JP2009086039A - 光回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数の機能あるいは多段型の機能を有する小型の光回路モジュールを提供すること。
【解決手段】光回路モジュールは、主面に、交差する複数の溝８を有するとともにこの溝８の交差部に凹部Ｍ１〜Ｍ３が形成された基板３と、溝３のそれぞれに先端を凹部Ｍ１〜Ｍ３に向けて配置された光ファイバ１と、凹部Ｍ１〜Ｍ３に配置された透光性部材２ａとを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、単一又は複数の波長光を用いる光伝送方式の光通信用機器、光センシングシステム用機器内に使用する光回路モジュールに関する。

光通信用機器における光回路の小型・集積化に向けて、各種の光回路モジュールが使用されている。その一つの例が図１０に示した多芯型の光分岐・結合器である。屈折率分布型（Graded Index型、略してＧＩという）のＧＩレンズ１１０を、シングルモードファイバ（以下、ＳＭファイバという）１０５の片端に接続した２組の光コリメータ系を有し、１組の対角が直角、３組の対辺が平行な六角プリズムと、その六角プリズムと合わせることにより外径が四角形となる２つの直角三角形プリズムを有する光学部材１１１を有し、直角三角形プリズムの斜辺に誘電体多層膜１１２等からなるハーフミラー膜を形成、各光軸を一致させて装着した前記２組の光コリメータ系の４個のＧＩレンズ１１０からなるものである。

この場合、ポートＡＡの一つの光コリメータ系のＧＩレンズ１１０から出射した光がハーフミラー膜１１２で、所定の分岐比で透過、反射し、透過光は、対向したポートＢＢのもう一方のＧＩレンズ１１０に入射、接続されたＳＭファイバ１０５から出射する。反射光は、六角プリズム内を透過し、対向して並行に設置されたもう一つのハーフミラー膜１１２に入射、所定の分岐比で透過、反射、透過光はそのまま吸収体により吸収される。反射光はポートＤＤの他の光コリメータ系のＧＩレンズ１１０に入射、接続されたＳＭファイバ１０５から出射される。ポートＤＤから入射した光も同様な条件で、ポートＣＣのＳＭファイバ１０５から、所定の分岐比の透過光が出射され、ポートＡＡのＳＭファイバ１０５からも出射される。

又、誘電体多層膜１１２は、ハーフミラー機能による分岐結合だけでなく、特手の波長の光を反射、透過する光合分波機能も装着可能である。その場合、ポートＡＡから入射した光は、誘電体多層膜１１２である特定の波長光を透過、反射し、ポートＢＢ、ポートＤＤから異なる波長の光を出射する。ポートＣＣからはポートＤＤから入射した場合に出射される。
特開平２−２５８０７号公報

近年、こうした従来構造の光回路モジュールの機能を複数個組み合わせて、複数の機能あるいは多段型の機能を有する光回路モジュールが要求されるようになってきた。しかしながら、従来構造の光回路モジュールを複数個、一つの基板上に実装して集積化しようとすると、効率よく実装することができず、最終製品としての複数の機能あるいは多段型の機能を有する光回路モジュールが大型化するという課題を有していた。

そこで、本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型の光回路モジュールを提供することを目的とする。

本発明の光回路モジュールは、主面に、交差する複数の溝を有するとともに該溝の交差部に凹部が形成された基板と、前記溝のそれぞれに先端を前記凹部に向けて配置された光ファイバと、前記凹部に配置された透光性部材とを具備することを特徴とする。

本発明の光回路モジュールにおいて好ましくは、前記光ファイバは、前記凹部側の先端に屈折率分布型ファイバを具備することを特徴とする。

本発明の光回路モジュールにおいて好ましくは、前記光ファイバは、前記屈折率分布型ファイバの先端にさらにコアレスファイバを具備することを特徴とする。

本発明の光回路モジュールにおいて好ましくは、前記溝の交差角を２Θ、前記凹部の幅をＳ、前記凹部を介して同軸上で対向する前記屈折率分布型ファイバ間の距離をＣＬ、前記屈折率分布型ファイバの作動距離をＷＤとしたときに、ＣＬ・ｃｏｓΘ＞Ｓ、かつ、ＣＬ＝２ＷＤであることを特徴とする。

本発明の光回路モジュールにおいて好ましくは、前記透光性部材が透光性板であることを特徴とする。

本発明の光回路モジュールにおいて好ましくは、前記透光性板が石英から成ることを特徴とする。

本発明の光回路モジュールにおいて好ましくは、前記溝の断面が、Ｖ字状、Ｕ字状、矩形状であることを特徴とする。

本発明の光回路モジュールは、主面に、交差する複数の平行溝を有するとともに該溝の交差部に凹部が形成された基板と、前記溝のそれぞれに先端を前記凹部に向けて配置された光ファイバと、一部の前記交差部における前記凹部に配置された透光性部材と、他の前記交差部における前記凹部に配置された光学素子とを具備することを特徴とする。

本発明の光回路モジュールにおいて好ましくは、前記光学素子は、光フィルタリング機能、アイソレータ機能、ファラデー回転機能、分岐結合機能、ミラー機能、偏光機能または遮断減衰機能を具備することを特徴とする。

本発明によれば、基板の主面に光ファイバを高度に小型・集積化でき、多機能な光回路モジュールの小型化・集積化が容易となる。

次に本発明の光回路モジュールの実施形態について図に基づいて説明する。

図１は、本発明の光回路モジュールの第１の実施例で、基板３上に、透過機能を有する透光性部材２ａと、分岐機能を有する光学素子２ｂと、先端にレンズ機能を有する３２本の光ファイバ１を固定実装して構成されたものである。

使用する基板３は、図２に示した基板を用いたものである。

基板３は、厚さＴ、両側に光ファイバの保護被覆部を固定するテラス部３ａを有する。基板３の材質は石英硝子、セラミック、シリコン基板等を使用することができる。また、基板３上に間隔Ｐで幅Ｓ、深さＥの３つの平行溝（凹部）Ｍ１〜Ｍ３が、透光性部材２ａおよび光学素子２ｂを設置固定する為に形成されている。又、その凹部Ｍ１〜Ｍ３の中心線において、角度２Θで交差する光ファイバ固定用の溝８が間隔Ｗで形成されている。光ファイバ固定用の溝８の断面形状は、光ファイバを位置決めできる形状であればよく、Ｖ溝、Ｕ溝、矩形溝等が挙げられる。尚、幅Ｓ深さＥの凹部（平行溝）Ｍ１〜Ｍ３の加工は、基板３の加工時に事前に加工成形を行ってもよいが、光ファイバ１を設置固定後に加工してもよい。好ましくは、工程を簡略化するという観点からは、基板３に複数の溝８を形成しておき、この溝８に一方端側のテラス部３ａから他方端側のテラス部３ａにかけて延びる一本に繋がった光ファイバ１を固定し、この光ファイバ１を切断すると同時に凹部Ｍ１〜Ｍ３を形成するのがよい。

光ファイバ固定の溝８が交差する部位に形成した凹部Ｍ１〜Ｍ３には、透光性部材２ａが設置されている。透光性部材２ａは凹部Ｍ１〜Ｍ３を介して対向する光ファイバ１同士の光接続を行なうために設けられるものである。本発明では、凹部Ｍ１〜Ｍ３を介して第一の光軸上に沿って対向する一対の光ファイバ１と、その第一の光軸に対して角度２Θの方向に延びる第二の光軸上に沿って凹部Ｍ１〜Ｍ３を介して対向するもう一対の光ファイバとを有している。

すなわち、第一の光軸と第二の光軸とは凹部Ｍ１〜Ｍ３において交差しており、第一の光軸上で対向する光ファイバ１同士の光結合を、透光性部材２ａを介して行なうことができるとともに、第二の光軸上で対向する光ファイバ１同士の光結合も透光性部材２ａを介して行なうことができる。その結果、同一平面上で２方向の光軸を交差させることができ、光回路モジュールを小型化できる。従来は光ファイバ１を交差させようとすると上下にずらして立体交差する必要があり、光回路モジュールが大型化していた。また、光ファイバ１を交差させないで光回路モジュールを構成しようとすると、設計の自由度が低下し、光回路の高密度化が困難となっていた。本発明はこのような問題点を解決し、基板３表面において高密度な光回路を構成することができ、複数の機能あるいは多段型の機能を有する小型の光回路モジュールを構成することができる。

このような透光性部材２ａは、誘電体多層膜のような光学機能を持たせたものではなく、単なる透過機能のみを有する光透過性の部材であればよいが、光損失を低くするために、光ファイバ１の凹部Ｍ１〜Ｍ３側の端部の屈折率にできるだけ近い屈折率を有する材料であるのがよい。例えば、透明樹脂を凹部Ｍ１〜Ｍ３に充填してもよく、石英板のような屈折率が一様の透光性板を凹部Ｍ１〜Ｍ３に実装固定してもよい。光伝送性を安定化するという観点からは透光性板を凹部Ｍ１〜Ｍ３に実装固定するのがよい。

また、透光性部材２ａを透光性板で構成した場合、図２に示すような光ファイバ固定用の溝８および凹部Ｍ１〜Ｍ３を有する基板３において、凹部Ｍ１〜Ｍ３の各溝８の交差部に対応する部位に、透光性板２ａと光学素子２ｂとを所望の光学系を構成するように実装固定するだけで、種々の光学系を容易に構成することができ、基板３の汎用性を高めることが可能となる。

光学素子２ｂは、光フィルタリング機能、アイソレータ機能、ファラデー回転機能、分岐結合機能、ミラー機能、偏向機能、遮断減衰機能および光合分波機能等を有するものである。

溝８の交差部に形成される凹部Ｍ１〜Ｍ３は、溝８よりも深く形成されている方が好ましい。これにより、透光性部材２ａや光学素子２ｂを精度良く、安定して設置でき、また、光ファイバ１からの出射光を透光性部材２ａや光学素子２ｂの略中央部に入射させることができ、透光性部材２ａでの光伝送や光学素子２ｂでの光学効果を良好に行なうことができる。

溝８には光ファイバ１が配置されている。光ファイバ１は凹部Ｍ１〜Ｍ３によって分断された溝８のそれぞれに光ファイバ１を固定してもよいが、工程を簡略化するという観点からは、基板３の一方のテラス部３ａから他方のテラス部３ａに渡って延びる一本の光ファイバ１を基板３の溝８に固定した後、凹部Ｍ１〜Ｍ３に対応する光ファイバ１を除去するのがよい。好ましくは、凹部Ｍ１〜Ｍ３を基板３に形成すると同時に光ファイバ１を除去する方がより工程を簡略化できる。

光ファイバ１は好ましくは、凹部Ｍ１〜Ｍ３側の先端に屈折率分布型ファイバ（以下、ＧＩレンズファイバともいう）を具備するのがよい。これにより、光ファイバ１から透光性部材２ａに光伝送する際、あるいは透光性部材２ａから光ファイバ１に光伝送する際に、光が広がって透光性部材２ａにおいて交差する他の光軸上の光ファイバ１に光が進入するのを有効に抑制することができる。

より好ましくは、ＧＩレンズファイバの先端にさらにコアレスファイバが接続されているのがよい。これにより、使用する各ＧＩレンズファイバ間の作動距離がコアレスファイバにより正確に調整でき、低損失な接続が可能になり、レンズ特性としても安定する。

図３は、図１で使用する光ファイバ１の基板３に実装する前の構成例を示したものである。図３の光ファイバ１は、所定長さＣＬのコアレスファイバ７ｂ，７ｃの両側に、その長さＣＬに対し最適な接続損失の作動距離に設定された長さＧＬのＧＩレンズファイバ６が融着接続されたものを２個準備、それらを各コアレスファイバ７ｂ，７ｃの中心間距離がＰ／ｃｏｓΘになるよう、所定の長さのシングルモード光ファイバ（以下、ＳＭファイバという）５で融着接続して構成したものである。さらに、光ファイバ１の基板３のテラス部３ａに対応する外部入出力ポートとなる端部には、長さＧＬのＧＩレンズファイバ６および長さＤＬのコアレスファイバ７ａが接続されている。

これらの融着接続には高周波放電式の融着接続器と、精密長さにカットできるファイバカッターを用いて容易に製作することができる。コアレスファイバ７ａ〜７ｃを介した各ＧＩレンズファイバ６間の接続損失は、０．１〜０．３ｄＢ以内のものである。

上記のような光ファイバ１を基板３の溝８にＵＶ接着剤などにより固定実装する。このとき、コアレスファイバ７ｂ，７ｃは凹部Ｍ１，Ｍ２にそれぞれ対応するように設置する。すなわち、コアレスファイバ７ｂ，７ｃが凹部Ｍ１，Ｍ２を横切るように固定する。このコアレスファイバ７ｂ，７ｃの凹部Ｍ１，Ｍ２に対応した部位を除去すれば、図１に示す光ファイバ１を設置固定した基板３を形成できる。好ましくは、角度２Θで交差する複数平行に並んだ溝８を基板３に形成した後、上記、ＳＭファイバ５，ＧＩレンズファイバ６，コアレスファイバ７ａ〜７ｃを接続して成る光ファイバ１を溝８に互いに交差するように固定し、その後、光ファイバ１の交差部およびそれに対応する基板３に切削加工を行い、光ファイバ１を除去するとともに凹部Ｍ１〜Ｍ３を形成することにより、工程を簡略化できる。

なお、光ファイバ１の固定の為、基板３上面に対し、平面状のカバーにより溝８に実装した光ファイバ１を押さえてもよい。また、凹部Ｍ１〜Ｍ３の幅Ｓとコアレスファイバ長ＣＬ（すなわち、屈折率分布型ファイバ６間の距離である）との関係は、ＣＬ・ｃｏｓΘ＞Ｓである。

図４は、本発明の光回路モジュールの凹部Ｍ１〜Ｍ３内に設置する光学素子２ｂの設置、結合条件を示した図である。図４（ａ）は、図１のＡ部の場合の実施例で、光学素子２ｂは、フィルタ素子又は分岐素子を実装した場合である。光学素子基板２ｐ片面に蒸着した誘電体多層膜２ｑが、各ＧＩレンズの焦点になるように設置されている。光学素子２ｂの厚さＫ（光学素子基板２ｐの厚さと誘電体多層膜２ｑの厚さとの和）が、凹部Ｍ１〜Ｍ３の溝幅Ｓのほぼ１／２であり、それによるスペースにはコアレスファイバ７とほぼ等しい屈折率を有する透光性のシリコンゲル等の充填剤４が、充填されており、片側の光ファイバ１から入射した光は、その焦点位置に設置された誘電体多層膜２ｑにより透過又は分岐反射され、反射側及び透過側のＧＩレンズ６により結合伝搬する。尚、光学素子２ｂを含めＧＩレンズファイバ６間の距離はＣＬである。

図４（ｂ）は、後述する図９のＢ部の実施例で、光学素子２ｂとして光アイソレータを用いた場合である。光アイソレータは、ファラデー回転子２ｙと１／２波長板２ｚをルチル等の複屈折結晶板２ｘからなる偏光子２枚で挟んだ積層構造の偏光無依存型のもので、幅Ｋとしては１．５〜２ｍｍ程度で構成される。所定の波長の透過光はそのまま透過し、反射戻り光を遮断する機能を有するものである。

この場合は、入射側の光ファイバ１から角度Θで光アイソレータ素子に入射、透過光はそのまま透過し、逆側からの反射戻り光は、ＧＩレンズファイバ６間の光軸から分離、もう一方の光ファイバ１のコア外に結合、光ファイバ１内を伝搬せずに放射する。その場合、入射光は、Ｐａ、Ｐｂ側どちらのポートから伝搬しても、光アイソレータとして機能する。

図５は、図１のＣ部を拡大して示したもので、透光性部材２ａとして、石英板のような透光板を固定実装した場合の実施例である。機能はＧＩレンズファイバ６間を低損失に接続する為に設置するものであり、コアレスファイバ７と同等な屈折率を有する部材を用いた方がよく、透光性部材２ａの厚さＫも、溝幅Ｓに近い方がよい。

図６は、本発明の光回路モジュールに使用する光ファイバ１の基板３の構成を示したものである。図６（ａ）は図３の光ファイバ１における凹部Ｍ１〜Ｍ３に対応する部位を示すものであり、長さＣＬ（ＣＬ＝２ＷＤ、ＷＤはWorking Distanceの略であり、ＧＩレンズファイバの作動距離を示す）のコアレスファイバ７ｂ，７ｃを中心に、その両側に所定長さＧＬのＧＩレンズファイバ６を融着接続、そしてその両端にＳＭファイバ５を融着接続したものである。αはＧＩレンズファイバ６の集光角、ωはビームウエスト径を示したものである。

また、図６（ｂ）は図３の光ファイバ１における右端７ａに対応する部位を示すものであり、光ファイバ１端にＧＩレンズファイバ６に融着されたコアレスファイバ７ａがあるもので、コアレスファイバ７ａの長さＤＬは、ＷＤよりも短い。こうした部位を片側端部、又は両側端部に有する光ファイバ１を基板３の溝上の実装固定することで、一通の光ファイバ１と共に交差部を構成することができる。例えば、一通の光ファイバ１を先に基板３の溝上に設置、その後に図６（ｂ）に示した部位のものを交差部に設置する。その場合、
交差部での一通の光ファイバ１と接触しないよう設置しなければならない為、図６（ｂ）のコアレスファイバ７の長さＤＬはＷＤより短く設定される。

図７は、図６に示した光ファイバ１におけるＧＩレンズファイバ６の長さとＷＤ（Working Distanceの略）との関係を示したもので、異なる比屈折率差Δを有するＧＩレンズファイバの場合を示したものである。使用するコアレスファイバの屈折率ｎｌは、１．４４である。

比屈折率差Δは、コア中心軸の屈折率と外周の屈折率の比率を示した指数で、
Δ＝（ｎｃ^２―ｎｓ^２）／２ｎｃ^２ であり、ｎｃはＧＩレンズファイバの光軸の屈折率を示し、ｎｓはＧＩレンズファイバ外周の屈折率を示す。同一のΔの場合は、ＧＩレンズファイバ長が短い方がＷＤは長くなる。また、Δが異なる場合、Δが小さい方が、ＷＤが大きい。よって、必要なＷＤ長は、ＧＩレンズファイバのΔとＧＩレンズファイバ長ＧＬを選択すればよい。

例えば、コアレスファイバ７ｂ，７ｃの長さＣＬが２４００μｍ必要な場合、必要なＷＤは、１２００μｍである。よって、Δ＝０．６７（％）のＧＩレンズファイバ６を用いた場合、ＧＩレンズファイバ６の長さＧＬは１０００μｍであれば、必要なコアレスファイバ７ｂ，７ｃの長さＣＬを得ることができる。

図８は、ＧＩレンズファイバ６の長さと集光角αの関係を示したもので、集光角αは、
α＝ｔａｎ^―１｛２λ／（πｎｌω）｝で表せる。なお、λは光波長を示し、ｎｌはコアレスの屈折率を示し、ωはＧＩレンズファイバのビームウエスト径を示す。

光学素子２ｂによっては、ＤＷＤＭ伝送用多層膜フィルタのように集光角αにより挿入損失、スペクトラム特性が大きく変動するものがある。それに対応するには、適切な集光角αのＧＩレンズファイバ長を設定、それに対応するＷＤによるコアレスファイバ長の光学系を設定する必要性がある。それにより、低損失で、スペクトラム特性の安定した結合系を設定することができる。

次に、本発明の光回路モジュールの実施の形態の一例として、図１に示した異なる分岐比のスター状の光多分岐器について説明する。使用する光学素子２ｂは、例えば、図４（ａ）に示したタイプの片側に誘電体多層膜フィルタ２ｑを蒸着した分岐機能を有する石英基板からなるものを用いることができる。また、透光性部材２ａは、例えば、図５に示した石英製の透光性板を用いることができる。

図１の実施例では、Ｐｉから入れた光は、Ｐ１、ｐ５＝Ｐｉ／４、Ｐ２，Ｐ６＝Ｐｉ／８、Ｐ３，Ｐ４，Ｐ７、Ｐ８＝Ｐｉ／１６の分岐光出力として得ることができ、光送信機の光出力光源の多分岐、受信機の減衰器用多分岐器として用いることができる。

本発明においては、図１のＣ部に示すように、２方向の光伝送を同一平面において交差させることができる。つまり、一方の光軸（第一の光軸）と他方の光軸（第二の光軸）とは凹部Ｍ２において交差しており、第一の光軸上で対向する光ファイバ１同士の光結合を透光性部材２ａを介して行なうことができるとともに、第二の光軸上で対向する光ファイバ１同士の光結合も透光性部材２ａを介して行なうことができる。その結果、同一平面上で２方向の光軸を交差させることができ、光回路モジュールを小型化できる。従来は光ファイバ１を交差させようとすると上下にずらして立体交差する必要があり、光回路モジュールが大型化していた。また、光ファイバ１を交差させないで光回路モジュールを構成しようとすると、設計の自由度が低下し、光回路の高密度化が困難となっていた。本発明はこのような問題点を解決し、基板３表面において高密度な光回路を構成することができる。

また、上記のように透光性部材２ａを用いることにより、同じ基板３を用いて、透光性部材２ａおよび光学素子２ｂを適宜入れ替えるだけで、別の光回路を形成することが可能と成る。例えば、図１で用いた基板３（図２に示すもの）における凹部Ｍ１〜Ｍ３に設置する光学素子２ｂの種類を替えたり、透光性部材２ａおよび光学素子２ｂの配置を替えることによって、図９に示すような他の光回路モジュールを構成することができる。

図９は、本発明の光回路モジュールの実施の形態の他の例であり、光ファイバ増幅器用の光回路を構成した場合の実施例である。図９（ａ）は実装基板３の実装構成例、図９（ｂ）は光ファイバ増幅器の光回路を示した実施例と、その光配線図を示したものである。

光学素子２ｂとしては分岐素子２ｄ、合波素子２ｅ、光アイソレータ素子２ｆを使用、ＧＩレンズファイバ６によりＹ状接続部を４カ所、Ｘ状接続部を１カ所設定したものである。両側の光ファイバ端には、図９（ｂ）に示す光回路に対応したポート名を示している。先ず、Ｐｉから入射した光は、モニター用カプラに相当する所定の分岐比を有する分岐素子２ｄに入射、そこで入射光の一部の光を反射、分岐（２〜５％程度）し、分岐光をＰ１として出射する。透過光は、光アイソレータ機能を有する光学素子２ｆに入射、入射光はそのまま透過、反射戻り光を遮断する。その後、入射光は、特定の波長光を合波する機能を有する光学素子２ｅに入射、Ｐ２からの励起光と合波する。その後、合波された入射信号光と励起光が、Ｐ３から出射され、Ｐ３ポートに融着接続された希土類添加ファイバ（図示せず）に入射、励起光により希土類元素が高いエネルギー準位に励起され、低いエネルギー準位に遷移する際、入射した信号光が誘導放出により増幅される。その際、希土類添加ファイバ内の両方向に発生する広帯域なＡＳＥ光成分などの光は、前記光アイソレータ機能を有する光学素子２ｆで遮断される。希土類添加ファイバのもう一方端は、Ｐ４に融着接続され、増幅信号光とＡＳＥ光がＰ４に入射される。又、Ｐ５からも別な励起光を入射、合波機能を有する別の光学素子２ｅで反射、希土類添加ファイバを励起増幅することができる。増幅された信号光は光学素子２ｅを透過、Ｘ状に接続された光アイソレータ機能をもつ光学素子２ｆに他のポートから入射、通過する。その後、分岐機能を有する光学素子２ｄに入射、一部増幅光を分岐Ｐ６から出射し、Ｐｏから増幅光を出力する。このような構成にすることにより、光回路モジュール９の両側の光ファイバに希土類添加光ファイバ、励起光源、ＰＤ等のモニター用光モジュールからの光ファイバを融着接続することで、容易に集積構造の小型光ファイバ増幅器を構成することができる。

なお、本発明で用いる光ファイバ１は、上記実施例では、ＳＭファイバの先端にＧＩレンズファイバおよびその先端にコアレスファイバを接続したものを用いたが、これに限られず、ＳＭファイバのみで構成してもよく、ＳＭファイバの先端にＧＩレンズファイバを接続したものを用いてもよい。

図１に示した本発明の光モジュールを異なる分岐比のスター状の光多分岐器として構成、実際に作製した。光ファイバ１の実装用の基板３として、例えば、長さ２４ｍｍ、幅６ｍｍ、Ｐ＝６ｍｍ、Ｓ＝１．５ｍｍ、Ｅ＝０．３ｍｍ、厚さＴ＝１．５ｍｍ、Ｗ＝１ｍｍ、Θ＝３°の断面がＵ溝のファイバ固定用の溝８を各３列有する石英ガラス製の基板を３個準備した。

Ｕ溝深さは、１１０μｍである。Ｕ溝はＶ溝と異なり、光ファイバ１を溝底面で面接触で固定できる為、接着剤等で光ファイバ１を固定した場合、温度変動による接着剤の収縮・膨張による光ファイバ１への応力負荷が線接触となるＶ溝に比較して緩和され、負荷応力に起因する光弾性効果による偏波依存損失などの温度変動特性が軽減される。

光ファイバ１は、図３に示したものを以下のようにして作製した。まず、ＧＩレンズファイバ６は、クラッド径１２５μｍ、コア径１１０μｍ、比屈折率差Δ＝０．８５のものを準備、長さＧＬ＝７４０μｍに切断して使用した。コアレスファイバ７は、外径１２５μｍの石英製のものを準備、長さＣＬ＝１．７ｍｍ、ＤＬ＝０．７ｍｍに切断して使用した。ＳＭファイバ５は、長さＳＬ＝２．８３ｍｍに切断して使用した。各光ファイバ１は、片側のＳＭファイバ５に下記所定の長さのＧＩレンズファイバ６，コアレスファイバ７等を順次融着接続した。

次に準備した光ファイバ１を実装用の基板３上のＵ溝内の所定の位置に、ＵＶ接着剤により固定した。その後、基板３上の透光性部材２ａおよび光学素子２ｂを実装する所定位置の平行溝（凹部Ｍ１〜Ｍ３）に対応する部分のコアレスファイバ７の部分をダイシングソーにより切断加工した。

使用する光学素子２ｂは、図４（ａ）に示したタイプの片側に誘電体多層膜フィルタ２ｑを蒸着した５０±２％の分岐機能を有する石英基板２ｐからなるＫ＝０．６４ｍｍものを用いた。また、使用する透光性部材２ａは、図５に示した石英製のＫ＝１．３ｍｍの透光性板を用いた。各透光性部材２ａおよび各光学素子２ｂは、縦横１ｍｍ角の基板である。尚、ＣＬ・ｃｏｓΘ＝１．７＞Ｓ＝１．５である。

各光学素子２ｂの分岐する中心波長は、光学素子２ｅが、中心波長１５５±２０ｎｍ及び１３１０±２０ｎｍ光の内、５０±２％を透過・反射するものである。

透光性板２ａおよび光学素子２ｂは、平行溝Ｍ１〜Ｍ３の片側壁面のコアレスファイバ７と薄い透光性のＵＶ接着剤で固定されており、隙間部に透光性のゲル４を充填したものである。光学素子２ｂの実装固定位置は、図４（ａ）に示したように誘電体多層膜２ｑが、各接続用のＧＩレンズファイバ６端とＣＬ／２＝０．８５ｍｍの所になるように固定する。又、使用する光ファイバを含め、全ての材料を石英系に統一したので、光軸ズレが生じず、各ＧＩレンズファイバ６間の接続損失は、０．１〜０．２ｄＢ／箇所 程度である。その後、光ファイバ１、光学素子２ｂ、透光性板２ａを実装した基板３を、長さ３０ｍｍの円筒状又は矩形状の実装ケースに固定することにより光回路モジュールとして完成する。

図１の実施例では、Ｐｉから入れた波長１５５０ｎｍ帯の光は、Ｐ１、ｐ５＝Ｐｉ／４、Ｐ２，Ｐ６＝Ｐｉ／８、Ｐ３，Ｐ４，Ｐ７、Ｐ８＝Ｐｉ／１６の分岐光出力として得ることができ、光送信機の光出力光源の多分岐、受信機の減衰器用多分岐器として用いることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何等支障ない。例えば、本実施例では、本実施例においてはスター状の光分岐結合器として示したが、その他多波長の光合分波器（４〜１６ＣＨ）として構成、機能させることも可能である。また、透光性部材２ａを介した光ファイバ１同士の接続構造としては、図５に示したＸ状の２方向の透過結合構造だけでなく、Ｙ状の１方向の透過結合構造としてもよい。

本発明の光回路モジュールの実施の形態の一例として、スター型の光多分岐器を構成した例を示す平面図である。 本発明の光回路モジュールに用いる基板形状の実施例を示した図である。 本発明の光回路モジュールを作製する際に用いる光ファイバの構成例を示した図である。 （ａ）は、本発明の光回路モジュールに用いる光学素子として、誘電体多層膜フィルタ付素子を用いた場合の構成例を示した図であり、（ｂ）は、本発明の光回路モジュールに用いる光学素子として光アイソレータを用いた場合の構成例を示した図である。 本発明の光回路モジュールに用いる透光性部材として透光性板を用いた場合の構成例である。 本発明の光回路モジュールを作製する際に用いる光ファイバを示した図であり、（ａ）は凹部に対応する部位を示し、（ｂ）は入出力ポートに対応する部位を示す。 ＧＩレンズファイバの比屈折率差ΔによるＧＩレンズファイバ長と、ＷＤ長の関係を示したグラフである。 ＧＩレンズファイバの比屈折率差ΔによるＧＩレンズファイバ長と、そのときの集光角を示したグラフである。 （ａ）は、本発明の光回路モジュールの実施の形態の他の例として、光ファイバ増幅器用光回路を構成した例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した光回路と等価な増幅器用光回路を示した回路図である。 従来の多芯型フィルタモジュールの図である。

符号の説明

１．光ファイバ
２ａ．透光性部材
２ｂ．光学素子
３．基板
５．ＳＭファイバ
６．ＧＩレンズファイバ
７．コアレスファイバ
８．溝
９：凹部

Claims (9)

1. 主面に、交差する複数の溝を有するとともに該溝の交差部に凹部が形成された基板と、前記溝のそれぞれに先端を前記凹部に向けて配置された光ファイバと、前記凹部に配置された透光性部材とを具備することを特徴とする光回路モジュール。
2. 前記光ファイバは、前記凹部側の先端に屈折率分布型ファイバを具備することを特徴とする請求項１記載の光回路モジュール。
3. 前記光ファイバは、前記屈折率分布型ファイバの先端にさらにコアレスファイバを具備することを特徴とする請求項２記載の光回路モジュール。
4. 前記溝の交差角を２Θ、前記凹部の幅をＳ、前記凹部を介して同軸上で対向する前記屈折率分布型ファイバ間の距離をＣＬ、前記屈折率分布型ファイバの作動距離をＷＤとしたときに、
   ＣＬ・ｃｏｓΘ＞Ｓ かつ ＣＬ＝２ＷＤ
   であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の光回路モジュール。
5. 前記透光性部材が透光性板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光回路モジュール。
6. 前記透光性板が石英から成ることを特徴とする請求項５記載の光回路モジュール。
7. 前記溝の断面が、Ｖ字状、Ｕ字状、矩形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光回路モジュール。
8. 主面に、交差する複数の平行溝を有するとともに該溝の交差部に凹部が形成された基板と、前記溝のそれぞれに先端を前記凹部に向けて配置された光ファイバと、一部の前記交差部における前記凹部に配置された透光性部材と、他の前記交差部における前記凹部に配置された光学素子とを具備することを特徴とする光回路モジュール。
9. 前記光学素子は、光フィルタリング機能、アイソレータ機能、ファラデー回転機能、分岐結合機能、ミラー機能、偏光機能または遮断減衰機能を具備することを特徴とする請求項８記載の光回路モジュール。

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