JP2011237573A - 光ファイバ結合用光学部品、光学モジュール、光ファイバ結合用光学部品の製造方法、および光学モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる光ファイバ結合用光学部品を提供する。
【解決手段】光ファイバ結合用光学部品10は、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合するための部品であって、2つのコア21、及びコア21を覆うオーバークラッド22を有する光導波層14と、2つのコア23、及びコア23を覆うオーバークラッド24を有する光導波層15とが積層されて成る積層部13を備える。積層部13の一側面13aにおいて、コア21,23の一端面21a,23aが、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。積層部13の別の側面13bにおいて、コア21,23の他端面21b,23bが、端面21a,23aの間隔より広い間隔を空けて配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】光ファイバ結合用光学部品10は、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合するための部品であって、2つのコア21、及びコア21を覆うオーバークラッド22を有する光導波層14と、2つのコア23、及びコア23を覆うオーバークラッド24を有する光導波層15とが積層されて成る積層部13を備える。積層部13の一側面13aにおいて、コア21,23の一端面21a,23aが、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。積層部13の別の側面13bにおいて、コア21,23の他端面21b,23bが、端面21a,23aの間隔より広い間隔を空けて配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、光ファイバ結合用光学部品、光学モジュール、光ファイバ結合用光学部品の製造方法、および光学モジュールの製造方法に関するものである。
複数のコアを有するマルチコア光ファイバが近年盛んに研究されている。マルチコア光ファイバは、例えば、長手方向に垂直な断面において複数のコアが二次元状に分散配置された構成を有する。しかし、現に存在する殆どの光ファイバ周辺機器はマルチコア光ファイバに対応しておらず、シングルコア光ファイバ接続用の単一コアから成る接続ポートが一列に並んだ構成を有する。
このような問題に対して、特許文献1に開示されたマルチコア光ファイバは、その長手方向に垂直な断面において、複数のコアが一つの直線上に並列された構造を備える。
しかしながら、特許文献1に記載されたマルチコア光ファイバでは、マルチコア光ファイバのクラッド径に比してコアの本数を十分に得られないという問題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる光ファイバ結合用光学部品、光学モジュール、光ファイバ結合用光学部品の製造方法および光学モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明による光ファイバ結合用光学部品は、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合する光ファイバ結合用光学部品であって、一又は複数のコアと、該一又は複数のコアを覆うクラッドとを各々有する複数の光導波層が積層されて成る積層部を備え、積層部の一側面において、複数の光導波層の各コアの一端面が、当該光導波層から露出するとともに、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されており、積層部の別の側面において、複数の光導波層の各コアの他端面が、当該光導波層から露出するとともに、各コアの一端面の間隔より広い間隔を空けて配置されていることを特徴とする。
この光ファイバ結合用光学部品は、一層の光導波層にコアが形成された通常の光導波路部品とは異なり、複数の光導波層が積層されて成る積層部を備える。この積層部の各光導波層は、一又は複数のコアと、該一又は複数のコアを覆うクラッドとを有する。そして、積層部の一側面において、複数の光導波層の各コアの一端面が、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。これにより、マルチコア光ファイバ、特に長手方向に垂直な断面において複数のコアが二次元状に分散配置された構成を有する光ファイバと複数の光導波層の各コアとを光学的に結合できる。また、積層部の別の側面において、複数の光導波層の各コアの他端面が、各コアの一端面の間隔より広い間隔を空けて配置されている。これにより、複数のシングルコア光ファイバそれぞれの単一コアと、複数の光導波層の各コアとを光学的に結合できる。以上のことから、この光ファイバ結合用光学部品によれば、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる。
また、光ファイバ結合用光学部品は、積層部が、複数のコアを有する2つの光導波層が積層されて成り、積層部の表面側に設けられた第1の基板と、積層部の裏面側に設けられた第2の基板とを更に備えることを特徴としてもよい。この光ファイバ結合用光学部品は、例えば、複数のコアを有する一つの光導波層を第1の基板上に形成し、また、複数のコアを有する別の一つの光導波層を第2の基板上に形成し、これらの光導波層が対向する向きで第1及び第2の基板を互いに接合させることによって作製される。このように、この光ファイバ結合用光学部品によれば、前述した光ファイバ結合用光学部品を容易に作製できる。
また、光ファイバ結合用光学部品は、積層部の一側面において、積層方向と交差する方向における複数の光導波層それぞれのコアの一端面の位置が、複数の光導波層の相互において揃っていることを特徴としてもよい。光導波層が形成される際、まずコアが形成され、次いでこのコアを覆うクラッドが形成されるが、クラッドのうちコア上の部分は、他の部分と比べて盛り上がる傾向がある。従って、上述したような作製方法(複数のコアを有する2つの光導波層それぞれを第1及び第2の基板それぞれの上に形成し、これらの光導波層が対向する向きで第1及び第2の基板を互いに接合させる)によって光ファイバ結合用光学部品を作製する場合、各光導波層のコア位置が揃っていると、クラッドの盛り上がった部分同士が接することとなる。そして、光導波層間に塗布される接着剤はクラッドの他の部分同士の隙間に偏る。従って、この光ファイバ結合用光学部品によれば、2つの光導波層のクラッドのうちコア上のクラッド部分同士が接するようにこれらを接合することができるので、2つの光導波層間のコア間隔の精度を高めることができる。
また、光ファイバ結合用光学部品は、積層部の一側面において、並んで取り付けられる複数のマルチコア光ファイバのコア配置に応じて、複数の光導波層の各コアの一端面が配置されていることを特徴としてもよい。これにより、複数のマルチコア光ファイバを取り付け可能な光ファイバ結合用光学部を提供できる。
また、本発明による光学モジュールは、上述したいずれかの光ファイバ結合用光学部品と、複数のコアと、該複数のコアを覆うクラッドとを有し、該複数のコアそれぞれと複数の光導波層の各コアとが光学的に結合されるように積層部の一側面に接続されたマルチコア光ファイバと、単一のコアと、該単一のコアを覆うクラッドとを各々有し、該複数のシングルコア光ファイバの単一のコアそれぞれと複数の光導波層の各コアとが光学的に結合されるように積層部の別の側面に各々接続された複数のシングルコア光ファイバとを備えることを特徴とする。この光学モジュールによれば、上述したいずれかの光ファイバ結合用光学部品を備えることによって、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる。
また、光学モジュールは、所定方向に並んで配列された複数の溝を有する接続用基板を更に備え、複数の溝に複数のシングルコア光ファイバが収められた状態で、複数のシングルコア光ファイバの各一端と、光ファイバ結合用光学部品の積層部の別の側面とが接続されていることを特徴としてもよい。これにより、複数のシングルコア光ファイバを、光ファイバ結合用光学部品に対して容易に且つ位置精度良く結合させることができる。
また、本発明による光ファイバ結合用光学部品の製造方法は、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合する光ファイバ結合用光学部品を製造する方法であって、第1及び第2の基板それぞれの主面上に、一又は複数のコアと、該一又は複数のコアを覆うクラッドとを有する第1及び第2の光導波層それぞれを形成する工程と、第1の基板上の第1の光導波層と、第2の基板上の第2の光導波層とを対向させて重ね合わせ、該第1及び第2の光導波層同士を接合させて積層部を形成する工程とを備え、積層部の一側面において、第1及び第2の光導波層の各コアの一端面を、当該光導波層から露出させるとともに、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置し、積層部の別の側面において、第1及び第2の光導波層の各コアの他端面を、当該光導波層から露出させるとともに、各コアの一端面の間隔より広い間隔を空けて配置することを特徴とする。
この光ファイバ結合用光学部品の製造方法によれば、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる光ファイバ結合用光学部品を容易に作製できる。
また、本発明による光学モジュールの製造方法は、上述したいずれかの光ファイバ結合用光学部品を備える光学モジュールを製造する方法であって、複数のコアと、該複数のコアを覆うクラッドとを有するマルチコア光ファイバの一端を、該複数のコアそれぞれと複数の光導波層の各コアとが光学的に結合されるように光ファイバ結合用光学部品の積層部の一側面に接続し、また、単一のコアと、該単一のコアを覆うクラッドとを各々有する複数のシングルコア光ファイバの各一端を、該複数のシングルコア光ファイバの単一のコアそれぞれと複数の光導波層の各コアとが光学的に結合されるように積層部の別の側面に各々接続することを特徴とする。
この光ファイバ結合用光学部品の製造方法によれば、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとが光学的に結合された光学モジュールを容易に作製できる。
また、光学モジュールの製造方法は、所定方向に並んで配列された複数の溝を有する接続用基板の該複数の溝に複数のシングルコア光ファイバを収めた状態で、複数のシングルコア光ファイバの各一端と、光ファイバ結合用光学部品の積層部の別の側面とを接続することを特徴としてもよい。これにより、複数のシングルコア光ファイバを、光ファイバ結合用光学部品に対して容易に且つ位置精度良く結合させることができる。
本発明による光ファイバ結合用光学部品、光学モジュール、光ファイバ結合用光学部品の製造方法、および光学モジュールの製造方法によれば、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる。
以下、添付図面を参照しながら本発明による光ファイバ結合用光学部品、光学モジュール、光ファイバ結合用光学部品の製造方法、および光学モジュールの製造方法の実施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の実施の形態)
図1は、本発明による光ファイバ結合用光学部品の第1実施形態の構成を示す図である。本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10は、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合するための光学部品である。図1(a)は本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10の平面図であり、図1(b)は光ファイバ結合用光学部品10の左側面図であり、図1(c)は光ファイバ結合用光学部品10の右側面図である。なお、図1(a)においては、理解の容易のため、光ファイバ結合用光学部品10が備える基板12の図示を省略している。
図1は、本発明による光ファイバ結合用光学部品の第1実施形態の構成を示す図である。本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10は、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合するための光学部品である。図1(a)は本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10の平面図であり、図1(b)は光ファイバ結合用光学部品10の左側面図であり、図1(c)は光ファイバ結合用光学部品10の右側面図である。なお、図1(a)においては、理解の容易のため、光ファイバ結合用光学部品10が備える基板12の図示を省略している。
図1に示されるように、光ファイバ結合用光学部品10は、平面形状が矩形の平板状の外観を有する。光ファイバ結合用光学部品10は、積層部13と、積層部13の表面側に設けられた基板11と、積層部13の裏面側に設けられた基板12とを備える。基板11及び12は、例えば純石英又はシリコンからなる基板であり、主面11a及び12aをそれぞれ有する。基板11は本実施形態における第1の基板であり、基板12は本実施形態における第2の基板である。
積層部13は、一対の側面13a及び13bを有する。積層部13は、2層の光導波層14及び15が積層されて成る。光導波層14は、本実施形態における第1の光導波層であり、複数(本実施形態では2本)のコア21と、複数のコア21を覆うオーバークラッド22とを有する。光導波層15は、本実施形態における第2の光導波層であり、複数(本実施形態では2本)のコア23と、複数のコア23を覆うオーバークラッド24とを有する。基板11,12が純石英からなる場合、コア21及び23は、例えば石英にゲルマニウム等が添加された、純石英より高い屈折率を有する石英系材料により構成される。この場合、オーバークラッド22及び24は、コア21及び23より屈折率が低い石英系材料(例えば純石英)により構成される。また、基板11,12がシリコンからなる場合、コア21及び23は、例えばゲルマニウム添加で屈折率を上げた石英により構成される。この場合、オーバークラッド22及び24は、コア21及び23より屈折率が低い、例えば純石英と同等の屈折率を有する石英系材料により構成される。
2本のコア21は、基板11の主面11a上に設けられた平面光導波路であり、主面11aに沿って所定の光導波方向にそれぞれ延びている。2本のコア21の一端は、積層部13の一側面13aにおいて露出しており、2本のコア21の他端は、積層部13の別の側面13bにおいて露出している。同様に、2本のコア23は、基板12の主面12a上に設けられた平面光導波路であり、主面12aに沿って所定の光導波方向にそれぞれ延びている。2本のコア23の一端は、積層部13の一側面13aにおいて露出しており、コア23の他端は、積層部13の別の側面13bにおいて露出している。
図1(b)に示されるように、積層部13の一側面13aにおいて、コア21の各端面21a、及びコア23の各端面23aは、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。ここで、図2(a)は、光ファイバ結合用光学部品10と結合されるマルチコア光ファイバの断面構造の一例を示す図である。図2(a)に示されるマルチコア光ファイバ200は、4つのコア201と、これらのコア201を覆うクラッド202とを有する。4つのコア201のうち、マルチコア光ファイバ200の長手方向と直交する或る方向におけるコア201同士のピッチはa(μm)であり、該方向およびマルチコア光ファイバ200の長手方向の双方と直交する方向におけるコア201同士のピッチはb(μm)である。このとき、図1(b)に示されるように、端面21aと端面23aとのピッチ(中心間距離)はa(μm)であることが好ましく、端面21a同士、及び端面23a同士のピッチ(中心間距離)はb(μm)であることが好ましい。なお、a,bの具体的な数値は、例えば20um〜40um程度である。
一方、図1(c)に示されるように、積層部13の別の側面13bにおいて、コア21の各端面21b、及びコア23の各端面23bは、一側面13aにおける端面21aと端面23aとの間隔、端面21a同士の間隔および端面23a同士の間隔より広い間隔を空けて配置されている。ここで、図2(b)は、光ファイバ結合用光学部品10と結合されるシングルコア光ファイバの断面構造の一例を示す図である。図2(b)に示されるシングルコア光ファイバ210は、一つのコア211と、このコア211を覆うクラッド212とを有する。シングルコア光ファイバ210の直径は、例えば125μmである。このような直径を有するシングルコア光ファイバ210を並べて光ファイバ結合用光学部品10に結合するために、端面21b同士および端面23b同士のピッチは、例えば127μmや250μmといった比較的大きな値であることが好ましい。また、複数の端面21bからなる一群と、複数の端面23bからなる一群とは、このピッチ以上に離れていることが好ましい。
また、図1(b)に示されるように、積層部13の一側面13aにおいて、積層方向と交差する方向(すなわち基板11,12の主面11a,12aと平行な方向。以下、横方向という)における端面21a,23aの位置が、2つの光導波層14,15の相互において揃っていることが好ましい。換言すれば、積層部13の積層方向から見て、端面21aの位置と、端面23aの位置とが互いに重なっていることが好ましい。
続いて、本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10を製造する方法について説明する。図3は、光ファイバ結合用光学部品10を製造する方法の一例を示すフローチャートである。また、図4〜図6は、光ファイバ結合用光学部品10の製造過程を示す図である。
まず、図4に示されるように、基板11の主面11a上に、コア層120を形成する(図3の工程S11)。コア層120は、基板11より屈折率の大きい材料からなる。続いて、コア層120にエッチングを施すことにより、図5に示されるように、2本のコア21を基板11上に形成する(工程S12)。そして、図6に示されるように、コア21を覆うオーバークラッド22を基板11上に形成する(工程S13)。こうして、2本のコア21と、2本のコア21を覆うオーバークラッド22とを有する光導波層14が基板11の主面11a上に形成される。また、図4〜図6に示した工程と同様にして、2本のコア23と、2本のコア23を覆うオーバークラッド24とを有する光導波層15を、基板12の主面12a上に形成する。
上述した工程S12及びS13では、後述する工程S14において形成される積層部13の一側面13aにおいて、各コア21,23の一端面21a,23aを、光導波層14,15から露出させるとともに、マルチコア光ファイバ200のコア配置に応じて二次元状に配置し、積層部13の別の側面13bにおいて、各コア21,23の他端面21b,23bを、光導波層14,15から露出させるとともに、各コア21,23の一端面21a,23aの間隔より広い間隔を空けて配置できるように、コア21及び23の平面形状、及びオーバークラッド22及び24の厚さ等を設定する。
続いて、基板11上の光導波層14と、基板12上の光導波層15とを対向させて重ね合わせ、光導波層14と光導波層15とを互いに接合させる(工程S14)。このとき、光導波層14と光導波層15との間に、接着剤を充填してもよい。また、基板11と基板12とを加圧してもよい。また、このとき、光導波層14のコア21の端面21aの位置と、光導波層15のコア23の端面23aの位置とが、積層方向(基板11,12の厚さ方向)に互いに揃うように、光導波層14,15の相対位置を調整するとよい。こうして、図1に示した積層部13が形成される。その後、積層部13の両側面13a,13bを研磨する。以上の工程により、図1に示された光ファイバ結合用光学部品10が作製される。
なお、基板11及び12のうち少なくとも一方が石英基板であれば、光導波層14及び15を互いに接合する際に基板を通してコア21又は22の位置を目視で確認できるので、これらの相対位置をより高い精度で調整することができる。
以上に説明した、本実施形態による光ファイバ結合用光学部品10及びその製造方法によって得られる効果について述べる。前述したように、本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10は、一層の光導波層にコアが形成された通常の光導波路部品とは異なり、複数の光導波層14,15が積層されて成る積層部13を備える。この積層部13の各光導波層14,15は、複数(本実施形態では各2本)のコア21,23と、該コア21,23を覆うオーバークラッド22,24とをそれぞれ有する。
そして、積層部13の一側面13aにおいて、光導波層14,15の各コア21,23の一端面21a,23aが、マルチコア光ファイバ200のコア配置に応じて二次元状に配置されている。これにより、マルチコア光ファイバ200のような、長手方向に垂直な断面において複数のコアが二次元状に分散配置された構成を有する光ファイバと光導波層14,15の各コア21,23とを光学的に結合できる。また、積層部13の別の側面13bにおいて、光導波層14,15の各コア21,23の他端面21b,23bが、一端面21a,23aの間隔より広い間隔を空けて配置されている。これにより、複数のシングルコア光ファイバ210それぞれの単一コア211と、光導波層14,15の各コア21,23とを光学的に結合できる。以上のことから、本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10によれば、特許文献1のようにマルチコア光ファイバのコアを一列に並べる必要がないので、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる。
また、本実施形態のように、積層部13は、複数のコア21,23をそれぞれ有する2つの光導波層14,15が積層されて成り、積層部13の表面側に基板11が設けられ、積層部13の裏面側に基板12が設けられることが好ましい。このような光ファイバ結合用光学部品10は、先に説明したように、複数のコア21を有する一つの光導波層14を基板11上に形成し、また、複数のコア23を有する別の一つの光導波層15を基板12上に形成し、これらの光導波層14,15が対向する向きで基板11及び12を互いに接合させることによって作製される。このように、図1に示した光ファイバ結合用光学部品10を容易に作製できる。
また、本実施形態のように、積層部13の一側面13aにおいて、積層方向と交差する方向における一端面21a,23aの位置が、光導波層14,15の相互において揃っていることが好ましい。ここで、図7は、一端面21a,23aの付近を拡大して示す側面図である。光導波層14,15が形成される際、まずコア21,23が形成され、次いでこのコア21,23を覆うオーバークラッド22,24が形成されるが、オーバークラッド22のうちコア21上の部分、及びオーバークラッド24のうちコア23上の部分は、他の部分と比べて盛り上がる傾向がある(図7の部分A1及びA2)。
従って、本実施形態のような作製方法(光導波層14,15が対向する向きで基板11及び12を互いに接合させる)によって光ファイバ結合用光学部品10を作製する場合、一端面21a,23aの位置が互いに揃っていると、図7に示されるように、オーバークラッド22,24の盛り上がった部分同士が接することとなる。そして、光導波層14,15間に塗布される接着剤40は、オーバークラッド22,24の他の部分同士の隙間に偏る。従って、積層方向と交差する方向における一端面21a,23aの位置が、光導波層14,15の相互において揃っていることにより、オーバークラッド22,24のうちコア21,23上のクラッド部分同士が接するように光導波層14,15を接合することができるので、光導波層14,15間のコア端面間隔(端面21aと端面23aとの間隔)D1の精度を高めることができる。
(変形例)
続いて、上述した実施形態の変形例について説明する。図8及び図9は、光ファイバ結合用光学部品10の変形例を示す側面図である。
続いて、上述した実施形態の変形例について説明する。図8及び図9は、光ファイバ結合用光学部品10の変形例を示す側面図である。
図8(a)を参照すると、一変形例に係る光ファイバ結合用光学部品10Aは、積層部33と、積層部33の表面側に設けられた基板11と、積層部33の裏面側に設けられた基板12とを備える。基板11及び12は、上記実施形態のものと同様である。積層部33は、3層の光導波層34〜36が積層されて成る。光導波層34は、3本のコア41と、3本のコア41を覆うオーバークラッド42とを有する。光導波層35は、3本のコア43と、3本のコア43を覆うオーバークラッド44とを有する。光導波層36は、3本のコア45と、3本のコア45を覆うオーバークラッド46とを有する。この変形例では、コア41,43及び45、並びにオーバークラッド42,44および46は、例えば樹脂(ポリマー)によって好適に構成される。
コア41,43および45は、基板11,12の主面11a,12aに沿って所定の光導波方向にそれぞれ延びている。3本のコア41の一端は、積層部33の一側面33aにおいて露出しており、3本のコア41の他端は、積層部33の別の側面において露出している。同様に、3本のコア43、および3本のコア45の一端は、積層部33の一側面33aにおいて露出しており、3本のコア43、および3本のコア45の他端は、積層部33の別の側面において露出している。
図8(a)に示されるように、積層部33の一側面33aにおいて、コア41の各端面41a、コア43の各端面43a、及びコア45の各端面45aは、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。本実施例に適当なマルチコア光ファイバは、3行3列の二次元状のコア配置を有する光ファイバである。
図8(b)を参照すると、別の変形例に係る光ファイバ結合用光学部品10Bは、積層部53と、積層部53の表面側に設けられた基板11と、積層部53の裏面側に設けられた基板12とを備える。積層部53は、3層の光導波層54〜56が積層されて成る。光導波層54は、1本のコア61と、このコア61を覆うオーバークラッド62とを有する。光導波層55は、3本のコア63と、3本のコア63を覆うオーバークラッド64とを有する。光導波層56は、1本のコア65と、このコア65を覆うオーバークラッド66とを有する。この変形例においても、コア61,63及び65、並びにオーバークラッド62,64および66は、例えば樹脂(ポリマー)によって好適に構成される。
コア61,63および65は、基板11,12の主面11a,12aに沿って所定の光導波方向にそれぞれ延びている。コア61の一端は、積層部53の一側面53aにおいて露出しており、コア61の他端は、積層部53の別の側面において露出している。同様に、コア63及び65の一端は、積層部53の一側面53aにおいて露出しており、コア63及び65の他端は、積層部53の別の側面において露出している。
図8(b)に示されるように、積層部53の一側面53aにおいて、コア61の一つの端面61a、コア63の3つの端面63a、及びコア65の一つの端面65aは、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。すなわち、3つの端面63aが横方向に配列され、端面61a及び65aが、3つの端面63aのうち中央の端面63aの上下に配置されている。本実施例に適当なマルチコア光ファイバは、一つの中心コアと、中心コアの周囲に等間隔で配置された4つの周辺コアとを有する光ファイバである。
図9(a)を参照すると、別の変形例に係る光ファイバ結合用光学部品10Cは、積層部73と、積層部73の表面側に設けられた基板11と、積層部73の裏面側に設けられた基板12とを備える。積層部73は、3層の光導波層74〜76が積層されて成る。光導波層74は、2本のコア81と、2本のコア81を覆うオーバークラッド82とを有する。光導波層75は、3本のコア83と、3本のコア83を覆うオーバークラッド84とを有する。光導波層76は、2本のコア85と、2本のコア85を覆うオーバークラッド86とを有する。この変形例においても、コア81,83及び85、並びにオーバークラッド82,84及び86は、例えば樹脂(ポリマー)によって好適に構成される。
コア81,83及び85は、基板11,12の主面11a,12aに沿って所定の光導波方向にそれぞれ延びている。コア81,83及び85の一端は、積層部73の一側面73aにおいて露出しており、コア81,83及び85の他端は、積層部73の別の側面において露出している。
図9(a)に示されるように、積層部73の一側面73aにおいて、コア81の2つの端面81a、コア83の3つの端面83a、及びコア85の2つの端面85aは、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。すなわち、3つの端面83aが横方向に配列され、2つの端面81aが、それぞれ端面83a同士の隙間の中間点の下に配置されている。また、2つの端面85aが、それぞれ端面83a同士の隙間の中間点上に配置されている。本実施例に適当なマルチコア光ファイバは、一つの中心コアと、中心コアの周囲に等間隔で配置された6つの周辺コアとを有する光ファイバである。
図9(b)を参照すると、別の変形例に係る光ファイバ結合用光学部品10Dは、積層部93と、積層部93の表面側に設けられた基板11と、積層部93の裏面側に設けられた基板12とを備える。積層部93は、3層の光導波層94〜96が積層されて成る。光導波層94は、2本のコア101と、2本のコア101を覆うオーバークラッド102とを有する。光導波層95は、1本のコア103と、このコア103を覆うオーバークラッド104とを有する。光導波層96は、2本のコア105と、2本のコア105を覆うオーバークラッド106とを有する。この変形例においても、コア101,103及び105、並びにオーバークラッド102,104及び106は、例えば樹脂(ポリマー)によって好適に構成される。
コア101,103及び105は、基板11,12の主面11a,12aに沿って所定の光導波方向にそれぞれ延びている。コア101,103及び105の一端は、積層部93の一側面93aにおいて露出しており、コア101,103及び105の他端は、積層部93の別の側面において露出している。
図9(b)に示されるように、積層部93の一側面93aにおいて、コア101の2つの端面101a、コア103の1つの端面103a、及びコア105の2つの端面105aは、マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。すなわち、2つの端面101aが横方向に配列され、2つの端面105aが、積層方向においてそれぞれ端面101aと重なる位置に配置されている。また、1つの端面103aが、各端面101a,105aの中央に位置するように配置されている。本実施例に適当なマルチコア光ファイバは、一つの中心コアと、中心コアの周囲に等間隔で配置された4つの周辺コアとを有する光ファイバである。
(第2の実施の形態)
図10は、本発明の第2実施形態に係る光ファイバ結合用光学部品10Eの構成を示す図である。本実施形態に係る光ファイバ結合用光学部品10Eは、2本以上のマルチコア光ファイバと、該2本以上のマルチコア光ファイバのコア数の合計と等しい本数のシングルコア光ファイバとを光学的に結合するための光学部品である。図10(a)は光ファイバ結合用光学部品10Eの平面図であり、図10(b)は光ファイバ結合用光学部品10Eの左側面図であり、図10(c)は光ファイバ結合用光学部品10Eの右側面図である。なお、図10(a)においても、理解の容易のため、光ファイバ結合用光学部品10Eが備える基板112の図示を省略している。
図10は、本発明の第2実施形態に係る光ファイバ結合用光学部品10Eの構成を示す図である。本実施形態に係る光ファイバ結合用光学部品10Eは、2本以上のマルチコア光ファイバと、該2本以上のマルチコア光ファイバのコア数の合計と等しい本数のシングルコア光ファイバとを光学的に結合するための光学部品である。図10(a)は光ファイバ結合用光学部品10Eの平面図であり、図10(b)は光ファイバ結合用光学部品10Eの左側面図であり、図10(c)は光ファイバ結合用光学部品10Eの右側面図である。なお、図10(a)においても、理解の容易のため、光ファイバ結合用光学部品10Eが備える基板112の図示を省略している。
図10に示されるように、光ファイバ結合用光学部品10Eは、平面形状が矩形の平板状の外観を有する。光ファイバ結合用光学部品10Eは、積層部113と、積層部113の表面側に設けられた基板111と、積層部113の裏面側に設けられた基板112とを備える。基板111及び112は、例えば純石英又はシリコンからなる基板であり、主面111a及び112aをそれぞれ有する。基板111は本実施形態における第1の基板であり、基板112は本実施形態における第2の基板である。
積層部113は、一対の側面113a及び113bを有する。積層部113は、2層の光導波層114及び115が積層されて成る。光導波層114は、本実施形態における第1の光導波層であり、複数(本実施形態では6本)のコア121と、複数のコア121を覆うオーバークラッド122とを有する。光導波層115は、本実施形態における第2の光導波層であり、複数(本実施形態では6本)のコア123と、複数のコア123を覆うオーバークラッド124とを有する。なお、コア121及び123、並びにオーバークラッド122及び124を構成する材料は、第1実施形態のコア21及び23、並びにオーバークラッド22及び24と同様である。
2本のコア121は、基板111の主面111a上に設けられた平面光導波路であり、主面111aに沿って所定の光導波方向にそれぞれ延びている。6本のコア121の一端は、積層部113の一側面113aにおいて露出しており、6本のコア121の他端は、積層部113の別の側面113bにおいて露出している。同様に、6本のコア123は、基板112の主面112a上に設けられた平面光導波路であり、主面112aに沿って所定の光導波方向にそれぞれ延びている。6本のコア123の一端は、積層部113の一側面113aにおいて露出しており、他端は、積層部113の別の側面113bにおいて露出している。
図10(b)に示されるように、積層部113の一側面113aにおいて、コア121の各端面121a、及びコア123の各端面123aは、一側面113aに並んで取り付けられる複数(本実施形態では3本)のマルチコア光ファイバのコア配置に応じて、二次元状に配置されている。具体的には、複数のマルチコア光ファイバが取り付けられる複数の領域Bは、基板111,112の主面111a及び112aに沿った方向に並んでいる。そして、各領域Bには、2つの端面121aと2つの端面123aとが含まれている。各領域Bにおいて、端面121a,123aは、当該領域Bに取り付けられるマルチコア光ファイバのコア配置に応じて配置されている。なお、本実施形態における複数のマルチコア光ファイバそれぞれのコア配置は、図2(a)に示したマルチコア光ファイバ200のコア配置と同様である。
また、図10(c)に示されるように、積層部113の別の側面113bにおいて、コア121の各端面121b、及びコア123の各端面123bは、一側面113aにおける端面121aと端面123aとの間隔、端面121a同士の間隔および端面123a同士の間隔より広い間隔を空けて配置されている。なお、本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10Eに取り付けられるシングルコア光ファイバの断面構造は、図2(b)に示されたシングルコア光ファイバ210と同様である。従って、端面121b,123bの間隔は、第1実施形態の端面21b,23bの間隔と同様である。
また、本実施形態においても、図10(b)に示されるように、積層部113の一側面113aにおいて、横方向における端面121a,123aの位置が、2つの光導波層114,115の相互において揃っていることが好ましい。換言すれば、積層部113の積層方向から見て、端面121aの位置と、端面123aの位置とが互いに重なっていることが好ましい。
本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10Eは、第1実施形態の光ファイバ結合用光学部品10と同様の製造方法によって容易に作製可能である。
以上に説明したように、本実施形態による光ファイバ結合用光学部品10Eは、第1実施形態と同様に、複数の光導波層114,115が積層されて成る積層部113を備える。この積層部113の各光導波層114,115は、複数(本実施形態では各6本)のコア121,123と、該コア121,123を覆うオーバークラッド122,124とをそれぞれ有する。
そして、積層部113の一側面113aにおいて、光導波層114,115の各コア121,123の一端面121a,123aが、並んで配置される複数のマルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されている。これにより、長手方向に垂直な断面において複数のコアが二次元状に分散配置された構成を有するマルチコア光ファイバと光導波層114,115の各コア121,123とを光学的に結合できる。また、積層部113の別の側面113bにおいて、光導波層114,115の各コア121,123の他端面121b,123bが、一端面121a,123aの間隔より広い間隔を空けて配置されている。これにより、複数のシングルコア光ファイバそれぞれの単一コアと、光導波層114,115の各コア121,123とを光学的に結合できる。このように、本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10Eによれば、特許文献1のようにマルチコア光ファイバのコアを一列に並べる必要がないので、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる。
また、本実施形態の光ファイバ結合用光学部品10Eでは、各コア121,123の一端面121a,123aが、並んで取り付けられる複数のマルチコア光ファイバのコア配置に応じて配置されている。これにより、複数のマルチコア光ファイバを取り付け可能な光ファイバ結合用光学部を提供できる。
(第3の実施の形態)
図11は、本発明による光学モジュールの第3実施形態の構成を示す平面図である。本実施形態の光学モジュール1Aは、第1実施形態の光ファイバ結合用光学部品10と、マルチコア光ファイバ200と、複数(本実施形態では4本)のシングルコア光ファイバ210とを備える。なお、図11においては、理解の容易のため、光ファイバ結合用光学部品10が備える基板12(図1(b)、図1(c)を参照)の図示を省略している。
図11は、本発明による光学モジュールの第3実施形態の構成を示す平面図である。本実施形態の光学モジュール1Aは、第1実施形態の光ファイバ結合用光学部品10と、マルチコア光ファイバ200と、複数(本実施形態では4本)のシングルコア光ファイバ210とを備える。なお、図11においては、理解の容易のため、光ファイバ結合用光学部品10が備える基板12(図1(b)、図1(c)を参照)の図示を省略している。
マルチコア光ファイバ200は、図2(a)に示された断面構造を有する。マルチコア光ファイバ200は、2つのコア201それぞれと、光ファイバ結合用光学部品10の2つのコア21それぞれとが光学的に結合され、且つ、別の2つのコア201それぞれと、光ファイバ結合用光学部品10の2つのコア23それぞれとが光学的に結合されるように、積層部13の一側面13aに接続されている。
マルチコア光ファイバ200と光ファイバ結合用光学部品10の接続は、接着剤による接着等で簡易に光学的に結合することで実施出来る。また、融着により接続すれば長期信頼性を高めることができるため好ましい。
4本のシングルコア光ファイバ210は、図2(b)に示された断面構造をそれぞれ有する。4本のシングルコア光ファイバ210は、光ファイバ結合用光学部品10の基板主面に沿った方向に並んで配置され、積層部13の別の側面13bに接続(好ましくは接着剤による接着、又は融着)されている。これにより、4本のシングルコア光ファイバ210の各コア211と、光ファイバ結合用光学部品10の2つのコア21及び2つのコア23それぞれとが光学的に結合されている。
ここで、マルチコア光ファイバ200の端部には、接続用基板130が取り付けられている。また、4本のシングルコア光ファイバ210のうち2本の端部、及び別の2本の端部には、接続用基板140が取り付けられている。図12は、光学モジュール1Aが備える接続用基板130及び140といった接続用基板の典型的な構成を示す斜視図である。図12に示される接続用基板160は、所定方向(シングルコア光ファイバ210の並置方向)に並んで配列された複数の溝を有する。これら複数の溝の断面形状は、例えばV字型である。これら複数の溝には、複数のシングルコア光ファイバ210が、端面を揃えて収められる。また、接続用基板160上には、接続用基板160との間に複数のシングルコア光ファイバ210を挟むための基板161が設けられることが好ましい。この接続用基板160によって、複数のシングルコア光ファイバ210が所定の間隔を精度良く維持した状態で、複数のシングルコア光ファイバ210の各一端面と、光ファイバ結合用光学部品10の積層部13の別の側面13bとを容易に光学的に結合することが出来る。
また、マルチコア光ファイバ200のコア201のそれぞれと光ファイバ結合用光学部品10のコア21及び23を光学的に結合させる方法としては、例えば以下の方法も採用できる。即ち、マルチコア光ファイバ200と光ファイバ結合用光学部品10のコア21及び23とを突き合わせた状態で、マルチコア光ファイバ200のコア全てに光源から同時に光を送射し、光ファイバ結合用光学部品10のコア21及び23の他方の端部からの出力強度を検出する。この状態でマルチコア光ファイバ200の端面を周方向に、又は水平方向及び垂直方向といった直交方向に、或いはこれらを組み合わせた方向に相対移動させ、出力光強度が最大となる位置に固定すればよい。
続いて、本実施形態の光学モジュール1Aを製造する方法について説明する。図13は、光学モジュール1Aを製造する方法の一例を示すフローチャートである。
まず、第1実施形態において説明した製造方法により製造された光ファイバ結合用光学部品10を準備する(工程S21)。続いて、複数のシングルコア光ファイバ210の各一端を、積層部13の側面13bに各々接続(好ましくは接着剤による接着、又は融着)する(工程S22)。このとき、複数のシングルコア光ファイバ210のコア211それぞれと、光ファイバ結合用光学部品10の2つのコア21及び2つのコア23それぞれとが光学的に結合されるようにする。また、このとき、図11に示した接続用基板140の複数の溝に各シングルコア光ファイバ210を収めた状態で、各シングルコア光ファイバ210と、光ファイバ結合用光学部品10の側面13bとを接続することが好ましい。
また、図2(a)に示したマルチコア光ファイバ200の一端を、複数のコア201それぞれと、光ファイバ結合用光学部品10の2つのコア21及び2つのコア23それぞれとが光学的に結合されるように、光ファイバ結合用光学部品10の積層部13の一側面13aに接続する(工程S23)。このとき、図11に示した接続用基板130の溝にマルチコア光ファイバ200を収めた状態で、マルチコア光ファイバ200と、光ファイバ結合用光学部品10の側面13aとを接続することが好ましい。なお、工程S22及び工程S23の順序は任意であり、いずれの工程を先に実施してもよい。
本実施形態の光学モジュール1Aによれば、第1実施形態の光ファイバ結合用光学部品10を備えることによって、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる。
(第4の実施の形態)
図14は、本発明による光学モジュールの第4実施形態の構成を示す平面図である。本実施形態の光学モジュール1Bは、第2実施形態の光ファイバ結合用光学部品10Eと、複数(本実施形態では3本)のマルチコア光ファイバ200と、複数(本実施形態では12本)のシングルコア光ファイバ210とを備える。なお、図14においても、理解の容易のため、光ファイバ結合用光学部品10Eが備える基板112(図10(b)、図10(c)を参照)の図示を省略している。
図14は、本発明による光学モジュールの第4実施形態の構成を示す平面図である。本実施形態の光学モジュール1Bは、第2実施形態の光ファイバ結合用光学部品10Eと、複数(本実施形態では3本)のマルチコア光ファイバ200と、複数(本実施形態では12本)のシングルコア光ファイバ210とを備える。なお、図14においても、理解の容易のため、光ファイバ結合用光学部品10Eが備える基板112(図10(b)、図10(c)を参照)の図示を省略している。
3本のマルチコア光ファイバ200は、図2(a)に示された断面構造を各々有する。3本のマルチコア光ファイバ200は、光ファイバ結合用光学部品10Eの基板主面に沿った方向に並んで配置され、積層部113の一側面113aに接続(好ましくは接着剤による接着、又は融着)されている。そして、各マルチコア光ファイバ200において、2つのコア201それぞれと、光ファイバ結合用光学部品10Eの2つのコア121それぞれとが光学的に結合され、且つ、別の2つのコア201それぞれと、光ファイバ結合用光学部品10Eの2つのコア123それぞれとが光学的に結合される。
12本のシングルコア光ファイバ210は、図2(b)に示された断面構造を各々有する。12本のシングルコア光ファイバ210は、光ファイバ結合用光学部品10Eの基板主面に沿った方向に並んで配置され、積層部113の別の側面113bに接続(好ましくは接着剤による接着、又は融着)されている。これにより、12本のシングルコア光ファイバ210の各コア211と、光ファイバ結合用光学部品10Eの6つのコア21及び6つのコア23それぞれとが光学的に結合されている。
なお、第3実施形態と同様、各マルチコア光ファイバ200の端部には、接続用基板130が取り付けられている。また、12本のシングルコア光ファイバ210の端部には、2本ずつ組にして接続用基板140が取り付けられている。
本実施形態の光学モジュール1Bによれば、第2実施形態の光ファイバ結合用光学部品10Eを備えることによって、マルチコア光ファイバのコア数を確保しつつ、マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合できる。
本発明による光ファイバ結合用光学部品及び光学モジュール、並びにこれらの製造方法は、上述した各実施形態および各変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では光導波層を構成する材料の一例として石英系材料や樹脂(ポリマー)を例示したが、本発明に係る光ファイバ結合用光学部品は、これら以外にも様々な材料による光導波層に適用できる。
1A,1B…光学モジュール、10,10A〜10E…光ファイバ結合用光学部品、11…(第1の)基板、12…(第2の)基板、11a,12a…主面、13…積層部、13a…一側面、13b…別の側面、14…(第1の)光導波層、15…(第2の)光導波層、21,23…コア、22,24…オーバークラッド、40…接着剤、130,140,160…接続用基板、200…マルチコア光ファイバ、201…コア、202…クラッド、210…シングルコア光ファイバ、211…コア、212…クラッド。
Claims (9)
- マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合する光ファイバ結合用光学部品であって、
一又は複数のコアと、該一又は複数のコアを覆うクラッドとを各々有する複数の光導波層が積層されて成る積層部を備え、
前記積層部の一側面において、前記複数の光導波層の各コアの一端面が、当該光導波層から露出するとともに、前記マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置されており、
前記積層部の別の側面において、前記複数の光導波層の各コアの他端面が、当該光導波層から露出するとともに、各コアの前記一端面の間隔より広い間隔を空けて配置されていることを特徴とする、光ファイバ結合用光学部品。 - 前記積層部が、複数のコアを有する2つの前記光導波層が積層されて成り、
前記積層部の表面側に設けられた第1の基板と、
前記積層部の裏面側に設けられた第2の基板と
を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の光ファイバ結合用光学部品。 - 前記積層部の前記一側面において、積層方向と交差する方向における前記複数の光導波層それぞれの前記コアの前記一端面の位置が、前記複数の光導波層の相互において揃っていることを特徴とする、請求項2に記載の光ファイバ結合用光学部品。
- 前記積層部の前記一側面において、並んで取り付けられる複数の前記マルチコア光ファイバのコア配置に応じて、前記複数の光導波層の各コアの前記一端面が配置されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光ファイバ結合用光学部品。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の光ファイバ結合用光学部品と、
複数のコアと、該複数のコアを覆うクラッドとを有し、該複数のコアそれぞれと前記複数の光導波層の各コアとが光学的に結合されるように前記積層部の前記一側面に接続されたマルチコア光ファイバと、
単一のコアと、該単一のコアを覆うクラッドとを各々有し、該複数のシングルコア光ファイバの前記単一のコアそれぞれと前記複数の光導波層の各コアとが光学的に結合されるように前記積層部の前記別の側面に各々接続された複数のシングルコア光ファイバと
を備えることを特徴とする、光学モジュール。 - 所定方向に並んで配列された複数の溝を有する接続用基板を更に備え、
前記複数の溝に前記複数のシングルコア光ファイバが収められた状態で、前記複数のシングルコア光ファイバの各一端と、前記光ファイバ結合用光学部品の前記積層部の前記別の側面とが接続されていることを特徴とする、請求項5に記載の光学モジュール。 - マルチコア光ファイバとシングルコア光ファイバとを光学的に結合する光ファイバ結合用光学部品を製造する方法であって、
第1及び第2の基板それぞれの主面上に、一又は複数のコアと、該一又は複数のコアを覆うクラッドとを有する第1及び第2の光導波層それぞれを形成する工程と、
前記第1の基板上の前記第1の光導波層と、前記第2の基板上の前記第2の光導波層とを対向させて重ね合わせ、該第1及び第2の光導波層同士を接合させて積層部を形成する工程と
を備え、
前記積層部の一側面において、前記第1及び第2の光導波層の各コアの一端面を、当該光導波層から露出させるとともに、前記マルチコア光ファイバのコア配置に応じて二次元状に配置し、
前記積層部の別の側面において、前記第1及び第2の光導波層の各コアの他端面を、当該光導波層から露出させるとともに、各コアの前記一端面の間隔より広い間隔を空けて配置することを特徴とする、光ファイバ結合用光学部品の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の光ファイバ結合用光学部品を備える光学モジュールを製造する方法であって、
複数のコアと、該複数のコアを覆うクラッドとを有するマルチコア光ファイバの一端を、該複数のコアそれぞれと前記複数の光導波層の各コアとが光学的に結合されるように前記光ファイバ結合用光学部品の前記積層部の前記一側面に接続し、また、単一のコアと、該単一のコアを覆うクラッドとを各々有する複数のシングルコア光ファイバの各一端を、該複数のシングルコア光ファイバの前記単一のコアそれぞれと前記複数の光導波層の各コアとが光学的に結合されるように前記積層部の前記別の側面に各々接続することを特徴とする、光学モジュールの製造方法。 - 所定方向に並んで配列された複数の溝を有する接続用基板の該複数の溝に前記複数のシングルコア光ファイバを収めた状態で、前記複数のシングルコア光ファイバの各一端と、前記光ファイバ結合用光学部品の前記積層部の前記別の側面とを接続することを特徴とする、請求項8に記載の光学モジュールの製造方法。
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JP2010108365A JP2011237573A (ja) | 2010-05-10 | 2010-05-10 | 光ファイバ結合用光学部品、光学モジュール、光ファイバ結合用光学部品の製造方法、および光学モジュールの製造方法 |
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