小さくも、高さ差ΔHは大きくなり、角度θの検出感度が高い。したがって、第1基板および第2基板それぞれの端面が所定平面となるように整形する際に、角度θの絶対値が小さくなるように第1基板および第2基板それぞれの配置が決定され得る。このことから、第1実施形態に係る光合分波器製造方法により製造された光合分波器1では、角度θおよび角度θそれぞれの絶対値が小さくなり、光結合損失が小さくなって、所期の特性を有するものとなる。
一般に、光通信分野における要求としては、光合分波器1における光結合損失は1dB以下であり、そのうち組立誤差に因る損失は0.05dB以下である。したがって、角度θの絶対値は0.1度以下であることが要求される。高さ差ΔHの検出感度が30μmであるとすると、第1基板および第2基板それぞれの寸法Lは17mm以上であることが望ましい。第1部材および第2部材それぞれのサイズが4mm×8mmであるとすると、第1基板および第2基板それぞれの寸法Lが17mmというのは、これらの各基板が4個以上の部材を一体にして含むことに相当する。また、高さ差ΔHの検出感度が50μmであるとすると、第1基板および第2基板それぞれの寸法Lは29mm以上であることが望ましい。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る光合分波器製造方法の第2実施形態について説明する。図8は、第2実施形態に係る光合分波器製造方法により製造されるべき光合分波器2の平面である。この図に示される光合分波器2は、部材60および光フィルタ70を備える。部材60上には、光導波路61〜63を1組として、これらが複数組形成され、また、溝64が形成されている。部材60上において、溝64に対して一方の側に光導波路61,62が形成され、溝64に対して他方の側に光導波路63が形成されている。溝64に光フィルタ70が挿入されている。
この光合分波器2は、各組において、光導波路61〜63および光フィルタ70により光を合波または分波する。すなわち、光導波路61を導波して来て光フィルタ70に達した光のうち、光フィルタ70の透過波長帯域に含まれる波長λ(例えば波長1310nm)の光は光フィルタ70を透過して光導波路63を導波して行き、また、光フィルタ70の反射波長帯域に含まれる波長λ(例えば波長1550nm)の光は光フィルタ70で反射して光導波路62を導波して行く。逆に、光導波路63を導波して来て光フィルタ70に達した波長λの光は光フィルタ70を透過して光導波路61を導波して行き、また、光導波路62を導波して来て光フィルタ70に達した波長λの光は光フィルタ70で反射して光導波路61を導波して行く。
このように構成される光合分波器2においても、光導波路61から光導波路62への波長λの光の結合の際の損失は、光導波路61と光導波路62との対称軸と光フィルタ70の垂線とがなす角度θに対して、図3に示されたような関係がある。また、光導波路61から光導波路63への波長λの光の結合の際の損失は、光導波路61の光軸と光導波路63の光軸とがなす角度θに対して、図4に示されたような関係がある。以下に説明する第2実施形態に係る光合分波器製造方法は、上記の角度θおよび角度θそれぞれの絶対値を略0に容易にすることができ、所期の特性を有する光合分波器2を容易に製造することができる。
図9は、第2実施形態に係る光合分波器製造方法を説明するフローチャートである。第1実施形態に係る光合分波器製造方法は、基板製造工程(ステップS21)、部材分離工程(ステップS22)および組立工程(ステップS23)を備える。初めに、基板製造工程(ステップS21)において、並列配置された溝形成前の複数の部材60を一体にして含む基板が作製され、その後、複数の部材60それぞれに形成された光導波路を横切るように溝64が基板に形成される。続く、部材分離工程(ステップS22)において、基板製造工程により作製され溝形成された基板が切断されて、基板に含まれる複数の部材60が個々に分離される。そして、組立工程(ステップS23)において、切断工程により個々に分離された部材60の溝に光フィルタ70が配置されて、光合分波器2が組み立てられる。
このように第2実施形態において、個々に分離した後に部材60に溝64が形成されるのでは無く、並列配置された溝形成前の複数の部材60を一体にして含む基板に対して一括して溝64が形成され、その後に個々の部材60に分離される。このことから、この第2実施形態に係る光合分波器製造方法により製造された光合分波器2でも、角度θおよび角度θそれぞれの絶対値が小さくなり、光結合損失が小さくなって、所期の特性を有するものとなる。
(他の実施形態)
上記の各実施形態においては、個々の部材に分離された後に光フィルタとともに光合分波器が組み立てられた。しかし、並列配置された複数の第1部材を一体にして含む第1基板を作製し、光フィルタが配置されるべき第1部材の端面が所定平面となるように第1基板を整形する第1基板製造工程を行い、第1基板製造工程により作製され整形された第1基板に含まれる複数の第1部材の端面に一括して一体の光フィルタを設置し、その後、第1部材と光フィルタを備えた個々の光合分波器を分離する工程を行なうこと、更には、並列配置された複数の第2部材を一体にして含む第2基板を作製し、光フィルタが配置されるべき第2部材の端面が所定平面となるように第2基板を整形する第2基板製造工程を行い、各々整形された第1基板と第2基板の端面間に光フィルタを挟んだ後、第1部材と第2部材と光フィルタとを備えた個々の光合分波器に分離するように、第1基板の端面に光フィルタを設置した後、あるいは、第1基板と第2基板との間に光フィルタが挟まれた後に個々の光合分波器に分離してもよい。並列配置された溝形成前の複数の部材を一体にして含む基板を作製し、複数の部材それぞれに形成された光導波路を横切るように溝を基板に形成する基板製造工程を行ない、基板製造工程により作製され溝形成された基板に含まれる複数の部材の溝に一括して一体の光フィルタを設置し、その後に部材の溝に光フィルタを有する個々の光合分波器に分離するように、基板の溝に光フィルタが挿入された後に個々の光合分波器に分離したりしてもよい。また、上記の例では別途作製した光フィルタを設置する場合の形態について説明したが、第1部材あるいは第2部材の端面に直接薄膜を蒸着して光フィルタを形成して設置することも可能である。
なお、第1実施形態に係る光合分波器製造方法により製造されるべき光合分波器は、図10および図11に示されるような構成のものであってもよい。
図10に示される光合分波器3は、光導波路11,12が形成された部材10と、この部材10の端面に設けられた光フィルタ30とを備える。この光合分波器3では、光導波路11を導波して来て光フィルタ30に達した光のうち、光フィルタ30の透過波長帯域に含まれる波長λ(例えば波長1310nm)の光は光フィルタ30を透過し、また、光フィルタ30の反射波長帯域に含まれる波長λ(例えば波長1550nm)の光は光フィルタ30で反射して光導波路12を導波して行く。
図11に示される光合分波器4は、光導波路11が形成された部材10Aと、この部材10Aの端面に設けられた光フィルタ30とを備える。この光合分波器4では、光導波路11を導波して来て光フィルタ30に達した光のうち、光フィルタ30の透過波長帯域に含まれる波長λ(例えば波長1310nm)の光は光フィルタ30を透過し、また、光フィルタ30の反射波長帯域に含まれる波長λ(例えば波長1550nm)の光は光フィルタ30で反射して光導波路11を導波して行く。
これらの図に示される光合分波器3,4も、上述した第1実施形態に係る光合分波器製造方法により、所期の特性を有する物を容易に製造することができる。
第1実施形態に係る光合分波器製造方法により製造されるべき光合分波器1の平面である。 光合分波器1における光導波路11,12,21と光フィルタ30との間の相対的位置関係を説明する図である。 光導波路11から光導波路12への波長λの光の結合の際の損失と角度θとの関係の一例を示す図である。 光導波路11から光導波路21への波長λの光の結合の際の損失と角度θとの関係の一例を示す図である。 第1実施形態に係る光合分波器製造方法を説明するフローチャートである。 第1実施形態に係る光合分波器製造方法を説明する工程図である。 第1実施形態に係る光合分波器製造方法を説明する工程図である。 第2実施形態に係る光合分波器製造方法により製造されるべき光合分波器2の平面である。 第2実施形態に係る光合分波器製造方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る光合分波器製造方法により製造されるべき他の例の光合分波器の平面である。 本発明に係る光合分波器製造方法により製造されるべき更に他の例の光合分波器の平面である。
符号の説明
1〜4…光合分波器、10…第1部材、11,12…光導波路、20…第2部材、21…光導波路、30…光フィルタ、60…部材、61〜63…光導波路、64…溝、70…光フィルタ、100…共通基板、111,112…第1基板、121,122…第2基板。

Claims (4)

  1. 光導波路が形成された第1部材と、前記第1部材に形成された光導波路の端面に設けられた光フィルタとを備え、前記第1部材に形成された光導波路および前記光フィルタにより光を合波または分波する光合分波器を製造する方法であって、
    並列配置された複数の前記第1部材を一体にして含む第1基板を作製し、前記光フィルタが配置されるべき前記第1部材の端面が所定平面となるように前記第1基板を整形する第1基板製造工程と、
    前記第1基板製造工程により作製され整形された前記第1基板に含まれる前記複数の前記第1部材を個々に分離する第1部材分離工程と、
    前記第1部材分離工程により個々に分離された前記第1部材の端面に前記光フィルタを設置して前記光合分波器を組み立てる組立工程と、
    を備えることを特徴とする光合分波器製造方法。
  2. 前記光フィルタを挟んで前記第1部材に対向する光導波路が形成された第2部材をさらに有する光合分波器を製造する方法であって、
    並列配置された複数の前記第2部材を一体にして含む第2基板を作製し、前記光フィルタが配置されるべき前記第2部材の端面が所定平面となるように前記第2基板を整形する第2基板製造工程と、
    前記第2基板製造工程により作製され整形された前記第2基板に含まれる前記複数の前記第2部材を個々に分離する第2部材分離工程と、
    を更に備え、
    前記組立工程において、前記第1部材分離工程により個々に分離された前記第1部材と、前記第2部材分離工程により個々に分離された前記第2部材との間に、前記光フィルタを挟んで、前記光合分波器を組み立てる、
    ことを特徴とする請求項1記載の光合分波器製造方法。
  3. 前記第1基板製造工程および前記第2基板製造工程において、各々並列配置された複数の前記第1部材および複数の前記第2部材を一体にして含む共通基板を作製し、この共通基板を切断して前記第1基板および前記第2基板を製造する、
    ことを特徴とする請求項2記載の光合分波器製造方法。
  4. 光導波路が形成されているとともに該光導波路を横切る溝が形成された部材と、前記部材に形成された溝に設けられた光フィルタとを備え、前記部材に形成された光導波路および前記光フィルタにより光を合波または分波する光合分波器を製造する方法であって、
    並列配置された溝形成前の複数の前記部材を一体にして含む基板を作製し、前記複数の部材それぞれに形成された光導波路を横切るように溝を前記基板に形成する基板製造工程と、
    前記基板製造工程により作製され溝形成された前記基板に含まれる前記複数の前記部材を個々に分離する部材分離工程と、
    前記部材分離工程により個々に分離された前記部材の溝に前記光フィルタを配置して前記光合分波器を組み立てる組立工程と、
    を備えることを特徴とする光合分波器製造方法。
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