JP2008241858A - 光システム用基板及び光システム - Google Patents

Abstract

【課題】設計の自由度を向上させることができる光システム用基板及び光システムを提供する。
【解決手段】本発明による光システム用基板(1)において、第１及び第２のファイバ位置決め部(14,16)に第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバ(4,6)を位置決めし且つ固定し、フィルタ位置決め部(20)に光フィルタ(10)を位置決めし且つ固定したとき、第１及び第２の光ファイバ(4,6)の一方から出射した平行光が、光フィルタ(10)をその端面(10a,10b)に対して斜めに透過して、第１及び第２の光ファイバ(4,6)の他方に結合するように、第１及び第２のファイバ位置決め部(14,16)及びフィルタ位置決め部(20)が配置されると共に、平行光の屈折に基づく量だけ第１及び第２の光ファイバ(4,6)の光軸(4a,6a)がずらされるように、第１及び第２のファイバ位置決め部(14,16)が配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光システム用基板及び光システムに関し、更に詳細には、平行光を入射又は出射するコリメートレンズ付光ファイバと光フィルタとを搭載するための光システム用基板、及びかかる光システム用基板にコリメートレンズ付光ファイバ及び光フィルタを搭載した光システムに関する。

従来、光ファイバ又は光導波路から出射した光を、光フィルタで反射させたり透過させたりして、他の光ファイバ又は光導波路に入射、即ち、結合させる光合分波器、光カプラ、光スプリッタ等の光システムが使用されている。光ファイバ又は光導波路から出射する光は、一般的には、回折により広がるので、他の光ファイバ又は光導波路において、光の結合損失が大きくなること、即ち、光の入射量が少なくなることがある。

また、光フィルタがＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタであるとき、広がる光が光フィルタに入射すると、光の遮断特性曲線の傾きが小さくなり、遮断特性を低下させることがある。特に、波長範囲が０．８μｍ程度の光だけを透過することを目的とした狭帯域ＤＷＭフィルタの場合、その性能が十分に発揮されないことがある。

これに対して、光導波路又は光ファイバの出射端及び入射端に屈折率分布型レンズを配置することにより、光導波路又は光ファイバから出射した光を平行光に変換して、光フィルタに透過させ、それにより、光フィルタの遮断特性が低下することを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２）。

一例として、図８及び図９を参照して、特許文献２に記載された光合分波器を説明する。図８は、従来技術の光合分波器の概略的な平面図である。図９は、図８の光合分波器の概略的な正面図である。

図８及び図９に示すように、光合分波器５０は、基板５２と、光軸５４ａ、５６ａ、５８ａを有する３本のシングルモード光ファイバ５４ｂ、５６ｂ、５８ｂと、光フィルタ６０を有している。各シングルモード光ファイバ５４ｂ、５６ｂ、５８ｂの先端には、ＧＩ型マルチモード光ファイバ５４ｃ、５６ｃ、５８ｃが融着され、両者は、コリメートレンズ付光ファイバ５４、５６、５８を構成している。基板５２には、コリメートレンズ付光ファイバ５４、５６、５８を位置決めするための２本のＶ字形断面の溝６４、６６が互いに交差するようにダイシングによって形成された後、２本の溝の交差部分に、光フィルタ６０を位置決めするための横断溝６８が形成されている。従って第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバ５４、５６の光軸５４ａ、５６ａは、同一直線上にある。また、基板５２には、シングルモード光ファイバ５４ｂ、５６ｂ、５８ｂとＧＩ型マルチモード光ファイバ５４ｃ、５６ｃ、５８ｃとの間の融着点を位置決めする箇所を指示するための指示溝７０、７２が設けられている。コリメートレンズ付光ファイバ５４、５６、５８を指示溝７０、７２にあわせて位置決めし且つ固定した後、ＧＩ型マルチモード光ファイバ５４ｃ、５６ｃ、５８ｃの長さを所定の長さにするように、基板５２とＧＩ型マルチモード光ファイバ５４ｃ、５６ｃ、５８ｃを同時にダイシングによって横断方向に加工する。第１のコリメートレンズ付光ファイバ５４から出射した平行光が光フィルタ６０を透過して第２のコリメートレンズ付光ファイバ５６に結合するように選択された屈折率を有する屈折率調整剤７４が、第２のコリメートレンズ付光ファイバ５６と光フィルタ６０との間に充填されている。

特開２００５−３１６０３３号公報 特開２００６−９８８９７号公報

上述した従来の光合分波器５０では、ある波長の光を伝搬させるとき、適当な屈折率を有する屈折率調整剤７４を使用することによって、第１のコリメートレンズ付光ファイバ５４から出射した平行光を第２のコリメートレンズ付光ファイバ５６に結合させることができる。しかしながら、他の波長の光を伝搬させるとき、第１のコリメートレンズ付光ファイバ５４から出射した光が屈折により第２のコリメートレンズ付光ファイバ５６に完全には結合しないで、結合損失を生じさせることがある。また、屈折率調整剤７４の屈折率は、その組成によって定まるので、実際には、屈折率調整剤７４の屈折率を全く自由に選択できるわけではない。

従って、上述した従来の光合分波器５０では、第１のコリメートレンズ付光ファイバ５４と第２のコリメートレンズ付光ファイバ５６との間で光を伝搬させるときの設計範囲が制限されていた。特に、２つの異なる波長の光を伝搬させるとき、２つの異なる波長の光が結合する位置を近づけるように設計することが困難であった。

そこで、本発明は、光フィルタを介して第１のコリメートレンズ付光ファイバと第２のコリメートレンズ付光ファイバとの間で光を伝搬させるときの設計の自由度を向上させることができる光システム用基板及び光システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明による光システム用基板は、コリメートレンズ付光ファイバと光フィルタとを搭載するための光システム用基板であって、第１のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めするための第１のファイバ位置決め部と、第２のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めするための第２のファイバ位置決め部と、光フィルタを位置決めするためのフィルタ位置決め部と、を有し、第１のファイバ位置決め部に第１のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めし且つ固定し、第２のファイバ位置決め部に第２のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めし且つ固定し、フィルタ位置決め部に光フィルタを位置決めし且つ固定したとき、第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの一方から出射した平行光が、多層膜光フィルタの端面と垂直な長手方向に対して斜めに光フィルタを透過して多層膜光フィルタをその端面に対して斜めに透過して第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの他方に結合するように、第１のファイバ位置決め部、第２のファイバ位置決め部及びフィルタ位置決め部が配置されると共に、平行光の屈折に基づく量だけ第１のコリメートレンズ付光ファイバの光軸と第２のコリメートレンズ付光ファイバの光軸とがずらされるように、第１のファイバ位置決め部及び第２のファイバ位置決め部が配置されることを特徴としている。

このように構成された光システム用基板では、第１のコリメートレンズ付光ファイバの光軸と第２のコリメートレンズ付光ファイバの光軸とが平行光の屈折に基づく量だけずらされて配置される。従って、光システム用基板は、屈折率調整剤を使用しない光システムのための基板として設計されてもよいし、屈折率調整剤の屈折率に合わせて設計されてもよい。このように、光システム用基板の設計の自由度が向上するので、例えば、２つの異なる波長の光が結合する位置を近づけるように、光システム用基板を設計することも可能になる。

本発明による光システム用基板において、好ましくは、第２のコリメートレンズ付光ファイバの先端中心を第１の位置とし、第１の位置を通り且つ光フィルタの端面と平行な面を投影面とし、第１のコリメートレンズ付光ファイバの先端中心を投影面上に投影させた点を第２の位置とし、第１のコリメートレンズ付光ファイバの光軸の延長線が投影面に到達する点を第３の位置とし、第１の位置と第２の位置との間の距離を第１の距離とし、第２の位置と第３の位置の間の距離を第２の距離としたとき、第１の距離は第２の距離よりも小さく、且つ、第１の距離と第２の距離の差は３０μｍよりも小さい。

本発明による光システム用基板において、好ましくは、第２のコリメートレンズ付光ファイバ６の先端中心を第１の位置とし、第１の位置を通り且つ光フィルタの端面と平行な面を投影面とし、第１のコリメートレンズ付光ファイバの先端中心を第１の面上に投影させた点を第２の位置とし、第１のコリメートレンズ付光ファイバの光軸の延長線が第１の面に到達する点を第３の位置とし、第１の位置と第２の位置との間の距離を第１の距離とし、第２の位置と第３の位置との間の距離を第２の距離としたとき、第１の距離は第２の距離よりも大きく、且つ、第１の距離と第２の距離の差は１８０μｍよりも小さい。

また、本発明による光システム用基板において、好ましくは、第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの一方から出射した１３１０ｎｍの波長の平行光が第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの他方に結合する位置と、第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの前記一方から出射した１４９０ｎｍの波長の平行光が第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの前記他方に結合する位置との間の距離が、多層膜光フィルタの端面と平行な面において０．０６μｍよりも小さくなるように、第１のファイバ位置決め部、第２のファイバ位置決め部及びフィルタ位置決め部が配置される。

また、上記目的を達成するために、本発明による光システムは、上記何れかの光システム用基板の第１のファイバ位置決め部、第２のファイバ位置決め部、及びフィルタ位置決め部にそれぞれ、第１のコリメートレンズ付光ファイバ、第２のコリメートレンズ付光ファイバ、及び多層膜光フィルタが位置決めされる。

本発明による光システムにおいて、好ましくは、光フィルタは、多層膜光フィルタであり、多層膜光フィルタは、フィルタ基板に積層され、フィルタ基板は、多層膜が積層されている面と反対側の面が第２のコリメートレンズ付光ファイバと対向するように、又は、第１のコリメートレンズ付光ファイバと対向するように、フィルタ位置決め部に位置決めされ、フィルタ基板の多層膜が積層されている面と反対側の面が第２のコリメートレンズ付光ファイバと対向するときには、フィルタ基板と第２のコリメートレンズ付光ファイバとの間に、また、フィルタ基板の多層膜が積層されている面と反対側の面が第１のコリメートレンズ付光ファイバと対向するときには、フィルタ基板と第１のコリメートレンズ付光ファイバとの間に、フィルタ基板の屈折率と実質的に同じ屈折率を有する樹脂が充填される。

また、上記光システム用基板において、好ましくは、光軸を有する第３のコリメートレンズ付光ファイバを光システム用基板に位置決めするための第３のファイバ位置決め部を有し、多層膜光フィルタは、特定の第２の波長範囲の光を反射し、更に、第３のファイバ位置決め部に第３のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めし且つ固定したとき、第１のコリメートレンズ付光ファイバ及び第３のコリメートレンズ付光ファイバの一方から出射した平行光が多層膜光フィルタの端面に対して斜めに反射して第１のコリメートレンズ付光ファイバ及び第３のコリメートレンズ付光ファイバの他方に結合するように、第３のファイバ位置決め部が配置される。

また、本発明の光システムでは、上記光システム用基板の第１のファイバ位置決め部、第２のファイバ位置決め部、第３のファイバ位置決め部、及びフィルタ位置決め部にそれぞれ、第１のコリメートレンズ付光ファイバ、第２のコリメートレンズ付光ファイバ、第３のコリメートレンズ付光ファイバ、及び多層膜光フィルタが位置決めされされる。

この光システムにおいて、好ましくは、光フィルタは、多層膜光フィルタであり、多層膜光フィルタは、フィルタ基板に積層され、フィルタ基板は、多層膜が積層されている面と反対側の面が第２のコリメートレンズ付光ファイバと対向するように、又は、第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバと対向するように、フィルタ位置決め部に位置決めされ、フィルタ基板の多層膜が積層されている面と反対側の面が第２のコリメートレンズ付光ファイバと対向するときには、フィルタ基板と第２のコリメートレンズ付光ファイバとの間に、また、フィルタ基板の多層膜が積層されている面と反対側の面が第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバと対向するときには、フィルタ基板と第１及び第のコリメートレンズ付光ファイバとの間に、フィルタ基板の屈折率と実質的に同じ屈折率を有する樹脂が充填される。

以上説明した通り、本発明による光システム用基板及び光システムにより、光フィルタを介して第１のコリメートレンズ付光ファイバと第２のコリメートレンズ付光ファイバとの間で光を伝搬させるときの設計の自由度を向上させることができる。

まず、図１を参照して、本発明による光システムの第１の実施形態を説明する。図１は、本発明の光システムの第１の実施形態である光合分波器の概略的な平面図であり、図２及び図３はそれぞれ、図１の光合分波器の概略的な正面図及び側面図である。

図１〜図３に示すように、光合分波器１は、光システム用基板である基板２を有し、基板２の上には、第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６、８及び多層膜光フィルタ１０が搭載されている。

基板２は、長手方向に延び、長手方向軸線１２を有している。長手方向軸線１２は、第１のコリメートレンズ付光ファイバ４の光軸４ａと第３のコリメートレンズ付光ファイバ８の光軸８ａの交点を通っている。多層膜光フィルタ１０は、基板２の長手方向のほぼ中央に、長手方向軸線１２を横切るように配置されている。多層膜光フィルタは、長手方向軸線１２が貫通する端面１０ａ、１０ｂを両側に有し、端面１０ａ、１０ｂは、長手方向軸線１２に対してほぼ垂直に配置されている。

第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６、８はそれぞれ、光軸４ａ、６ａ、８ａを有している。第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８は多層膜光フィルタ１０の一方の側に配置され、第２のコリメートレンズ付光ファイバ６は、多層膜光フィルタ１０の他方の側に配置されている。第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４，８は、その光軸４ａ、８ａが多層膜フィルタ１０のところで互いに交差するように長手方向軸線１２に対して角度θ₀で配置されている。第２コリメートレンズ付光ファイバ６は、第１のコリメートレンズ付光ファイバ４と対向するように長手方向軸線１２に対して角度θ₀で配置されているが、後で詳細に説明するように、両者の光軸４ａ、６ａは互いにずれるように配置されている。

第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６、８は各々、同様の構造を有し、それぞれ、コアとクラッドとからなるシングルモード光ファイバ４ｂ、６ｂ、８ｂと、その先端に融着されたＧＩ（Gradient Index）型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃとを有している。ＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃも、コアとクラッドとからなる。シングルモード光ファイバ４ｂ、６ｂ、８ｂの外径とＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃの外径は、同じであることが好ましい。例えば、シングルモード光ファイバ４ｂ、６ｂ、８ｂの外径は１２５μｍであり、ＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃの外径及びその内径はそれぞれ、１２５μｍ及び５０μｍである。また、ＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃの長さは、その焦点距離ｆの奇数倍であることが好ましく、それにより、シングルモード光ファイバ４ｂ、６ｂ、８ｂから伝搬してきたシングルモードの光をコリメート光（平行光）に変換してＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃから出射したり、ＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃに入射した平行光をシングルモードの光に変換し、即ち、集光してシングルモード光ファイバ４ｂ、６ｂ、８ｂに伝搬させたりすることができる。ＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃの焦点距離ｆは、例えば、次式で表される。

ここで、ｎ１は、コア中心の屈折率であり、ａは、コア半径であり、ＮＡは、開口数を表す定数であり、典型的には、０．２１である。

多層膜フィルタ１０は、特定の波長範囲の光を透過させる機能を有し、多数の誘電体膜を積層させることによって形成されている。膜の枚数が多くなると反りが生じやくなるので、かかる反りを防止するために、多層膜フィルタ１０は、フィルタ基板２２に積層されている。フィルタ基板２２は、光透過性の材料で形成され、例えば、石英ガラスからなる。図示の実施形態では、フィルタ基板２２は、多層膜が積層されている面と反対側の面が第２のコリメートレンズ付光ファイバ６と対向するように配置されている。第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６と多層膜光フィルタ１０との間の空間２４、及び、フィルタ基板２２と第２のコリメートレンズ付光ファイバ６との間の空間２６は、光を透過させる媒体で占められ、かかる媒体は、例えば、空気で構成されていてもよいし、紫外線硬化性樹脂等の充填剤で充填されていてもよい。

基板２は、例えば、シリコンで形成され、第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４，６，８をそれぞれ基板２に位置決めするための第１〜第３のファイバ位置決め部１４、１６、１８と、多層膜光フィルタ１０を基板２に位置決めするためのフィルタ位置決め部２０とを有している。

詳細には、第１の位置決め部１４は、光の伝搬を遮らないように第１のコリメートレンズ付光ファイバ４の先端が当接する段部１４ａと、光軸方向に延びるＶ字形断面の溝１４ｂとを有している。第２の位置決め部１６は、光の伝搬を遮らないように第２のコリメートレンズ付光ファイバ６の先端が当接する段部１６ａと、光軸方向に延びるＶ字形断面の溝１６ｂとを有している。第３の位置決め部１８は、光の伝搬を遮らないように第３のコリメートレンズ付光ファイバの先端が当接する段部１８ａと、光軸方向に延びるＶ字形断面の溝１８ｂとを有している。段部１４ａ、１８ａは、基板を横方向に横切る溝３０によって構成され、段部１６ａは、基板を横方向に横切る溝３２によって構成される。Ｖ字形断面の溝１４ｂ、１６ｂ、１８ｂは、それらの上に第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６、８を載せて位置決めしたとき、それらの光軸４ａ、６ａ、８ａの上下方向レベルが一致するように形成される。また、フィルタ位置決め部２０は、多層膜フィルタに当接する段部２０ａを有し且つ横方向に横切る溝３４によって構成される。

次に、図４を参照して、第１〜第３のファイバ位置決め部１４、１６、１８、フィルタ位置決め部２０の配置を決定するための方法の一例について説明する。図４は、図１のＡ部の拡大図である。なお、図４は、以下の説明を分かりやすくするために、屈折の度合いを大きくし、第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８を互いに離して示している。

図４に示すように、第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６、８の先端中心をそれぞれ、４ｃ、６ｃ、８ｃで指示する。第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８の先端中心４ｃ、８ｃから多層膜光フィルタ１０の端面１０ａまでの空間２４の長手方向距離をＬ１とし、多層膜光フィルタの厚さ、即ち、端面１０ａと端面１０ｂとの間の長手方向距離をＬ２とし、フィルタ基板２２の長手方向の厚さをＬ３とし、フィルタ基板２２と第２のコリメートレンズ付光ファイバ６の先端中心までの長手方向距離をＬ４とする。また、第１のコリメートレンズつき光ファイバ４の先端中心４ｃと第２のコリメートレンズ付光ファイバ６の先端中心６ｃまでの長手方向距離、即ち、長手方向距離Ｌ１〜Ｌ４の合計をＬＬとする。更に、第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６，８のコアの屈折率をｎ₀とし、空間２４の屈折率をｎ₁とし、多層膜光フィルタの屈折率をｎ₂とし、フィルタ基板２２の屈折率をｎ₃とし、空間２６の屈折率をｎ₄とする。また、第２のコリメートレンズ付光ファイバ６の先端中心６ｃである第１の位置Ｐ１を通り且つ多層膜光フィルタ１０の端面１０ａ、１０ｂと平行な平面である投影面ＰＰにおいて、第１のコリメートレンズ付光ファイバ４の先端中心４ｃを長手方向に投影させた第２の位置をＰ２とし、第１のコリメートレンズ付光ファイバ４の光軸４ａが到達する第３の位置をＰ３とする。更に、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間の距離をＨ_nとし、第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３との間の距離をＨ₀とし、第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３との間の距離、即ち、光軸４ａと光軸６ａとの間のずれ量をＨ_cとする。

先ず、第１のコリメートレンズ付光ファイバ４と第３のコリメートレンズ付光ファイバ８との間の光の伝搬経路、即ち、多層膜光フィルタ１０で反射する光の経路を決定する。詳細には、長手方向軸線１２と第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８の光軸４ａ、８ａとの間の角度θ₀を所望の値に決めると、第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８の先端中心から多層膜光フィルタ１０の端面１０ａまでの空間２４の長手方向距離をＬ１は、次の式（１）及び式（２）で求められる。

ここでＬｃは、第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８の先端中心４ｃ、８ｃからその光軸４ａ、８ａの交点Ｐ０までの距離である。上記長手方向距離Ｌ１と多層膜光フィルタ内の反射点補正αを考慮して、多層膜フィルタ１０の位置と第１及び第３のファイバ位置決め部１４、１８の段部１４ａ、１８ａの位置とを決定する。その結果、第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４，８の一方から出射した平行光が、多層膜光フィルタ１０の端面１０ａに対して斜めに反射して、第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８の他方に結合する。

次に、第１のコリメートレンズ付光ファイバ４と第２のコリメートレンズ付光ファイバ６との間の光の伝搬経路、即ち、多層膜光フィルタを透過する光の経路を決定する。詳細には、例えば、第１のコリメートレンズ付光ファイバ４から出射した平行光は、空間２４、多層膜光フィルタ１０、フィルタ基板２２、空間２６を屈折しながら伝搬する。光軸４ａと光軸６ａとの間のずれ量Ｈ_cは、次の式（３）及び式（４）で計算される。

このずれ量Ｈ_cに基づいて、第２のファイバ位置決め部１６、即ち、段部１６ａ及びＶ字形断面の溝１６ｂを配置する。それにより、第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバ４、６の一方から出射した平行光が、多層膜光フィルタ１０をその端面１０ａ、１０ｂに対して斜めに透過して、第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバ４、６の他方に結合する。

図４では、第１の位置と第２の位置との間の距離Ｈ_nが、第２の位置と第３の位置との間の距離Ｈ₀よりも大きくなっている。このときの光軸４ａと光軸６ａとの間のずれを「マイナス方向のずれ」と称する。

また、図５は、図１のＡ部の変形例を示す図である。図５では、第１の位置と第２の位置との間の距離Ｈ_nが、第２の位置と第３の位置との間の距離Ｈ₀よりも小さくなっている。このときの光軸４ａと光軸６ａとの間のずれを「プラス方向のずれ」と称する。

次に、本発明の実施形態である光合分波器１の製造方法の一例を説明する。

最初、コリメートレンズ付光ファイバ４、６、８を製作する。詳細には、シングルモード光ファイバ４ｂ、６ｂ、８ｂの先端にＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃを融着させる。融着位置は、拡大顕微鏡等を使用して、目視で確認することができる。融着したシングルモード光ファイバ及びＧＩ型マルチモード光ファイバ、即ち、コリメート付光ファイバ４、６、８をマイクロメータ付ステージに固定し、融着位置を基準点としてマイクロメータによって移動させ、融着位置から焦点距離ｆの奇数倍の長さのところでファイバカッタによって切断する。ＧＩ型マルチモード光ファイバ４ｃ、６ｃ、８ｃの端面は、マイクロカッタを使用することにより劈開によって形成されるので、ダイシングによって形成される従来技術（例えば、特許文献２）のＧＩ型マルチモード光ファイバの端面よりも滑らかであり、寸法のバラツキも少なくなる。

次に、基板にＶ字形断面の溝１４ｂ、１６ｂ、１８ｂを形成する。例えば、基板がＳｉ等の単結晶基板である場合、異方性ウエットエッチングを使用することができる。次いで、溝３０、３２、３４をダイシング等によって形成する。

最後に、多層膜光フィルタ１０を段部２０ａに位置決めし、多層膜光フィルタ１０及びフィルタ基板２２を、溝３４にＵＶ硬化剤で固定する。引続いて、第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６，８の先端を段部１４ａ、１６ａ、１８ａに当接させると共にＶ字形断面の溝１４ｂ、１６ｂ、１８ｂに実装し、ＵＶ硬化剤で固定する。第１〜第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、６，８を、図示しないガラスブロック等で基板に押付けることが好ましい。

上述した距離Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃、Ｌ₄、屈折率ｎ₀、ｎ₁、ｎ₂、ｎ₃、ｎ₄、及び角度θ₀は、実用的に、表１の範囲で変化する。

この範囲で、上記ずれ量Ｈｃを計算した。その結果、マイナス方向のずれ量Ｈｃは、１８０μｍよりも小さく、プラス方向のずれ量Ｈｃは、３０μｍよりも小さくなった。

次に、１３１０ｎｍの波長の光と１４９０ｎｍの波長の光を伝搬させたときの光軸のずれ量Ｈｃを、距離Ｌ₄を変化させて計算した結果を表２に示す。

表２から分かるように、距離Ｌ₄を小さくすると、１３１０ｎｍの波長の光と１４９０ｎｍの波長の光の光軸のずれ量Ｈｃの差を小さくすることができる。従って、それに応じた位置に第２のファイバ位置決め部１６を設けることが好ましい。例えば、ずれ量Ｈｃの差を０．０６μｍにするには、距離Ｌ₄を５０〜１５０μｍとし、光軸のずれ量を１．８３〜２．４５μｍとすればよい。これに対して、特許文献２の例では、第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの光軸は、同一直線状に有り、１３１０ｎｍの波長の光と１４９０ｎｍの波長の光の光軸のずれ量Ｈｃの差が大きくなる。

図６は、図１に示した第１の実施形態の光合分波器の変形例を示す概略的な平面図である。図６に示すように、フィルタ基板２２は、多層膜が積層されている面と反対側の面が第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８と対向するように配置されていてもよい。

次に、図７を参照して、本発明による第２の実施形態を説明する。図７は、本発明の第２の実施形態である光合分波器の概略的な正面図である。

図７に示すように、第２の実施形態である光合分波器４０は、フィルタ基板１０と第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバ４、８との間の空間２４、及び、フィルタ基板２２と第２のコリメートレンズ付光ファイバ６との間の空間２６に、フィルタ基板２２の屈折率と実質的に同じ屈折率を有する樹脂４２が充填されること以外、第１の実施形態と同一である。それにより、フィルタ基板２２の厚さＬ₃の寸法のばらつきによる結合損失を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

上記実施形態では、光システム１を光合分波器として説明したけれども、第３のコリメートレンズ付光ファイバ８を省略した光スプリッタであってもよい。それに応じて、光システム用基板の第３の位置決め部１８を省略してもよい。

上記実施形態では、コリメートレンズ付光ファイバ４、６、８及び多層膜光フィルタ１０を搭載した光システム１を説明したけれども、実際の出荷形態では、コリメートレンズ付光ファイバ４、６、８及び多層膜光フィルタ１０を搭載しないことがあり、そのような形態も本発明の範囲内にある。

本発明の第１の実施形態による光合分波器の概略的な平面図である。 図１の光合分波器の概略的な正面図である。 図１の光合分波器の概略的な側面図である。 図１のＡ部の拡大図である。 図１のＡ部の変形例を示す図である。 第１の実施形態の光合分波器の変形例を示す概略的な平面図である。 本発明の第２の実施形態による光合分波器の概略的な正面図である。 従来技術の光合分波器の概略的な平面図である。 図８の光合分波器の概略的な正面図である。

符号の説明

１、４０ 光システム（光合分波器）
２ 光システム用基板
４ 第１のコリメートレンズ付光ファイバ
４ａ 光軸
４ｃ 先端中心
６ 第２のコリメートレンズ付光ファイバ
６ａ 光軸
６ｃ 先端中心
８ 第３のコリメートレンズ付光ファイバ
８ａ 光軸
１０ 多層膜光フィルタ
１０ａ、１０ｂ 端面
１２ 長手方向
１４ 第１のファイバ位置決め部
１６ 第２のファイバ位置決め部
１８ 第３のファイバ位置決め部
２０ フィルタ位置決め部
２２ フィルタ基板
４２ 樹脂
Ｈ₀ 第２の位置と第３の位置との間の距離
Ｈ_c 第１の位置と第３の位置との間の距離（光軸のずれ）
Ｈ_n 第１の位置と第２の位置との間の距離
Ｐ１ 第１の位置
Ｐ２ 第２の位置
Ｐ３ 第３の位置
ＰＰ 投影面

Claims (9)

1. コリメートレンズ付光ファイバと光フィルタとを搭載するための光システム用基板であって、
   第１のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めするための第１のファイバ位置決め部と、
   第２のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めするための第２のファイバ位置決め部と、
   光フィルタを位置決めするためのフィルタ位置決め部と、を有し、
   第１のファイバ位置決め部に第１のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めし且つ固定し、第２のファイバ位置決め部に第２のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めし且つ固定し、フィルタ位置決め部に光フィルタを位置決めし且つ固定したとき、第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの一方から出射した平行光が、光フィルタの端面と垂直な長手方向に対して斜めに光フィルタを透過して第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの他方に結合するように、第１のファイバ位置決め部、第２のファイバ位置決め部及びフィルタ位置決め部が配置されると共に、平行光の屈折に基づく量だけ第１のコリメートレンズ付光ファイバの光軸と第２のコリメートレンズ付光ファイバの光軸とがずらされるように、第１のファイバ位置決め部及び第２のファイバ位置決め部が配置されることを特徴とする光システム用基板。
2. 第２のコリメートレンズ付光ファイバの先端中心を第１の位置とし、
   前記第１の位置を通り且つ光フィルタの端面と平行な面を投影面とし、
   第１のコリメートレンズ付光ファイバの先端中心を前記投影面上に投影させた点を第２の位置とし、
   第１のコリメートレンズ付光ファイバの光軸の延長線が前記投影面に到達する点を第３の位置とし、
   前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離を第１の距離とし、
   前記第２の位置と前記第３の位置との間の距離を第２の距離としたとき、
   前記第１の距離は前記第２の距離よりも小さく、且つ、前記第１の距離と前記第２の距離の差は３０μｍよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光システム用基板。
3. 第２のコリメートレンズ付光ファイバ６の先端中心を第１の位置とし、
   前記第１の位置を通り且つ光フィルタの端面と平行な面を投影面とし、
   第１のコリメートレンズ付光ファイバの先端中心を前記投影面上に投影させた点を第２の位置とし、
   第１のコリメートレンズ付光ファイバの光軸の延長線が前記投影面に到達する点を第３の位置とし、
   前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離を第１の距離とし、
   前記第２の位置と前記第３の位置との間の距離を第２の距離としたとき、
   前記第１の距離は前記第２の距離よりも大きく、且つ、前記第１の距離と前記第２の距離の差は１８０μｍよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光システム用基板。
4. 第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの一方から出射した１３１０ｎｍの波長の平行光が第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの他方に結合する位置と、第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの前記一方から出射した１４９０ｎｍの波長の平行光が第１及び第２のコリメートレンズ付光ファイバの前記他方に結合する位置との間の距離が、光フィルタの端面と平行な面において０．０６μｍよりも小さくなるように、第１のファイバ位置決め部、第２のファイバ位置決め部及びフィルタ位置決め部が配置されることを特徴とする請求項１に記載の光システム用基板。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の光システム用基板の第１のファイバ位置決め部、第２のファイバ位置決め部、及びフィルタ位置決め部にそれぞれ、第１のコリメートレンズ付光ファイバ、第２のコリメートレンズ付光ファイバ、及び光フィルタが位置決めされた、光システム。
6. 前記光フィルタは、多層膜光フィルタであり、前記多層膜光フィルタは、フィルタ基板に積層され、
   フィルタ基板は、多層膜が積層されている面と反対側の面が第２のコリメートレンズ付光ファイバと対向するように、又は、第１のコリメートレンズ付光ファイバと対向するように、フィルタ位置決め部に位置決めされ、
   前記フィルタ基板の多層膜が積層されている面と反対側の面が第２のコリメートレンズ付光ファイバと対向するときには、前記フィルタ基板と第２のコリメートレンズ付光ファイバとの間に、また、前記フィルタ基板の多層膜が積層されている面と反対側の面が第１のコリメートレンズ付光ファイバと対向するときには、前記フィルタ基板と第１のコリメートレンズ付光ファイバとの間に、前記フィルタ基板の屈折率と実質的に同じ屈折率を有する樹脂が充填されることを特徴とする請求項５に記載の光システム。
7. 光システム用基板は、更に、第３のコリメートレンズ付光ファイバを光システム用基板に位置決めするための第３のファイバ位置決め部を有し、
   光フィルタは、特定の第２の波長範囲の光を反射し、
   更に、第３のファイバ位置決め部に第３のコリメートレンズ付光ファイバを位置決めし且つ固定したとき、第１のコリメートレンズ付光ファイバ及び第３のコリメートレンズ付光ファイバの一方から出射した平行光が光フィルタの端面に対して斜めに反射して第１のコリメートレンズ付光ファイバ及び第３のコリメートレンズ付光ファイバの他方に結合するように、第３のファイバ位置決め部が配置されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光システム用基板。
8. 請求項７に記載の光システム用基板の第１のファイバ位置決め部、第２のファイバ位置決め部、第３のファイバ位置決め部、及びフィルタ位置決め部にそれぞれ、第１のコリメートレンズ付光ファイバ、第２のコリメートレンズ付光ファイバ、第３のコリメートレンズ付光ファイバ、及び多層膜光フィルタが位置決めされた、光システム。
9. 前記光フィルタは、多層膜光フィルタであり、前記多層膜光フィルタは、フィルタ基板に積層され、
   フィルタ基板は、多層膜が積層されている面と反対側の面が第２のコリメートレンズ付光ファイバと対向するように、又は、第１及び第３コリメートレンズ付光ファイバと対向するように、フィルタ位置決め部に位置決めされ、
   前記フィルタ基板の多層膜が積層されている面と反対側の面が２のコリメートレンズ付光ファイバと対向するときには、前記フィルタ基板と第２のコリメートレンズ付光ファイバとの間に、また、前記フィルタ基板の多層膜が積層されている面と反対側の面が第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバと対向するときには、前記フィルタ基板と第１及び第３のコリメートレンズ付光ファイバとの間に、前記フィルタ基板の屈折率と実質的に同じ屈折率を有する樹脂が充填されることを特徴とする請求項８に記載の光システム。

Images