JP2009210604A - 光デバイスおよびこれを用いた光送受信器 - Google Patents

Abstract

【課題】光学特性の温度安定性に優れた光デバイス及びこれを用いた光送受信器を提供する。
【解決手段】凹部を有する基体と、第１の光入出射面と第２の光入出射面とを有し前記凹部に配置された光学素子と、一端面が前記第１の光入出射面に対向するように前記基体に固定された第１の光導波体と、一端面が前記第２の光入出射面に対向するように前記基体に固定された第２の光導波体とを備え、前記光学素子の前記第１の光入出射面は、前記凹部の底面から離間して設けられた第１の接着剤によって前記凹部の第１の光入出射面に対向する側面に固定され、かつ前記第１の光導波体の一端面に接続され、前記第２の光入出射面と、該第２の光入出射面に対向する前記凹部の側面との間に、前記第１の接着剤よりショアＡ硬度が小さい第２の接着剤を前記凹部の底面から離間して配置し、かつ該第２の接着剤によって前記第２の光入出射面が前記第２の光導波体の一端面に接続されている光デバイスである。
【選択図】図２

Description

本発明は、光導波体から出射された光の特性を変化させる光学素子を備えた光デバイスおよびこれを用いた光送受信器に関し、とりわけ温度変化に対する光学特性の安定性に優れた光デバイスおよびこれを用いた光送受信器に関する。

通信分野における光通信機器および光通信システムの大容量化に伴い、これら光通信機器および光通信システムの小型化が進められている。この結果、光デバイスの小型化が必須となっており、光デバイス内の限られたスペースで部材を固定するために接着剤が多用されている。

接着剤を用いた光デバイスの例として、光ファイバに反射光が戻ることを防止する光アイソレータモジュールや、光ファイバの信号光を複数の光ファイバに分割して用いる多分岐器デバイス、1本の光ファイバに入力された多数の波長の光を分波する、または複数の光ファイバの光を合波して、１本の光ファイバに入力する光合分波器等がある。

光デバイスの一例として図５に全体が１００で表される光合分波器を示す。図６は、図５に示す光合分波器１００の側面図である。図５は部材の配置を容易に理解できるよう接着剤の記載を省略してある。

光合分波器１００では、３つの光導波体を有し、第１の光導波体１０９ａの一端に入射した２つの波長領域を含む光が、光学素子の一種である光フィルタ１０４に入射し、一方の波長領域の光は光フィルタ１０４を透過し第２の光導波体１０９ｂに入射する。他方の波長領域の光は、光フィルタ１０４により反射され第３の光導波体１０９ｃに入射する。

このように光を分波、または合波する光フィルタ１０４は、図６に示すように、基体１０５に設けられた溝状の凹部１１５に光導波体１０９ａ〜１０９ｃとほぼ同等の屈折率を有する接着剤１０６を用いて固定されている（たとえば、特許文献１参照）。

しかし、従来の光合分波器１００では、光フィルタ１０４は、図６に示すように２つの側面（図６中の左側の面および右側の面）がそれぞれ接着剤１０６により、基体１０５の溝状の凹部１１５の側面に固定されている。さらに、光フィルタ１０４の底面も凹部１１５の底面に接着剤１０６（第１の接着剤）により固定されている。このため、高温時の膨張、低温時の収縮を繰り返すと基体１０５、接着剤１０６および光フィルタ１０４の間の熱膨張差により、応力が発生する。そして、この応力は、接着剤１０６を剥離し、光フィルタ１０４を傾ける、または変形することから、光学特性を悪化させるという問題が発生する場合があった。

そこで、図７に示す光合分波器２００が提案されている。光合分波器２００では、光フィルタ（光学素子）１０４の一方の光入出射面（図７では、左側の面）を、凹部１１５の底面より離間して配置した第１の接着剤１０６を用いて固定している。また、光フィルタ１０４の他方の光入出射面（図７では、右側の面）と凹部１１５の側面との間および光フィルタ１０４の下部と凹部１１５の底面との間は、第１の接着剤１０６より弾性率が低く変形能に優れる第２の接着剤１０８を充填してある。
特開２００１−３４３５５１号公報

しかしながら、光合分波器２００を用いても、例えば気温が−４０℃程度の極寒等の低温と３０℃以上の高温との間の温度で用いる等、極めて過酷な熱サイクル条件で用いると、光学特性が悪化する場合があるという問題が発生していた。これは、詳細を後述するように、過酷な熱サイクルによる第２の接着剤１０８の熱膨張・収縮に起因して生ずる応力が、光フィルタ１０４の位置ずれを生じせしめるためである。

そこで本発明は、温度変化に対する光学特性の安定性に優れた光デバイスおよびこれを用いた光送受信器を提供することを目的とする。

本発明の態様１は、凹部を有する基体と、第１の光入出射面と、第２の光入出射面とを有し前記凹部に配置された光学素子と、一端面が前記第１の光入出射面に対向するように前記基体に固定された第１の光導波体と、一端面が前記第２の光入出射面に対向するように前記基体に固定された第２の光導波体とを備え、前記光学素子の前記第１の光入出射面は、前記凹部の底面から離間して設けられた第１の接着剤によって前記凹部の第１の光入出射面に対向する側面に固定され、かつ前記第１の光導波体の一端面に接続され、前記第２の光入出射面と、該第２の光入出射面に対向する前記凹部の側面との間に、前記第１の接着剤よりショアＡ硬度が小さい第２の接着剤を前記凹部の底面から離間して配置し、かつ該第２の接着剤によって前記第２の光入出射面が前記第２の光導波体の一端面に接続されていることを特徴とする光デバイスである。

本発明の態様２は、前記光学素子の底面と前記凹部の底面との間に前記第２の接着剤を設け、前記凹部の底面と、第２の接着剤との間が、スペーサーを介して離間していることを特徴とする前記態様１に記載の光デバイスである。

本発明の態様３は、前記スペーサーと前記第２の接着剤との間の接着強度が、前記凹部と前記第２の接着強度より低いことを特徴とする前記態様３に記載の光デバイスである。

本発明の態様４は、前記スペーサーと前記第２の接着剤との間の濡れ性が、前記凹部と前記第２の濡れ性より低いことを特徴とする前記態様２に記載の光デバイスである。

本発明の態様５は、前記スペーサーの前記第１の光入出射面に垂直な方向の長さが、前記凹部の底面の前記第１の光入出射面に垂直な方向の長さより短いことを特徴とする前記態様２〜４のいずれかに記載の光デバイスである。

本発明の態様６は、前記光第１の光導波体および前記第２の光導波体の少なくともどちらか一方が、屈折率分布ファイバと、該屈折率分布ファイバ端部に接続されたコアレスファイバとを含んでいることを特徴とする前記態様１〜５のいずれかに記載の光デバイスである。

本発明の態様７は、第３の光導波体をさらに有し、前記光学素子が、前記第１の光導波体、第２の光導波体または前記第３の光導波体から選択された２つの光導波体から入射する光を、残りの１つの光導波体に出射する、または前記第１乃至第３の光導波体より選択された１つの光導波体から入射する光を、残りの２つの光導波体に出射する光フィルタであることを特徴とする前記態様１〜６のいずれかに記載の光デバイス。

本発明の態様８は、前記態様１〜７のいずれかに記載の光デバイスと、該光デバイスに入射する光を送信する発光手段と、該発光手段から送信された光を、前記デバイスを介して受信する受光手段とを備えたことを特徴とする光送受信器。

本発明によれば、接着剤を用いて部材を固定する光デバイスおよびこの光デバイスを用いた光送受信器において、環境温度の変化に伴う、接着剤と基体との間の応力の発生を低減できる。従って、光学素子の傾き等が防止でき、温度変化に対し、光学特性の安定性に優れた光デバイスおよび光送受信器の提供が可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。

本発明者は、厳しい熱サイクル条件において生ずる場合がある、上述の光合分波器２００の光学特性劣化の原因について鋭意調査した。熱サイクルを受けた場合、基体１０５と第２の接着剤１０８との熱膨張係数の差が原因で、光学素子１０４の光入出射面に垂直な方向（または凹部１１５の側面に垂直な方向、すなわち図７の左右方向）に応力を生じていることを見出した。そして、この応力により光学素子１０４が傾く等によって移動が生じると光学特性が劣化する。特にこの応力による、光入出射面に垂直な方向の光学素子の変形および移動が光学特性を悪化させることも見出した。

この応力は、第２の接着剤１０８が基体１０５の凹部１１５の底面と接着しているために、第２の接着剤１０８の弾性率が低いにもかかわらず生ずるものである。そこで、本願発明者は、凹部１１５の底面と第２の接着剤１０８とを離間させることにより、この応力を大幅に低減できる本願発明に至った。以下に、凹部１１５の底面と第２の接着剤１０８とを離間させる具体的な実施形態について説明する。

・実施形態１
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光デバイスの例である、全体が１０で表される光合分波器の上面図であり、図２は、図１に示す光合分波器１０の側面図である。なお図１では理解を容易にするために蓋体７ａ、７ｂの記載を省略した。

光合分波器１０は、基体５の上にＸ字状に形成された２本のＶ溝１２の一方に一直線上に第１の光導波体９ａと第２の光導波体９ｂが配置されている。他方のＶ溝１２には第３の光導波体９ｃが配置されている。そして、３つの光導波体９ａ〜９ｃは、蓋体７ａ、７ｂにより上から押さえられ基体５に固定されている。

第１〜第３の光導波体９ａ、９ｂ、９ｃは、それぞれ屈折率分布ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃの一端に、それぞれのシングルモードファイバ３ａ、３ｂ、３ｃが接続され、他端にそれぞれのコアレスファイバ１ａ、１ｂ、１ｃが接続されてなる。

基体５の中央部付近で、第１の光導波体９ａと第２の光導波体９ｂとの間に凹部１５が設けられている。なお、本実施形態では、凹部１５は、基体５と蓋体７ａおよび７ｂとにより一体的に形成されているが、蓋体７ａ、７ｂを有さず基体５のみで凹部１５を形成してもよい。そして光導波体９ａ〜９ｃそれぞれの一端面の、図２における左右方向の位置は、概ね凹部１５の側面に一致するよう位置合わせされている。

凹部１５には、光学素子の１種である光フィルタ４が配置されている。光フィルタは、透光性部材４ａと、透光性部材４ａの一方の主面、図１では右側の側面に形成されたフィルタ膜４ｂとにより構成されている。光フィルタ４は、左右の両方の側面が光入出射面として機能する。

光フィルタ４は、図２に示すように、一方の光入出射面（図２では左側の面）に透光性を有する第１の接着剤６を塗布し、凹部１５の一方の側面（図２では左側側面）に固定している。第１の接着剤６は凹部１５の底面には塗布されておらず、すなわち凹部１５の底面より離間している。また、第１の光導波体９ａおよび第３の光導波体９ｃと、光フィルタ４の左側の光入出射面（第１の光入出射面）との間は、第１の接着剤６により満たされており、接続されている。

光フィルタ４の他方の入出射面（図２では右側の面）と凹部１５の他方の側面（図２では右側側面）の間は、透光性を有する第２の接着剤８が充填されている。第２の接着剤８も凹部１５の底面には塗布されておらず、すなわち凹部１５の底面より離間している。そして、第２の光導波体９ｂと、光フィルタ４の右側の光入出射面（第２の光入出射面）との間は、第２の接着剤８により満たされており、接続されている。

第２の接着剤８は、第１の接着剤６に比べてショアＡ硬度が低く、高い変形能を有する。ショアＡ硬度の高い第１の接着剤６は、光フィルタ４を基体５にしっかりと固定する。一方、第２の接着剤８は、光導波体９ｂと、光フィルタ４との光学的接続を確保しつつ、第１の接着剤６および光フィルタ４が熱膨張および収縮するのに対応し、容易に変形することで、光フィルタ４に生じる応力を緩和できる。

また、光フィルタ４と凹部１５の底面との間には、第１の接着剤６および第２の接着剤８のいずれも介在しないため、この部分で接着剤に起因する応力を生じることがない。従って、光フィルタ４の傾きおよび変形を抑制でき、温度変化に対し、例えば結合効率が高い等の光学特性の安定性を向上できる。

第１の接着剤６は、硬化後の弾性率が高く、かつ透光性を有する接着剤であり、硬化後の弾性率は１０ＭＰａ以上であることが好ましい。このような好ましい接着剤は例えば、アクリル系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤である。

第２の接着剤８は第１の接着剤６よりも十分に弾性率が小さい方が好ましく、例えば好ましい弾性率は１０ｋＰａ以下である。このような接着剤の例は動作環境の温度においてゲル状で塑性変形可能な接着剤であり、具体的には、−４０℃〜８５℃の温度範囲においてゲル状であるシリコーンゲル、アクリル系ＵＶ硬化樹脂が例示される。

弾性率はひずみと力の割合を示すもので、例えば断面積Ｓの非測定物を力Ｆで引っ張った時、元の長さＬからΔＬだけ伸びたとすると（Ｆ／Ｓ）／（ΔＬ／Ｌ）で表される。

各接着剤のショアＡ硬度は、たとえばデュロメータを用いて測定できる。デュロメータは、所定のピンを試料に押し当て、その反発力により試料の硬さを示し、数値が大きいほど硬い材料となる。第１の接着剤６は、好ましくはショアＡ硬度が９０以上であり、第２の接着剤はショアＡ硬度が２０以下である。

なお、光合分波器１０では、光フィルタ４が凹部１５の両方の側面と固定されるため、振動等の影響を受けにくくなり、光学特性がより安定する。さらに第２の光導波体９ｂと、光フィルタ４の第２の光入出射面との間は、第２の接着剤８により接続されるため、この間での光の損失が低減される。特に、第２の接着剤８の屈折率がコアレスファイバ１ｂと同程度であれば、光の損失をより低減できる。また、光合分波器１０では、フィルタ膜４ｂ側にショアＡ硬度が小さい第２の接着剤８を配しているため、フィルタ膜４ｂに生じる応力を小さくすることができる。

上述のように、凹部１５の側面部に光フィルタ４等の光学素子を、凹部１５の底面から離間した第１の接着剤６および第２の接着剤８を介し固定する本実施形態は、例えば光アイソレータモジュールや、多分岐器デバイス等各種の光デバイスに適用可能であり、同様に温度変化に対する光学特性の安定性を向上できる。

次に、光合分波器１０の動作について示す。光合分波器１０は、合波および分波の機能があり、まず合波機能について説明する。

第１の光導波体９ａに波長領域λ１、λ２を含む光が図１左側より入射し、より平行度を高め第１の光導波体９ａ右側より出射し、透光性を有する第１の接着剤６内を通り、光フィルタ４に入る。光フィルタ４に入った光は、透光性部材４ａを通り、フィルタ膜４ｂに達する。この際、第１の接着剤６の屈折率をコアレスファイバ１ａと同程度とすることで、界面での不要な反射を抑制でき光学的損失を低減できる。

光フィルタ４に達した光のうち波長領域λ１の光は、フィルタ膜４ｂを透過し、第２の接着剤８内を通り、第２の光導波体９ｂに入射する。一方、波長領域λ２の光は、フィルタ膜４ｂにより反射され透光性部材４ａと第１の接着剤６とを介し第３の光導波体９ｃに達する。これにより入射光の分波が実施できる。反射された波長領域λ２の光についても第１の接着剤６の屈折率をコアレスファイバ１ｃと同程度とすることで光学的損失を低減できる。

合波の場合は、第２の光導波体９ｂに波長領域λ１の光を入射し、第３の光導波体９ｃに波長領域λ２の光を入射する。第２の光導波体９ｂより出射した波長領域λ１の光は、第２の接着剤８、フィルタ膜４ｂ、透光性部材４ａ、第１の接着剤６の順に透過し、第１の光導波体９ａに入射する。

一方、第３の光導波体９ｃより出射した波長領域λ２の光は、透光性部材４ａを透過し、フィルタ膜４ｂに達し、フィルタ膜４ｂで反射されると、透光性部材４ａを透過し、第１の光導波体９ａに入射する。そして、λ１の波長領域とλ２の波長領域とを有する光が合波され、第１の光導波体９ａより出射する。

・実施形態２
図３は、本発明の第２の実施形態にかかる光合分波器２０の側面図である。
本発明の第２の実施形態では、光フィルタ４の下側（凹部１５の底面と対抗する面）にも第２の接着剤８が塗布（配置）されている。そして、凹部１５の底部と第２の接着剤８との間は、スペーサー１３を介して離間している。

スペーサー１３は例えばプラスチック、金属、セラミックスを含む任意の材料でよいが、好ましくは、第２の接着剤８と接着しないか、または第２の接着剤８との接着強度が低い（例えば、第２の接着剤８と凹部１５の側面との接着強度より低い）。

これにより、熱サイクルによるスペーサー１３の熱膨張または熱収縮の際に、第２の接着剤８がスペーサー１３に拘束されない、または弱く拘束されるのみである。すなわち、熱サイクル時に第２の接着剤８で発生する応力を低減することが可能となる。

このような、第２の接着剤８と接着しないか、または第２の接着剤８との接着強度が低いスペーサー１３として、例えば、表面がポリエステルで形成された低粘着テープ（例えば日東電工株式会社製プリント基板用マスキングＮ−３００）、または表面にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やウレタンが施された低粘着テープがある。

また、スペーサー１３と第２の接着剤８との接着強度を簡易に評価できる指標として、濡れ性評価がある。これは、濡れ性を評価する材料に、水滴を垂らし、材料基材と水滴の表面が為す角（接触角）が大きいほど濡れ性が悪いというように濡れ性を評価するもので、濡れ性の悪い材料ほど接着強度が低い。第２の接着剤８に対する濡れ性が、基体５よりも悪い材料として例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ウレタンがあり、これらを表面に有するスペーサー１３を用いてもよい。

また、実施形態２では、第２の接着剤８との接着強度がある程度高い材料であってもスペーサー１３として用いることが可能である。通常スペーサー１３と凹部１５の底面との間は接着されない。従って、第２の接着剤８とスペーサーの間が接着されていて、熱サイクルに伴い、第２の接着剤８に応力が生じ始めてもスペーサー１３が、凹部１５の底面上を移動することで、応力を緩和することができる。

このスペーサー１３の移動による応力の緩和、とりわけ光学特性への影響の大きい、光入出射面に垂直な方向（図３の左右方向）の応力の緩和効果をより大きくするように、光入出射面に垂直な方向でのスペーサー１３の長さは、光入出射面に垂直な方向での凹部１５の長さより短い方が好ましい。

さらに、光入出射面に垂直な方向でのスペーサー１３の長さが短すぎると、凹部１５の側面とスペーサー１３との間に隙間を生じ、この部分に第２の接着剤８が入り込んで、凹部１５の底面と接着する恐れが生じることから、より好ましくは入出射面に垂直な方向でのスペーサー１３の長さは、光入出射面に垂直な方向での凹部１５の長さの９０％〜９５％の長さが良い。例えば凹部１５の長さが１ｍｍの場合、スぺーサー１３は０．９ｍｍ〜０．９５ｍｍが望ましい。

なお、実施形態２にかかる光合分波器２０では、第２の接着剤８が光フィルタ４の下部に配置されており、これにより光フィルタの振動を容易に吸収できることから、耐振動性が向上できる。

以下に、上述した本発明の実施形態１、２にかかる、光合分波器１０、２０を構成する部材の詳細を示す。

シングルモードファイバ３ａ、３ｂ、３ｃは、屈折率の高いコア部と該コア部の外周を被覆するクラッド部からなり、コア部とクラッド部との屈折率差による反射を利用することによってコア部内で光を伝送するものであり、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が１０μｍ程度である。

屈折率分布ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃは、軸対称の屈折率分布を備えていることからレンズ効果を有し、シングルモードファイバ３ａ、３ｂ、３ｃから出射する、もしくはシングルモードファイバ３ａ、３ｂ、３ｃに入射する光を集光あるいはコリメートする機能を有する。

屈折率分布ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃは、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が５０μｍ程度であり、コア部に上述した屈折率分布を有する。また、屈折率分布ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃとシングルモードファイバ３ａ、３ｂ、３ｃは、たとえば熱による融着によって接合される。

コアレスファイバ２ａ、２ｂ、２ｃは、略均一な屈折率分布を備えるファイバであり、その材質はたとえば石英ガラスからなり、屈折率は１．４５程度、透過損失は０．３５×１０^−６ｄＢ／ｍｍ以下であり、このように透過損失が比較的低いものが好ましい。このコアレスファイバ１ａ、１ｂ、１ｃは、外径がシングルモードファイバ３ａ、３ｂ、３ｃおよび屈折率分布ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃと等しく略１２５μｍであり、屈折率分布ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃと、たとえば熱による融着によって接合される。

光の透過損失を少なくするように、屈折率分布ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃを全て同じ材質、かつ同じ長さとすることが望ましい。屈折率分布ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃがそれぞれシングルモードファイバ３ａ、３ｂ、３ｃからのビーム光を集光またはコリメートする際に、同じ光学系をそれぞれのビームウエストに対して対称に配置すれば損失が少なくなるからである。

光学素子である光フィルタ４は、たとえば、透光性部材４ａと、透光性部材４ａの一方の主面に形成されたフィルタ膜（フィルタ部）４ｂとよりなる。フィルタ膜４ｂは異なる複数の波長領域の光を含んでなる光を波長領域ごとに選択的に分離（分波）する機能を有する。具体的に、たとえばフィルタ膜４ｂは、波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射する機能を担う。

光フィルタ４は、たとえば以下のような手順で作製される。フィルタ膜４ｂは、たとえば二酸化ケイ素と二酸化チタン等の屈折率の異なる２種類以上の誘電体を交互に積層して構成される多層膜により構成される。この誘電体多層膜は、誘電体膜間の繰り返しの反射干渉により波長選択性を示し、各膜の膜厚は、反射させる光の波長の１／４波長分の倍数の厚みに設定される。このように、誘電体膜の膜厚を１／４波長分の倍数の厚みとすることにより、各誘電体膜界面における多重反射において、ある特定の波長の光の位相が一致し、干渉して強めあうことで波長選択性を有した膜とすることができる。そして、このようなフィルタ膜４ｂの成膜方法としては、たとえば透光性部材４ａの主面に蒸着、スパッタリング等の方法によって容易に作製することができる。

透光性部材４ａは、フィルタ膜４ｂを支持するための基体となる部材である。透光性部材４ａは、光合分波器１０、２０で使用される波長領域の光の透過率が９８％以上の透過特性を有している。透光性部材４ａに用いられる材料は、上述した透過率を満たすとともに、屈折率がコアレスファイバ１ａ〜１ｃの屈折率よりも大きい材料であれば、特に限定されるものではない。このため、透光性部材４ａの材料には、コアレスファイバ１ａ〜１ｃが石英（屈折率：１．４５）で形成されている場合、たとえば、屈折率が１．５〜１．８程度の光学ガラス（硼珪酸ガラスや白板ガラス）を選択することができる。また、透光性部材４ａの大きさは、入射または出射する光の有効径以上あればよく、たとえば０．７ｍｍ角、厚みは０．８ｍｍである。

基体５の材質は、特に限定されるものではないが、たとえば石英ガラス、低熱膨張ガラス、シリコン、または低熱膨張樹脂（たとえばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂）で形成される。基体５が石英ガラスで構成されている場合、平板の石英ガラスに切削加工により容易にＶ溝１２と凹部１５を形成できる。基体５に形成されるＶ溝１２は、図１に示すＸ字状以外に例えば平行に配置するなど各種の配置を取りうる。

コアレスファイバ１ａおよび１ｃと光フィルタ４とを接合する接着剤６は、コアレスファイバ１ａ〜１ｃと略同等の屈折率を有することが好ましく、たとえばコアレスファイバ１ａ〜１ｃが石英ガラスで構成されている場合、たとえば透光性のあるエポキシ樹脂、アクリル系樹脂、またはシリコン系樹脂等が選択できる。

なお、エポキシ樹脂、シリコン樹脂およびアクリル系樹脂は、添加物の添加によって紫外線硬化または熱硬化する特性を有することから、紫外線硬化もしくは熱硬化またはその両方特性を有するものであってもよい。

接着剤６より低い弾性率を有する第２の接着剤８は、コアレスファイバ１ａ〜１ｃと略同等の屈折率を有することが好ましい。例えばコアレスファイバ１ａ〜１ｃが石英ガラスで形成されている場合、例えば第２の接着剤８は透光性のあるエポキシ樹脂、アクリル系樹脂、またはシリコン系樹脂等より選択できる。なお、エポキシ樹脂、シリコン樹脂およびアクリル系樹脂は、添加物によって紫外線硬化または熱硬化する特性を有してもよく、さらに紫外線硬化および熱硬化の特性の両方を有するものでもよい。

蓋体は、図２等に示すように、第１の光導波体９ａおよび第３の光導波体９ｃを覆う蓋体７ａと、第２の光導波体９ｂを覆う蓋体７ｂがある。第１乃至第３の光導波体９ａ〜９ｃは、この蓋体７ａおよび７ｂと基体５とにより挟持され固定される。なお、第１乃至第３の光導波体９ａ〜９ｃの固定には、たとえばエポキシ系の接着剤を用いることができる。蓋体７は、たとえば石英ガラス、低熱膨張ガラス、シリコン、または低熱膨張樹脂（たとえばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂）で構成され、例えば、蓋体７ａ、７ｂを石英ガラスで構成する場合には、平板の石英ガラスに切削加工を施すことで所定の形状にすることが可能である。

次に、本発明の実施形態１、２に係る光合分波器１０、２０の製造方法について例示する。
＜基体の作製＞
基体５は、たとえば石英ガラスからなる平板状部材の一方の面に、ダイシング等の切削加工を施し、２本のＶ溝１２を互いに中央部で交差するように形成することにより得ることができる。

＜光導波体の作製＞
光導波体９ａと光導波体９ｂは、一直線上に一体的に作製し、基体５に載置し、ダイシング等の切削加工によって基体５に凹部１５を形成する際に光導波体９ａと９ｃとに分離する。

具体的には、シングルモードファイバ３ａ、屈折率分布ファイバ２ａ、コアレスファイバ１ａ、コアレスファイバ１ｂ、屈折率分布ファイバ２ｂ、シングルモードファイバ３ｂを、一直線になるように放電等の手段で融着接合し、１本の光ファイバ体（光導波体９ａ、９ｂ）を作製する。

一方、シングルモードファイバ３ｃ、屈折率分布ファイバ２ｃ、コアレスファイバ１ｃを、一直線になるように放電等の手段で融着接合し、第３の光導波体９ｃを作製する。

＜光合分波器の組立＞
まず、基体５のＶ溝１２に、光導波体９ａ〜９ｃを固定するための紫外線硬化型樹脂からなる接着剤を塗布する。次に、基体５のＶ溝１２の交点に上述の一体的に作製した１本の光ファイバ体（光導波体９ａ、９ｂ）のコアレスファイバ部（コアレスファイバ１ａ、１ｂ）の中心が位置するように、光ファイバ体（光導波体９ａ、９ｂ）を一方のＶ溝１２内に配置する。

次に第３の光導波体９ｃを他方のＶ溝１２内に配置する。第３の光導波体９ｃは、コアレスファイバ１ｃが光ファイバ体（光導波体９ａ、９ｂ）のコアレスファイバ部（コアレスファイバ１ａ、１ｂ）に近接するように配置する。その後、光導波体９ａ〜９ｃを覆うように蓋体７ａ、７ｂを載置し、上方から光導波体９ａ〜９ｃを押さえて接着剤に紫外線を照射することによって固定する。

Ｖ溝１２が交わる点を中心として、ダイシング等の加工により凹部１５を形成する。この際に、光ファイバ体（光導波体９ａ、９ｂ）は光導波体９ａと９ｂに分離される。なお、凹部１５の幅（図１〜３の左右方向）は、光フィルタ４の幅より若干大きくなるようにする。また、凹部１５の内部で、コアレスファイバ１ａ、１ｃ端面直下に更に深い第２凹部１５ａをダイシングにより形成してもよい。

光フィルタ４の固定方法に図２に基づき説明する。第１の接着剤６を光フィルタ４の第１の光入出射面に側面にはみ出ないように塗布する。そして光フィルタ４を凹部１５の内部に挿入し、凹部１５の側面の所定の位置に押圧する。第１の接着剤６を硬化させる前、光フィルタ４の光学調整を行う。

具体的には、光導波体９ａより波長領域λ１の光を出射し、光導波体９ｂより出射する光の強度が最大となる角度に光フィルタ４を保持する。光フィルタ４の第１の入出射面の各辺（陵）について均等に接着剤６のメニスカスが形成するように調整し、さらにメニスカスが凹部１５の底面に達していないのを確認する。そして、この光導波体９ｂより出射する光の強度が最大となる角度に光フィルタ４を固定するように、第１の接着剤６に紫外線を照射し、接着剤６を硬化させる。

次に弾性率が第１の接着剤６より低い第２の接着剤８を、光フィルタ４とコアレスファイバ１ｂとの間の隙間に充填し、紫外線を照射、又は熱硬化等によって必要に応じ硬化させる。

実施形態１にかかる光合分波器１０では、第２の接着剤８は、光フィルタ４の下部、すなわち凹部１５の底部と光フィルタ４の間には充填しない。

なお、硬化前の第２の接着剤８の粘性が低いことから、第２の接着剤が凹部１５の壁面に沿って流動し、凹部１５の底部に到達する場合がある。そこで、第２の接着剤８が凹部１５の底部と接触するのを避け、確実に離間させるように、第２の接着剤８を充填する前に凹部１５の底部を保護材で覆い、第２の接着剤８の硬化後、この保護材を除去してもよい。

実施形態２にかかる光合分波器２０では、第２の接着剤８を充填する前に凹部１５の底部にスペーサー１３を配置する。そして、第２の接着剤８を光フィルタ４の下部、すなわちスペーサー１３と光フィルタ４の間にも充填する。
以上の工程によって、光合分波器１０、２０が作製される。

以下に、光送受信器の実施形態について説明する。
図４は、上述の光合分波器１０を用いた光送受信器５０の構成図である。光送受信器５０は、光合分波器１０以外にも、上述の実施形態にかかる光合分波器２０を含む、本発明にかかる各種の光デバイスを用いることが可能である。

光送受信器５０の動作について説明する。
外部から入力される２つの送信信号２４ａ、２４ｂは発光手段２１ａ、２１ｂによって互いに波長の異なる光信号に変換された後、第１光合分波器（図４の左側の光合分波器１０）の合波機能により１つに合波される。

次に、合波された光は、伝送ファイバ２２内を受信手段側に向かって伝送される。伝送ファイバ２２によって伝送された波長多重信号光（合波光）は、第２光合分波器（図４の右側の光合分波器１０）の分波機能によって分離され、分離された光が受光手段２３ａ、２３ｂにより元の信号２４ａ、２４ｂに変換される。

従って、光送受信器５０では、１本の伝送ファイバ２４と２つの光合分波器１０を用いることによって大容量の情報を簡単な構成で伝送できる利点がある。

本発明の実施形態１にかかる光合分波器１０の上面図である。 本発明の実施形態１にかかる光合分波器１０の側面図である。 本発明の実施形態２にかかる光合分波器２０の側面図である。 本発明にかかる光送受信器５０の構成図である。 従来の光合分波器１００の斜視図である。 従来の光合分波器１００の側面図である。 従来の光合分波器２００の側面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ コアレスファイバ、２ａ，２ｂ，２ｃ 屈折率分布ファイバ、３ａ，３ｂ，３ｃ シングルモードファイバ、４ 光フィルタ、４ａ 透光性部材、４ｂ フィルタ膜、５基体、６ 第１の接着剤、 ７ａ，７ｂ 蓋体、８ 第２の接着剤（低弾性率接着剤）、９ａ 第１の光導波体、９ｂ 第２の光導波体、９ｃ 第３の光導波体、１０，２０， 光合分波器、１２ Ｖ溝、１３ スペーサー、１５ 凹部、２１，２１ａ，２１ｂ 発光手段、２２ 伝送ファイバ、２３ａ，２３ｂ 受光手段、２４ａ，２４ｂ 信号、５０ 送受信器

Claims (8)

1. 凹部を有する基体と、
   第１の光入出射面と、第２の光入出射面とを有し前記凹部に配置された光学素子と、
   一端面が前記第１の光入出射面に対向するように前記基体に固定された第１の光導波体と、
   一端面が前記第２の光入出射面に対向するように前記基体に固定された第２の光導波体と、
   を備え、
   前記光学素子の前記第１の光入出射面は、前記凹部の底面から離間して設けられた第１の接着剤によって前記凹部の第１の光入出射面に対向する側面に固定され、かつ前記第１の光導波体の一端面に接続され、
   前記第２の光入出射面と、該第２の光入出射面に対向する前記凹部の側面との間に、前記第１の接着剤よりショアＡ硬度が小さい第２の接着剤が前記凹部の底面から離間して配置され、かつ該第２の接着剤によって前記第２の光入出射面が前記第２の光導波体の一端面に接続されていることを特徴とする光デバイス。
2. 前記光学素子の底面と前記凹部の底面との間に前記第２の接着剤を設け、前記凹部の底面と、第２の接着剤との間が、スペーサーを介して離間していることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
3. 前記スペーサーと前記第２の接着剤との間の接着強度が、前記凹部と前記第２の接着強度より低いことを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
4. 前記スペーサーと前記第２の接着剤との間の濡れ性が、前記凹部と前記第２の濡れ性より低いことを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
5. 前記スペーサーの前記第１の光入出射面に垂直な方向の長さが、前記凹部の底面の前記第１の光入出射面に垂直な方向の長さより短いことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光デバイス。
6. 前記光第１の光導波体および前記第２の光導波体の少なくともどちらか一方が、屈折率分布ファイバと、該屈折率分布ファイバ端部に接続されたコアレスファイバとを含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光デバイス。
7. 第３の光導波体をさらに有し、前記光学素子が、前記第１の光導波体、第２の光導波体または前記第３の光導波体から選択された２つの光導波体から入射する光を、残りの１つの光導波体に出射する、または前記第１乃至第３の光導波体より選択された１つの光導波体から入射する光を、残りの２つの光導波体に出射する光フィルタであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光デバイス。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の光デバイスと、該光デバイスに入射する光を送信する発光手段と、該発光手段から送信された光を、前記デバイスを介して受信する受光手段と、を備えたことを特徴とする光送受信器。

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