JP2007271676A - ファイバ型光線路、ファイバ型部品及び光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】損失が小さくかつ安価に製造することができるファイバ型光線路、ファイバ型部品及び光モジュールを提供する。
【解決手段】一端に屈折率分布型ファイバ７ａ、７ｂを有した一対の光ファイバ４ａ、４ｂを、軸方向を異ならせた状態で前記屈折率分布型ファイバ７ａ、７ｂの先端部同士が近接するように配置させるとともに、一対の光ファイバの屈折率分布型ファイバ７ａ、７ｂ間に、一方の光ファイバからの光を他方の光ファイバ側へ反射させる反射部１０を有したコアレスファイバ８を、双方の光ファイバ４ａ、４ｂの先端部に接合した状態で配置させた。
【選択図】図３

Description

本発明は、ファイバ型光線路、ファイバ型部品及び光モジュールに関する。

光通信システムの信号の処理は、主に電気信号で行ってきたが、更なる高速化と低消費電力化のために、回路の一部である電気Ｉ／Ｏ部を光トランシーバに置き換えた光インターコネクションモジュールが開発されている。このモジュールは、光導波路、光電変換素子、電子制御用ＬＳＩ、駆動用電子回路が合わさった光―電気混合モジュールである。

このようなモジュールにおいては、小型化のために導波される光の方向を変える光路変換素子が必要になり、以下のような光路変換素子が提案されている。

例えば、特許文献１には、Ｌ字型の導波路が形成された導波路基板を必要なチャンネル数だけ積層し、各導波路のＬ字型の角を斜めに切断して研磨して、そこにミラー面を形成するようにして作製した光路変換素子が開示されている。

また、特許文献２には、ガラスなどの透明材料体の内部に短パルスのレーザを照射することにより照射部が高屈折率化する光誘起屈折率変化を用いて作製した光路変換素子が開示されている。この方法では、他の面に対して４５度の傾斜を持った面を有する透明体において、その傾斜面で丁度交わるように、異なる方向からレーザを照射して、透明体内部にＬ字型の導波路を形成し、その傾斜面に反射ミラーを形成している。

さらに、特許文献３には、光ファイバを直角に接合した光路変換素子が開示されている。この特許文献３の光路変換素子は、それぞれ先端部をコア拡大ファイバとした２つの光ファイバを用い、一方の光ファイバのコア拡大ファイバの先端を斜めにカットし、その斜めにカットした面で反射された光が他方の光ファイバのコア拡大ファイバに入射されるように、２つの光ファイバを直角に配置して接合したものである。
特開２００５−２０８２５４号公報 特開２００５−２４１８１３号公報 特開平８−１５５４９号公報

しかしながら、従来の光路変換部品には以下のような問題があった。
特許文献１の光導波路を用いた光路変換部品では、石英ガラス系の材料を用いた導波路基板を製作するために、イオン交換法や火炎堆積法等のプロセスが用いられるが、これらのプロセスには高価な設備が必要であり、導波路コア形成に時間がかかるという問題があった。また、このプロセスは、煩雑で生産性が低く、低価格化が困難である。
このような問題を解決するために、樹脂系の材料を用いた場合には、挿入損失が大きく、温度変化時の収縮・膨張等によるクラック発生等、特性、信頼性上の新たな問題がある。

また、特許文献２の方法では、高出力のパルスレーザを用いて光導波路コアを導波路基板内に、少しづつ精密な位置制御をしながら導波路コアを交差しながら描画していくため、時間がかかるという問題があった。
また、導波路コアに歪みが多くなるため、伝搬損失が大きくなるという問題があった。

さらに、特許文献３に開示された光ファイバを用いた光路変換部品では、接続部における接合損失を小さくすることが困難であり、多チャンネル化にも制約があった。

そこで、本発明は、損失が小さくかつ安価に製造することができるファイバ型光線路、ファイバ型部品及び光モジュールを提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係るファイバ型光線路は、一端に屈折率分布型ファイバを有した一対の光ファイバを、軸方向を異ならせた状態で前記屈折率分布型ファイバの先端部同士が近接するように配置させるとともに、前記一対の光ファイバの屈折率分布型ファイバ間に、一方の光ファイバからの光を他方の光ファイバ側へ反射させる反射部を有したコアレスファイバを、双方の光ファイバの前記先端部に接合した状態で配置させてなることを特徴とする。
また、前記一対の光ファイバは、屈折率分布型ファイバの軸方向が直交するように配置されていることが好ましい。
また、前記反射部は、前記一方の光ファイバの光軸に対して、４５±３°の範囲内で傾斜して形成されていることが好ましい。
さらに、前記反射部は、前記コアレスファイバの一端面に形成されていることが好ましい。
また、前記反射部は、光の一部を透過し、且つ一部を反射する波長選択フィルタを含んでなることが好ましい。

本発明に係るファイバ型部品は、本発明に係るファイバ型光線路を基板上に設けた溝部内に配置してなることを特徴とする。
さらに、本発明に係るファイバ型部品は、前記基板を複数積層させてなるが好ましい。

また、本発明に係る第１の光モジュールは、本発明に係るファイバ型光線路と、前記一対の光ファイバの一方に光を入射させる発光素子と、他方から出射した光を受光する受光素子と、を備えたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る第２の光モジュールは、本発明に係るファイバ型部品と、前記一対の光ファイバの一方に光を入射させる発光素子と、他方から出射した光を受光する受光素子と、を備えたことを特徴とする。

以上のように構成された本発明に係るファイバ型光線路、ファイバ型部品及び光モジュールは、一方の屈折率分布型ファイバから出射される平行光が、コアレスファイバ内で過度に拡がることなく、コアレスファイバに形成された反射部で反射され、該反射光を他方の屈折率分布型ファイバに入射させることができるため、一対の光ファイバ間の光の損失を小さくできる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態のファイバ型部品について説明する。
図１は、本発明に係る実施の形態のファイバ型部品１３の実施形態の三面図である。本実施の形態のファイバ型部品１３は、複数のファイバ型光線路２と、それぞれファイバ型光線路２が収納される複数の溝を有する複数の基板１とを含んで構成される２列４芯の光路変換部品である。尚、図１には、８本のファイバ型光線路２と、それぞれ２本のファイバ型光線路２が溝内部に収納された４つの基板と、溝が無い１枚の基板とによって構成されている例が示されているが、ファイバ型光線路２の数及び基板の枚数は限定されるものではない。

ファイバ型部品１３において、図１（ａ）に示されるＣ面と図１（ｂ）に示されるＥ面にはそれぞれ、各ファイバ型光線路２の入出力端が配列され、Ｃ面には、例えば、ＶＣＳＥＬ(Vertical Cavity Surface Emitting Laserの略)などの送信用光源が配列された光源アレイが、各送信用光源からの光がそれぞれ対応するファイバ型光線路２の入出力端に入力されるように、実装される。また、例えば、ファイバ型部品１３のＥ面に配列されたファイバ型光線路２の入出力端にはそれぞれ、光ファイバが接続される。

また、Ｃ面及びＥ面において、ファイバ型光線路の光軸がＣ面及びＥ面に対して直角から僅かにずれるようにファイバ型光線路を設けてもよい。このようにすると、ファイバ型光線路の端面における反射による悪影響を防止できる。

ここでは、送信用光源が配列された光源アレイを実装した例を示したが、配列された入出力端にそれぞれ対応するように受光素子が配列された受光素子アレイを実装するようにしても良いし、他の部品を実装するようにしてもよい。

このように、本実施の形態のファイバ型部品１３は、光源アレイ（又は受光素子アレイ）と回路基板上の光導波路を接続する接続用の光路変換部品としての機能を有する。
以下、実施の形態のファイバ型部品１３の構成を具体的に説明する。

実施の形態のファイバ型部品１３において、基板１は、一方の主面に互いに平行な溝１ｖ１，１ｖ２と、溝１ｖ１，１ｖ２に直交しかつ互いに平行な溝１ｔ１，１ｔ２とを有している。尚、溝１ｖ１，１ｖ２，１ｔ１，１ｔ２はそれぞれ断面がＶ字型に形成されており、溝１ｖ１，１ｖ２は、Ｅ面に直交するように、溝１ｔ１，１ｔ２は、Ｃ面に直交するように形成される。

図２は、本実施形態の図１にあるＡ部の拡大図である。ここで、ファイバ型光線路２の芯間隔Ｐ２は、接合面６間の隙間Ｓが０である場合、次の数式１で示すことができる。
（数式１）
Ｐ２＝（Ｔ−Ｚ）＋ｒ＋（ｒ×ｃｏｓθ）／ｔａｎθ
ここで、ｒは、ファイバ型光線路２の半径であり、言うまでもなくファイバ型光線路２の直径Ｄの１／２である。また、Ｔは、基板１の厚さ、Ｚは、溝の深さ、θは、Ｖ溝の角度である。

また、Ｖ溝深さＺは、次の数式（２）で表される。
（数式２）
Ｚ＝ｒ＋（ｒ×ｃｏｓθ）／ｔａｎθ
即ち、Ｐ２＝Ｔである。

以上の実施の形態では、光路変換部品であるファイバ型部品１３について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、波長選択機能を有するファイバ型光線路及びファイバ型部品を構成することもできる。具体的には、図３のファイバ型光線路において、反射面１０に代えて、例えば、特定の波長（又は波長領域）の光を反射し他の波長の光を透過させる反射膜を傾斜面に形成する。
このようにすると、第１光ファイバ２ａを伝送してきた光のうち、特定の波長（又は波長領域）の光のみを第２光ファイバ２ｂを介して出射する波長選択フィルタ機能を持ったファイバ型光線路を構成することができる。

また、ファイバ型光線路２は、図３に示すように、光ファイバ４ａとファイバレンズ７ａとコアレスファイバ８からなる第１光ファイバ２ａと、光ファイバ４ｂとファイバレンズ７ｂからなる第２ファイバ線路２ｂが連結されてなる。

ファイバレンズ７ａ,７ｂは、中心軸から離れるにしたがって、屈折率が減衰する屈折率分布を有するファイバが所定の長さに設定されてなるレンズ機能を持ったファイバであり、その屈折率分布ｎ（ｙ）は、コア径を２ａとすると中心軸からの距離ｙを用いて以下の式で表わされる。
ｎ（ｙ）＝ｎ０（１−Ｋ／２ｙ^２）・・・（ａ≧ｙ≧０）
ここで、ｎ０はレンズ光軸上の屈折率、Ｋは収束定数、ａはコアの半径である。
また、収束定数Ｋは、
Ｋ＝｛α0・（α0―１）・Δ｝／（ａ）^α0
で表わされる。
ここで、α0は屈折率分布定数であり、通常は、２前後に設定される。
また、Δはファイバレンズの比屈折率であり、コアの外周（ｙ＝ａ）における屈折率をｎ（ａ）とすると、Δ＝｛ｎ０―n（ａ）｝／ｎ０で表わされる。

以上のように構成されたファイバレンズ７内において、光線はほぼサインカーブを描くように伝送され、その軸方向の長さは、サインカーブの１周期（２π）を単位長さとして表わすことができ、その周期Ｐ（ピッチ長ともいう）及びレンズ長Ｚは、
Ｐ＝２π／√Ｋ
Ｚ＝２πＰ／√Ｋ
で示される。

また、ファイバレンズ７ａ，７ｂの端面と焦点間の距離ｆは、
ｆ＝１／｛ｎ０・√Ｋ・ｔａｎ（√Ｋ・Ｚ）｝
で示される。例えば、点光源から出射される光を平行光に変換するためには、Ｐ＝０．２５に相当する長さのファイバレンズを用いる。本実施の形態において、ファイバ型光線路２の光ファイバ４ａ，４ｂとしてコア径の小さなシングルモードファイバを用いた場合には、光ファイバ４ａ，４ｂの端面から出射される光は、点光源から出射された光とみなしても差し支えない。したがって、本実施の形態において、Ｐ＝０．２５に相当する長さのファイバレンズを用いると、光ファイバ４ａ，４ｂの端面から出射される光をほぼ平行光にすることができ、また、ファイバレンズ７に入射される平行光を光ファイバ４ａ，４ｂのコア部に集光して入射できる。なお、本実施形態においては、ファイバレンズ７の周期Ｐを０．２５≦Ｐ≦０．３のように設定することにより、ファイバレンズ７から出射される平行光が僅かに狭くなる集光系を実現することができる。このような集光系によれば、一対の光ファイバ間で生じる放射による損失を防止することができる。

第１光ファイバ２ａにおいて、光ファイバ４ａの一端に接続されたファイバレンズ７ａは、光ファイバ４ａから出射される光が拡がらないように、光ファイバ４ａの集光気味の平行光にして（コリメート）コアレスファイバ８に入射する。ファイバレンズ７ａの一端に接合されたコアレスファイバ８は、ファイバレンズ７ａと反対側の端が斜めに切断（光軸に対して４５度の角度）されており、その傾斜面に反射膜が形成されて反射面１０となっている。また、逆方向に伝送される光に関しては、コアレスファイバ８を伝送された集光気味の平行光がファイバレンズ７ａで集光されて光ファイバ４ａに入射される。

第２光ファイバ２ｂは、光ファイバ４ｂとその一端面に接合されたファイバレンズ７ｂからなり、ファイバレンズ７ｂは、光ファイバ４ｂから出射される光が拡がらないように若干集光する平行光にし、逆方向に伝送される平行光を集光して光ファイバ４ｂに入射する。そして、第２光ファイバ２ｂは、ファイバレンズ７ｂの光ファイバ４ｂと反対側の端が、第１光ファイバ２ａのコアレスファイバ８の端部に接合される。すなわち、第２光ファイバ２ｂは、傾斜した反射面１０上のファイバ外周面に接合固定される。その接合固定に用いる透光性部材としては光ファイバ４ａ，４ｂとほぼ同じ屈折率をもつ透光性の接着剤、低融点ガラスなどを用いることができる。ここで、反射面１０が第１光ファイバ２ａの光軸に対して４５度の角度で形成されている場合には、第２ファイバ線路２ｂはその光軸が反射面１０に対して、たとえば４５度の角度で接合される。このように接合された第１光ファイバ２ａと第２光ファイバ２ｂにおいて、第１光ファイバ２ａを伝送する光は、反射面１０で反射されてファイバレンズ７ｂを介して光ファイバ４ｂに入射され、第２光ファイバ２ｂを伝送する光は、反射面１０で反射されてコアレスファイバ８及びファイバレンズ７ａを介して光ファイバ４ａに入射される。

尚、光ファイバとファイバレンズ、ファイバレンズとコアレスファイバ間は例えば、融着により接続することができる。本実施の形態のファイバ型光線路２では、ファイバレンズ７ａ，７ｂ及びコアレスファイバ８の径を光ファイバ４ａ，４ｂの径と同じにでき、ファイバ間の融着が容易で、低損失でかつ信頼性の高い融着が可能である。

Ｌ字型のファイバ型光線路２において、屈曲した角部に形成される傾斜した反射面１０は、例えば、ファイバ固定治具に多数の光ファイバ４を固定、研磨機を用いて約α＝４５°になるように精密研磨することにより、鏡面からなる端面とすることにより形成される。この鏡面端面の外側を空気層にすると、コアレスファイバ８と空気層の間に屈折率差があるので、そのまま反射面として使用することができる。この場合、溝内にファイバ型光線路２を配置したとき、反射面１０の外側には、固定材３を充填しないで空気層とする。例えば、屈折率が約１．５の材料からなるコアレスファイバを用いて、α＝４５度の反射面１０とした場合、平行光に近い光が入射された際には任意の偏光方向に対して高い反射率が得られる。また、この傾斜面にＡｕ薄膜又は誘電体多層膜等の反射膜を蒸着することにより、反射面１０を構成してもよく、特にマルチモードファイバを用いて構成したファイバ型光線路２の反射面では、伝搬光のモードにより、反射面１０への入射角が変動するため、反射膜を形成することが効果的であり、低損失なＬ字型のファイバ型光線路２を製作できる。

また、反射面１０の傾斜角αは必ずしも４５度である必要はなく、光路を変更する角度に応じて設定することができるが、傾斜角を４５度に加工しておけば、もう一方の光ファイバは、端面が垂直劈開したものをそのまま使用することができ、又端面研磨も容易にできる。

さらに、反射面１０の傾斜角αの加工精度は、±３°以内に納めることが好ましく、その範囲であれば、挿入損失及びそのバラツキを小さく抑えることができる。尚、傾斜した反射面１０を有するコアレスファイバ８の光軸方向の長さは、使用するファイバレンズ７ａの作動距離に合わせて設定される。

ここで、特に、本実施の形態のファイバ型光線路２は、第１光ファイバ２ａと第２ファイバ線路２ｂとがそれぞれファイバレンズ７ａとファイバレンズ７ｂとを有し、ファイバレンズ７ａ、コアレスファイバ８及びファイバレンズ７ｂを介して連結されているので、ファイバレンズ７ａとファイバレンズ７ｂの作動距離を調整することにより、低損失の接続が可能になる。

このように、ファイバ型光線路２は、第１光ファイバ２ａと第２光ファイバ２ｂがＬ字型に連結されてなり、一方の光ファイバから出射された光は、該光ファイバに接合されたファイバレンズで平行光とされた後、反射面１０で反射されて、他方のファイバレンズを介して集光されて他方の光ファイバに入射される。例えば、本実施の形態において、光ファイバ４ａ，４ｂをシングルモードファイバとし、Ｐ＝０．２５に相当する長さのファイバレンズを用いると、挿入損失が０．５ｄＢ程度のファイバ型光線路２を得ることができる。このように、ファイバ型光線路２は、第１光ファイバ２ａと第２光ファイバ２ｂがそれぞれファイバレンズ７ａ，７ｂを有しているので、極めて小さい損失で光の進行方向を変える（光路変換）することができる。

以上のように構成されたＬ字型のファイバ型光線路２はそれぞれ、基板１に設けられた溝１（１）及び溝１（２）に収納される。ここで、溝１（１）は、溝１ｖ１のうちの、Ｅ面から溝１ｔ１と交わるまでの部分と、溝１ｔ１のうちの、Ｃ面から溝１ｖ１と交わるまでの部分とからなるＬ字型の部分を言う。また、溝１（２）は、溝１ｖ２のうちの、Ｅ面から溝１ｔ２と交わるまでの部分と、溝１ｔ２のうちの、Ｃ面から溝１ｖ２と交わるまでの部分とからなるＬ字型の部分を言う。

基板１の材料として、Ｓｉ、石英ガラス等のガラス系材料、セラミックなどの材料を使用することができる。本実施の形態では、図４Ａに示すように、溝断面形状は、Ｖ字としたが、図４Ｂに示す矩形断面溝であってもよいし、図４Ｃに示すＵ字形状断面溝であってもよい。加工方法としてはダイシングマシンなどによる精密機械加工、エッチングによるケミカル加工がある。ファイバ型光線路２は、溝内に固定材３により固定するが、基板１上面からファイバ型光線路２が出ていると芯間隔Ｐ２に影響するため、溝深さ方向の精度管理が重要である。
本実施の形態のファイバ型光線路２では、上述したように、ファイバレンズ７ａ，７ｂ及びコアレスファイバ８の径を光ファイバ４ａ，４ｂの径と同じにできるので、ファイバ型光線路２を溝内に配置したときの位置精度を高くでき、芯間隔Ｐ２の精度管理が容易である。

本実施の形態において、ファイバ型光線路２はそれぞれ、図２に示すように、溝１（１），１（２）内に固定材３を用いて接合面６から出っ張らないようにして固定する。ここで、固定材３としては、有機系のＵＶ硬化型接着剤、熱硬化型の接着剤、低融点ガラス、金属材料からなる半田などを用いることができる。

また、各溝１（１），１（２）内にファイバ型光線路が収納された基板１は、図５Ａに示すように、溝が形成された一方の面６ａに、隣接する基板１の他方の面（溝が形成された一方の面とは反対側の面）６ｂが対向するように順次重ねて接合される。溝基板１間の接合は、有機系の接着剤、低融点ガラスを用いて接合してもよいし、パルスレーザ光を用いて基板１の側面を溶着するようにして固定しても良い。

ここで、本発明において、図５Ｂに示すような複数の基板１が一体化された１枚の集合基板Ｍ１を用いて、それぞれの基板１となる部分の各溝にファイバ型光線路２を配置したものを所定枚数積層して接合した後に、切断線９に沿って切断することにより、複数のファイバ型部品１３を一括して作製するようにしてもよい。尚、他の光学素子等に接続される光ファイバの端面が露出されたＣ面及びＥ面は、精密研磨することが好ましい。

また、端面に配列されるファイバ型光線路２の入出力端面は、該入出力端面における光の結合損失を小さくするために、Ｅ面又はＣ面において、高い位置精度で配列されることが好ましい。すなわち、使用する基板１の厚さＴの寸法精度と、基板間の隙間Ｓは、ファイバ間隔Ｐ２を変動させる原因になるので、厚さＴの加工精度を高くすることは言うまでもなく、隙間Ｓはゼロにできるだけ近づけた方が好ましく、ファイバ間隔Ｐ２の変動を小さくすると接続損失の変動が少ないファイバ型部品１３を提供できる。

従って、基板１間の接合は、前記のような接合用固定材を用いることなく、表面原子の分子間力を利用した常温接合により接合してもよい。このような接合を実現するためには、接合面６はできるだけ平坦にして、表面にある不要物を除去して洗浄する必要がある。
この常温接合は、たとえばイオンビーム・スパッタエッチング装置により、真空中でアルゴン等の原子ビームを接合面６に照射し、該接合面に存在する不純物層を除去した２つの基板１において、その接合面６同士を接触させることによって、その表面で活性化された原子同士が常温で直接的に結合することである。このような常温接合が可能な材料としては、たとえば各種金属、ガラス、およびセラミックス等があり、互いに接合される基板１の材質が同一であれば、熱膨張差により生じる歪みを抑制することができる。

また、波長選択フィルタ機能を持ったファイバ型光線路を複数本用いて、図１に示すように一体化して、波長選択フィルタ機能を持ったファイバ型部品を構成することもできる。
このような特定の波長（又は波長領域）の光を選択的に反射する反射膜は、例えば、屈折率の異なる２つの膜を交互に積層した誘電体多層膜により構成することができる。

＜応用例＞
以下、実施の形態のファイバ型部品の応用例を説明する。
図６は、ファイバ型部品のＣ面上に、受光素子アレイを実装し、Ｅ面側に導波路基板１５を接続した例を示している。ここで、受光素子アレイは、受光素子基板１１上に複数の受光素子１２がファイバ型部品のＣ面に露出された光ファイバの端面と同様の配列で実装されて、それぞれ互いに光学的に接続されている。また、導波路基板１５には複数の光導波路を構成する複数のコア１４が内臓されている。そして、導波路基板１５の一側面には、ファイバ型部品のＥ面に露出された光ファイバの端面と同様の配列でコア１４の端面が露出されており、コア１４とファイバ型部品のＥ面に露出された光ファイバの端面とが光学的に接続される。

以上のように構成されることにより、受光素子アレイと導波路基板１５とが、本発明の実施の形態のファイバ型部品１３を介して低損失で光学的に結合される。

図７は、図６に示したファイバ型部品１３を介して接続された受光素子アレイと導波路基板１５を光・電子回路基板２０上に実装して、光モジュールを作製した例である。
ファイバ型部品１３は、光・電子回路基板２０上に導波路基板１５とともに実装される。また、受光素子アレイを駆動する駆動用ＩＣが搭載されたモジュール基板１８が、その下面形成された配線が受光素子アレイの上面に形成された配線に接続できるように、サポート２１を用いて光・電子回路基板２０上に固定される。駆動用ＩＣ１９は、モジュール基板１８に形成された配線により各受光素子に接続される。また、モジュール基板１８の配線は、光・電子回路基板２０の配線とワイヤボンデイングなどにより、接続される。
尚、受光素子１２とファイバ型部品の光ファイバの接続は、僅かな隙間又は透光性材料を介して位置調整をして接続固定されていてもよい。
以上のように、本実施の形態のファイバ型部品を用いて、受光素子１２，モジュール基板１８、駆動用ＩＣ１９が立体的に配置された実装密度の高い光モジュールが構成できる。

以上の応用例では、受光素子１２を用いた例により説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、発光素子などの他の光素子を用いて構成してもよい。

次に本発明の実施例について説明する。
本実施例として、図１に示すファイバ型部品を作製した。
ここでは、まず、基板１を１００枚切り出すことができる複数個取り基板Ｍ１として、ジルコニアセラミック製の長さ５１ｍｍ、幅１３．５ｍｍ、厚さＴ＝０．２５ｍｍの基板を５枚準備した。
そのうちの４枚の複数個取り基板Ｍ１を、ダイシングマシンを用いて、深さＺ＝５２μｍ、角度Θ＝６０°のＶ溝を間隔Ｐ１＝Ｐ３＝２５０μｍになるように、縦・横各１０個分の溝を精密加工した。

また、図３に示したＬ字型のファイバ型光線路２を作製するために以下の部材を準備した。
まず、光ファイバ４ａ，４ｂとして、外径Ｄ＝８０μｍ、コア径ａ＝６μｍ、クラッドに対するコアの比屈折率Δが１．９％の細径のシングルモードファイバを、ファイバカッターにより所定のサイズに切断、必要数準備した。

次にレンズファイバ７ａ，７ｂ（屈折率分布型ファイバに相当）として用いるグレーデッドインデックスファイバ（以下、ＧＩファイバとする）を複数本準備した。使用したＧＩファイバは、外径８０μｍ、コア径６０μｍ、クラッドに対するコアの比屈折率Δが０．９５％、のものである。尚、ＧＩファイバの比屈折率は、コアの中心軸の屈折率、すなわち、最も屈折率が高い部分と、クラッドとの屈折率差から求めたものである。

そして、レンズファイバ７ｂをシングルモード光ファイバ４ｂに融着接続し、ＧＩファイバをＰ＝０．２８、長さＺｋ＝０．５５ｍｍに精密ファイバカッターで切断し、端面を研磨することにより、第２光ファイバ２ｂを作製した。

同様にして、第１光ファイバ２ａ用に、ファイバレンズ７ａをシングルモード光ファイバ４ａに融着接続した。そして、別に準備した、外径８０μｍの石英製のコアレスファイバ８を、シングルモード光ファイバ４ａに融着接続されたファイバレンズ７ａの先端に融着接続して、長さ０．５ｍｍの所で精密ファイバカッターにより切断する。以上のようにして準備した光ファイバを多芯状の治具に固定し、研磨機を用いて、コアレスファイバ８端面を治具と共に４５°に研磨した。こうして、第１光ファイバ２ａを第２光ファイバ２ｂと同じ数量準備する。

以上のように作製した第１光ファイバ２ａと第２光ファイバ２ｂとを、主面に直交する溝を有する治具に固定し、光ファイバと同等の屈折率を有する、たとえば透光性のエポキシ樹脂を含んでなるＵＶ硬化型接着剤により接合する。この接合の際、４５度に研磨した傾斜面は、そのまま反射面として使用するため、ＵＶ接着剤が回らないようにした。以上のようにして、図３に示した構成のＬ字型のファイバ型光線路２を８本作製した。

次に、基板Ｍ１の基板１となる部分の溝にそれぞれ、作製したファイバ型光線路２を載置し、熱硬化型の光学用接着剤（ダイゾー社製、EPO-TEK）で溝内に固定する。この光学接着剤は、基板１の接合面６にも薄く延ばして塗布する。以上のように溝にファイバ型光線路２を固定した複数個取り基板Ｍ１の上にさらに複数個取り基板Ｍ１を、位置合わせして重ねた後に固定した。溝基板として、透光性材料を使用する場合には、熱硬化型の光学接着剤に代えてＵＶ硬化型の光学接着剤を用いてもよい。さらに上に接合した複数個取り基板Ｍ１の基板１となる部分の溝にそれぞれ、ファイバ型光線路２をのせて熱硬化型接着剤で固定した後、さらにその上に別の複数個取り基板Ｍ１を位置合わせして重ねて固定した。以下同様の工程を４回繰り返した後、最後に、溝が形成されていない基板Ｍ１を重ねて固定した。

その後、約１００°Ｃで３０分程度熱処理し、自然放冷した。このようにして積層された複数個取り基板Ｍ１をダイシングマシンにより、切断線に沿って切断して、長さＬ＝５ｍｍ、幅Ｗ＝１．２５ｍｍ、高さＨ＝１．２５ｍｍのファイバ型部品を、計１００個を切り出した。

そして、それぞれファイバの入出射端のあるＣ面、Ｅ面の部分を研磨加工し、光路間隔Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝２５０μｍのファイバ型部品１３を作製した。このように作製されたファイバ型部品１３において、一対の光ファイバ間で生じる挿入損失と偏波依存性を測定した。
＜挿入損失の測定＞
まず、光源と、該光源から出力される光をファイバ型光部品１３に導くための、光ファイバＡについて説明する。光源は、ある特定の波長、たとえば８５０ｎｍの波長の光を安定して出力する機能を有するものである。光ファイバＡは、光源の光出力部にコネクタ接続され、外径８０μｍ、コア径６μｍのシングルモードの光ファイバで構成されている。この光ファイバＡは、光源からの光を出射する出力端に、円筒形のφ１．２５ｍｍのファイバ保持用フェルールを装着する。そして、このフェルールが装着された光ファイバＡの端部を治具上に設置したファイバ型部品１３のＥ面の各入射端（計８カ所）にアライメントにより位置調整して光学的に接続する。挿入損失は、光ファイバＡを介してファイバ型光部品１３のＥ面側に光源からの光を入射し、ファイバ型部品１３のＣ面側から出射される出射光のパワーをパワーメータによって測定した。なお、挿入損失の測定結果は、８本のファイバ型光線路２の平均値とした。
＜偏波依存性の測定＞
偏波依存性を測定するためには、光ファイバＢ、グラントムソンプリズムを備える光学系を用いる。光ファイバＢは、両端にφ１．２５ｍｍの円筒形のファイバ保持用フェルールを有するものであり、その一端を治具上に載置されたファイバ型部品１３のＥ面に接続する。次に、光源に接続された光ファイバＡのフェルール端に消光比５５ｄＢ以上のグラントムソンプリズムを装着し、該プリズムを３６０度回転ステージに固定した後に、レンズ系により、光ファイバＢのもう一方のフェルール端に向かって入射させる。偏波依存性を測定は、回転ステージに固定したグラントムソンプリズムを回転させることにより、偏光特性を測定した。なお、偏波特性の測定結果は、８本のファイバ型光線路２の平均値とした。その結果を表１に示す。
本実施例のファイバ型部品１３は、従来例、即ち光導波路を使用し２列４芯型を構成した場合の挿入損失２．５〜３ｄＢと比較して、１．０ｄＢ以上改善されることが確認された。又、偏波依存性も０．１ｄＢ以下で、従来に導波路型部品の０．１〜０．２ｄＢに比較しても小さいことが確認された。
表１

本発明に係る実施の形態のファイバ型部品の三面図である。 図１のＡ部の拡大図である。 実施の形態のファイバ型部品のファイバ型光線路の断面図（ａ）と第２光ファイバの断面図（ｂ）である。 実施の形態のファイバ型部品におけるＶ字溝の断面図である。 実施の形態のファイバ型部品における矩形溝の断面図である。 実施の形態のファイバ型部品におけるＵ字溝の断面図である。 実施の形態のファイバ型部品において、複数の基板を重ねる様子を示す模式図である。 実施の形態のファイバ型部品を製造する際に用いる集合基板の平面図である。 実施の形態のファイバ型部品の接続例を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。 実施の形態のファイバ型部品を用いて構成した光モジュールの断面図である。

符号の説明

１ 基板、１ｖ１，１ｖ２，１ｔ１，１ｔ２ 溝、２ ファイバ型光線路、２ａ 第１光ファイバ、２ｂ 第２光ファイバ、３ 固定材、４ａ，４ｂ 光ファイバ、６ 接合面、７ａ，７ｂ ファイバレンズ、８ コアレスファイバ、１０ 反射面、１１ 受光素子基板、１２ 受光素子，１３ ファイバ型部品、１４ コア、１５ 導波路基板、１８ モジュール基板、１９ 駆動用ＩＣ、２０ 光・電子回路基板。

Claims (9)

1. 一端に屈折率分布型ファイバを有した一対の光ファイバを、軸方向を異ならせた状態で前記屈折率分布型ファイバの先端部同士が近接するように配置させるとともに、前記一対の光ファイバの屈折率分布型ファイバ間に、一方の光ファイバからの光を他方の光ファイバ側へ反射させる反射部を有したコアレスファイバを、双方の光ファイバの前記先端部に接合した状態で配置させてなるファイバ型光線路。
2. 前記一対の光ファイバは、屈折率分布型ファイバの軸方向が直交するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のファイバ型光線路。
3. 前記反射部は、前記一方の光ファイバの光軸に対して、４５±３°の範囲内で傾斜して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のファイバ型光線路。
4. 前記反射部は、前記コアレスファイバの一端面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のファイバ型光線路。
5. 前記反射部は、光の一部を透過し、且つ一部を反射する波長選択フィルタを含んでなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のファイバ型光線路。
6. 請求項１乃至５に記載のファイバ型光線路を基板上に設けた溝部内に配置してなるファイバ型部品。
7. 前記基板を複数積層させてなる請求項６に記載のファイバ型部品。
8. 請求項１乃至５のいずれかに記載のファイバ型光線路と、前記一対の光ファイバの一方に光を入射させる発光素子と、他方から出射した光を受光する受光素子と、を備えた光モジュール。
9. 請求項６および請求項７のいずれかに記載のファイバ型部品と、前記一対の光ファイバの一方に光を入射させる発光素子と、他方から出射した光を受光する受光素子と、を備えた光モジュール。
   

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