JP2018036635A - 光部品、ファイバアレイモジュール及び受光モジュール並びに光部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、ファイバアレイから射出されたビームをレンズアレイでコリメートして送受信するモジュールにおいて、隣接する光学系の間でのクロストークを低下させることを目的とする。【解決手段】本開示は、予め定められた波長の光（例えば、光通信に用いられる赤外波長の光）を吸収する組成を有し、直線状の複数の貫通孔７１が所定平面ＰＣ内に所定間隔ｄｈで平行に形成され、複数の貫通孔７１の長手方向は、複数の貫通孔７１の一端７１Ａが配置されている面に対して傾斜していることを特徴とする光部品及びこれを備えるファイバアレイモジュール及び受光モジュールである。【選択図】図２

Description

本開示は、光部品及びこれを備えるファイバアレイモジュール及び受光モジュールに関する。

ＷＤＭ伝送用の受光モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の受光モジュールは、ファイバアレイから射出されたビームをレンズアレイでコリメートし、伝送路中の光をモニタするため、ビームの一部をフォトダイオードアレイで受光する。また、特許文献１の受光モジュールは、レンズアレイでコリメートされたビームの大部分をビームスプリッタバーでレンズアレイに反射し、光ファイバアレイへ戻す。

特許文献１のビームスプリッタバーは、所定の反射率を持ち、反射光と透過光に分岐し、透過光をフォトダイオードアレイに導く。

特開２００９−９３１３１号公報 特開平３−１３１８０３号公報

受光モジュールや送信モジュールなどのＷＤＭ伝送用の各種モジュールにおいては、小型化、集積化が求められている。モジュールを小型化及び集積化しようとすると、隣接する光学系の間でクロストークが生じやすくなる。一方で、アレイ化された各チャンネルに要求される伝送容量はますます増加するため、高いＳ／Ｎ比を確保するためにも隣接する光学系の間でのクロストークは避けなければならない。

そこで、本開示は、ファイバアレイから射出されたビームをレンズアレイでコリメートして送受信するモジュールにおいて、隣接する光学系の間でのクロストークを低下させることを目的とする。

本開示に係る光部品は、
長手方向の中心軸が予め定められた所定平面内に並列に配置され、前記長手方向の一端から他端へ光を導波する複数の透明体と、
前記透明体の側面を覆うことによって前記複数の透明体を保持し、前記一端から入射された入射光が前記透明体の前記側面から漏洩した漏洩光を吸収する吸収体と、
を備える。

本開示に係るファイバアレイモジュールは、
本開示に係る光部品と、
１つの前記貫通孔に対して２本の光ファイバを有し、各光ファイバの長手方向の中心軸が前記所定平面内に並列に配置されているファイバアレイと、
前記２本の光ファイバごとに１つのレンズを有し、各々の前記レンズが前記２本の光ファイバからの光を前記レンズごとに定められた反射面の一点に集光する第１レンズアレイと、
各々の前記レンズの前記反射面を形成し、前記レンズアレイを透過した透過光の一部を透過し、前記透過光の一部を反射する反射部と、
前記複数の貫通孔の前記他端から出射された各光を前記貫通孔ごとに定められた点に集光する第２レンズアレイと、
を備える。
ここで、前記貫通孔にマルチモードＧＩ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）ファイバを配置し、前記第２レンズアレイを省略してもよい。この場合、前記光部品は、マルチモードＧＩファイバで定められた集光点に集光する。

本開示の受光モジュールは、本開示に係るファイバアレイモジュールと、受光素子アレイと、を備える。

本開示に係る光部品の製造方法は、
赤外光を吸収する組成を有する平板状の第１の部材の平坦面に、直線状の複数の溝を所定間隔で平行に形成する工程と、
前記複数の溝を覆う前記第１の部材と同じ組成を有する平板状の第２の部材を、前記平坦面上に塗布した紫外線硬化性樹脂を用いて固着する工程と、
前記第２の部材が固着された前記第１の部材を、前記複数の溝を横断するように切断して光部品を切り出す工程と、
を順に有する。

なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。

本開示によれば、ファイバアレイから射出されたビームをレンズアレイでコリメートして送受信するモジュールにおいて、隣接する光学系の間でのクロストークを低下させることができる。

代表的な赤外線吸収ガラスの分光透過率。 本開示の第１の実施形態に係る光部品の一例を示す。 本開示の第１の実施形態に係る光部品の製造工程の一部を示す。 本開示の第１の実施形態に係る光部品の切断行程を示す。 本開示の第２の実施形態に係る光部品の一例を示す。 本開示の第２の実施形態に係る光部品の製造工程の一部を示す。 本開示の第３の実施形態に係る光部品の一例を示す。 本開示の第３の実施形態に係る光部品の製造工程の一部を示す。 本開示の第４の実施形態に係るファイバアレイモジュールの一例を示す。 本開示の第４の実施形態に係る受光モジュールの一例を示す。 本開示の第５の実施形態に係るファイバアレイモジュールの一例を示す 本開示の第５の実施形態に係る受光モジュールの一例を示す。 本開示の第６の実施形態におけるファイバアレイのｚ方向からみた接続面の一例を示す。 本開示の第６の実施形態における受光モジュールのｘ方向からみた構成の一例を示す。 第４の実施形態に係るファイバアレイとレンズアレイの拡大図の一例を示す。 第４の実施形態に係るファイバアレイモジュールの他の一例を示す。 第４の実施形態に係る受光モジュールの他の一例を示す。 第４の実施形態に係るファイバアレイモジュールの他の一例を示す。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

まず、本開示の特徴であり、基礎となる光部品の材料について述べる。本開示では、材料として、赤外線吸収ガラスと呼ばれているものを用いる。本開示に係る赤外線吸収ガラスは、光通信に用いられる赤外波長を吸収する。光通信に用いられる赤外波長としては、例えば、１２６０ｎｍ〜１６２５ｎｍが例示できる。

図１は、Ｓｃｈｏｔｔ社製品赤外線吸収ガラス、品名ＫＧ−１５の分光透過率曲線である（厚さ３ｍｍ）。同様の特性を示すものとして、五鈴精工ガラス製、ＩＳＫ１６７、ＨＯＹＡ製、ＨＡ１５も同様の特性である。

図１に明らかなように、９００ｎｍ以上の波長で高い吸収性を示す。光通信波長帯では、１００％光は吸収される。この赤外吸収特性は、本開示の着眼点の一つであるが、もう一つ重要で有用な特性が観られる。それは、紫外域にわたる可視光領域で透明なことである。そのため、部材として使用したときに、ＵＶ硬化樹脂が使えることである。このことより、ファイバアレイのＶ溝板及び上板として用いれば、材質的には同じ酸化物ガラスであり、従来とほぼ同様の工程で作製できる。熱膨張係数も従来の良く使用されている材料であるテンパックスガラスの３．３×１０^−６／ｋに対して、赤外線吸収ガラスのそれは、５．４×１０^−６／ｋであり、極めて近い値であることもこの材料を適用しやすくしている。

次に、材料の成分について述べる。本開示において挙げたガラスは、材料の視点からは、リン酸塩ガラスと呼ばれるものである。そのガラス成分および組成は、Ｐ_２Ｏ_５６５ｗｔ％〜７５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３５ｗｔ％〜１５ｗｅｔ％、Ｂ_２Ｏ_３５ｗｔ％〜１０ｗｔ％に、アルカリ土類酸化物と、吸収特性の主因である鉄、コバルト、ニッケルイオンをもたらす微量のこれらの酸化物から成る。

（第１の実施形態）
図２に、本実施形態に係る光部品の一例を示す。本実施形態に係る光部品に相当する遮光板７は、光通信に用いられる赤外波長の光を吸収する組成を有し、直線状の複数の貫通孔７１が所定の平面Ｐ_Ｃ内に所定間隔ｄ_ｈで平行に形成されている。これにより、遮光板７が、間隔ｄ_ｈのアレイ光を複数の貫通孔７１に通過させ、貫通孔７１の内壁面に入射する散乱光を吸収する。貫通孔７１の内壁面に入射する光はクロストークの原因となる散乱光であるため、本実施形態に係る遮光板７は、クロストークの原因となる散乱光を除去することができる。

ここで、複数の貫通孔７１の長手方向は、複数の貫通孔７１の一端７１Ａが配置されている面の法線に対し、角度φで傾斜していることが好ましい。角度φは、後述するレンズアレイを透過した透過光の部分透過膜４における反射角であるとともに、透過光の出射角である。

次に、図３及び図４を参照しながら、本実施形態の製造方法について述べる。本実施形態の製造方法は、溝形成工程と、固着行程と、分離工程と、を順に有する。
溝形成工程では、第１の部材として機能する溝板７２を用意する。溝板７２は、赤外光を吸収する組成を有する平板上のものであり、例えば、厚さ１．１５ｍｍの赤外線吸収ガラス板である。溝板７２は通常よく使用されるボロシリケートガラスと何ら変わりない工程を適用できる部材が好ましい。

溝形成工程では、溝板７２の平坦面７２ｂに、直線状の複数の溝７２ａを所定間隔ｄ_ｈで平行に形成する。所定間隔ｄ_ｈは、例えば、５００μｍピッチである。溝７２ａの形成は、例えば、±２０μｍ程度の寸法精度で加工の可能なガラス加工ダイシングが例示できる。この場合、溝板７２を加工台にワックス固定して、刃厚み３００μｍ、粗さ８００番のＳｉＣブレードで幅×深さ該３００μｍ×３００μｍの溝７２ａを５００μｍピッチで形成する。

固着行程では、平坦面７２ｂ上に紫外線硬化樹脂であるＵＶ接着剤７６を塗布し、その上部に上板７３を載せ、溝板７２と上板７３をＵＶ接着剤７６で硬化固定する。これにより、直線状の複数の貫通孔７１が所定平面Ｐ_Ｃ内に所定間隔ｄ_ｈで平行に形成される。ここで、上板７３は、例えば、厚さ０．８５ｍｍの平板である。上板７３は、光通信に用いられる赤外波長の光を吸収する組成を有し、溝板７２と同じ組成を持つことが好ましい。

分離工程では、図４に示すように、上板７３が固着された溝板７２を、複数の溝すなわち貫通孔７１を横断するように切断して遮光板７を切り出す。このとき、貫通孔７１の一端７１Ａが配置されている面の法線に対し、貫通孔７１の長手方向が角度φで傾斜するように、各遮光板７を切り出す。これにより、本実施形態に係る製造方法は、溝板７２と上板７３の部材を、複数の溝７２ａを横断するように切断することで、図２上図のような３００μｍ角の貫通孔７１が５００μｍピッチで並んだ外形厚み２ｍｍの遮光板７を作製することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光部品は、間隔ｄ_ｈのアレイ光を複数の貫通孔７１に通過させ、クロストークの原因となる散乱光を除去することができる。このため、後述するファイバアレイ１から射出されたビームをレンズアレイ２でコリメートして送受信するモジュールにおいて、隣接する光学系の間でのクロストークを低下させることができる。

（第２の実施形態）
図５に、本実施形態に係る光部品の一例を示す。本実施形態に係る光部品に相当する遮光板７は、貫通孔７１に透明ガラスロッド７４が配置されている。透明ガラスロッド７４は、光通信に用いられる赤外波長を透過する透明体である。

貫通孔７１が中空状態である場合、貫通孔７１の中に塵埃が入り込む可能性がある。本実施形態では、貫通孔７１を透明ガラスロッド７４で埋めることで、貫通孔７１への塵埃混入のおそれを無くすことができる。透明ガラスロッド７４としては、第１の実施形態で述べた３００μｍ角の矩形の貫通孔７１の場合には、３００μｍφのダミーファイバ（コア無し）等を使用すればよい。

図６に、本実施形態の製造方法の一例を示す。本実施形態では、固着工程において、図６に示すように、ＵＶ接着剤７６を溝７２ａに塗布した後、溝７２ａに透明ガラスロッド７４を配置し、その上から溝７２ａがＵＶ接着剤７６で満たされるようにＵＶ接着剤７６をさらに塗布する。その後、上板７３を載せ、溝板７２と上板７３をＵＶ接着剤７６で硬化固定する。分離工程及びその他の製造工程については、第１の実施形態と同様である。

本実施形態に係る光部品は、間隔ｄ_ｈのアレイ光を複数の透明ガラスロッド７４に通過させ、クロストークの原因となる散乱光を除去することができる。このため、後述するファイバアレイ１から射出されたビームをレンズアレイ２でコリメートして送受信するモジュールにおいて、隣接する光学系の間でのクロストークを低下させることができる。また、貫通孔７１を透明ガラスロッド７４で埋めることで、貫通孔７１への塵埃混入を防ぐことができる。

（第３の実施形態）
図７に、本実施形態に係る光部品の一例を示す。本実施形態に係る光部品に相当する遮光板７は、貫通孔７１に埋め込み光ファイバ７５が配置されている。本実施形態では、貫通孔７１を埋め込み光ファイバ７５で埋めることで、吸収材で挟まれたマイクロレンズアレイが構成できる。これをアレイ型素子に適用すれば、光の伝搬中にクロストークの原因となる散乱光を吸収することが可能であり、クロストークの抑制に有効である。

本実施形態に用いる埋め込み光ファイバ７５としては、グレーデットインデックスファイバ（以下ＧＩファイバ）が有用である。このとき、埋め込み光ファイバ７５の蛇行ピッチＬｐは、
（数１）
Ｌｐ＝πＤｎ／ＮＡ （１）
であらわされる。ここで、Ｄは埋め込み光ファイバ７５のコア径、ｎはコア中心屈折率、ＮＡは埋め込み光ファイバ７５の開口数である。

例えば、市販の６２．５ＧＩファイバを用いる場合、コア径Ｄは６２．５μｍ、コア中心屈折率ｎは該１．４５、ＮＡは０．２８であるから、蛇行ピッチＬｐは１０１６μｍとなり、これの１／４の長さ以下が屈折率分布型レンズとして機能することになる。焦点距離は長さで調整でき、ファイバ長さが短いほど、焦点距離は長くなる。

図４及び図８に本実施形態の製造方法の一例を示す。本実施形態では、溝形成工程において、図８に示すように溝板７２の平坦面７２ｂに、複数のＶ溝である溝７２ａを所定間隔ｄ_ｈで平行に形成する。溝７２ａの形成は、例えば、±１μｍ程度以下の寸法精度で加工の可能な６０度Ｖ溝スライサーもしくはダイシングソーが例示できる。

その際溝７２ａの幅Ｗは、埋め込み光ファイバ７５の溝板７２からの背出し量をｄ_７として
（数２）
Ｗ＝２（Ｒ√３−ｄ_７／√３） （２）
となるようにすればよい。

固着工程において、溝７２ａに埋め込み光ファイバ７５を配置し、その上から上板７３をかぶせて治具で固定し、端部から表面張力でＵＶ接着剤を吸い込ませて塗布する。その後、溝板７２と上板７３をＵＶ接着剤７６で硬化固定する。

分離工程において、図４に示すように、上板７３が固着された溝板７２を所定の長さＬ_７に切り出す。これにより、赤外線吸収ガラスで保持されたファイバアレイを作製することができる。このとき、所定の長さＬ_７は埋め込み光ファイバ７５の蛇行ピッチＬｐ以下であることが好ましい。例えば、６２．５ＧＩファイバを埋め込み光ファイバ７５として用いた場合は、所定の長さＬ_７を６２．５ＧＩファイバの蛇行ピッチＬｐの１０１６μｍ以下として切り出すことが好ましい。

実施形態１及び２と同様に、本実施形態に係る光部品は、間隔ｄ_ｈのアレイ光を複数の埋め込み光ファイバ７５に通過させ、クロストークの原因となる散乱光を除去することができる。このため、ファイバアレイから射出されたビームをレンズアレイでコリメートして送受信するモジュールにおいて、隣接する光学系の間でのクロストークを低下させることができる。

（第４の実施形態）
図９に、本実施形態に係るファイバアレイモジュールの一例を示す。図９に示すファイバアレイモジュールは、ファイバアレイ１と、レンズアレイ２と、部分透過膜４と、第１の実施形態〜第２の実施形態で説明した遮光板７と、レンズアレイ９と、を備える。レンズアレイ２は第１レンズアレイとして機能し、レンズアレイ９は第２レンズアレイとして機能する。

図１０に、本実施形態に係る受光モジュールの一例を示す。図１０に示す受光モジュールは、図９に示すファイバアレイモジュールと、受光素子アレイ８と、を備える。

本実施形態の適用領域は、例えば、波長１．５５μｍ帯光通信システムである。同モジュールは、図の左側から、ファイバアレイ１、レンズアレイ２、部分透過膜４、本開示による遮光板７、レンズアレイ９、および受光素子アレイ８を備える。図１０に示す受光モジュールは、４アレイ光タップモニタモジュールとして用いることができる。

図９及び図１０に示したファイバ間隔ｄ_ｆをはじめとする諸パラメータは、ファイバアレイ間隔ｄ_ｆ：２５０μｍ、レンズアレイ２、９のガラス屈折率：１．５０１、反射角φ：５度、等である。

まずモジュールの動作、機能について説明する。ファイバアレイ１は、１つの貫通孔７１に対して２本の光ファイバ１１Ａ及び１１Ｂを有し、各光ファイバ１１Ａ及び１１Ｂの長手方向の中心軸が所定平面Ｐ_Ｃ内に並列に配置されている。レンズアレイ２は、２本の光ファイバ１１Ａ及び１１Ｂごとに１つのレンズを有し、各々のレンズが２本の光ファイバ１１Ａ及び１１Ｂからの光をレンズごとに定められた部分透過膜４の反射面の一部に集光する。部分透過膜４は、各々のレンズの反射面を形成し、レンズアレイ２に入射した入射光の一部を透過し、残る大部分を反射する。

第１の光ファイバ１１Ａからレンズアレイ２に入射した光線は、その９５％が部分透過膜４で反射角φ（５度）で反射して第２の光ファイバ１１Ｂに入射し、入射光強度の５％をタップされて本線に戻る。５％強度のタップ光は、後段はレンズと同じ屈折率のガラスロッドになっており、上記反射角φと同じ出射角φ（５度）で出射していく。部分透過膜４の後段には、タップ光同士の混合によるクロストーク低下を防止するため、前述した図５、図６に示すような透明ガラスロッド７４が埋め込まれたタイプの遮光板７が設置されている。

遮光板７は第１レンズ゛アレイ２と外形を合わせた寸法になっており、タップ光の光路に対応して配置されたアレイ状の透明ガラスロッド７４を持つ。遮光板７では、部分透過膜４を透過したアレイ光は、透明ガラスロッド７４が埋設された複数の貫通孔７１の一端７１Ａに入射し、透明ガラスロッド７４中を伝搬して複数の貫通孔７１の他端７１Ｂから出射する。

遮光板７の後段には、第１レンズ゛アレイ２と同じものであるレンズアレイ９がレンズアレイ２とは向きを逆にして設置されている。レンズアレイ９は、複数の貫通孔７１の他端７１Ｂから射出された各光を貫通孔７１ごとに定められた点に集光する。この点に、光機能素子を設置すればよい。レンズアレイ９は、後段の受光素子アレイ８の受光面に貫通孔７１中に埋設された透明ガラスロッド７４を伝搬してきて回折効果で広がったタップ光ビームを受光素子８１の受光面に集光させることができる。受光素子アレイ８に備わる各受光素子８１は、レンズアレイ９で集光された各光を受光する。

以下に上記の各構成要素について述べる。
ファイバアレイ１：ファイバアレイ１は、２５０μｍ間隔８アレイの波長１．３／１．５５μｍシングルモードテープファイバをファイバ部材として用いた。これをテンパックスガラスで１ｍｍ厚の６０度のＶ溝を有する溝板７２に整列させて１ｍｍ厚の上蓋をかぶせ、ＵＶ接着剤で固定、端面研磨して接続用ファイバアレイ１を作製した。アレイ間隔は用いたテープファイバと同じ２５０μｍである。ファイバ光軸は図９及び図１０にてｚ方向であり、他素子との接続端面は、ｘ軸に平行で、端面反射による戻り光を低減させるため、ｙ軸方向とは８度斜めになるように設定されている。なお、光ファイバ光軸に対するコア端面の角度は、８度に限定されるものではない。８度斜め端面表面は波長１．５５μｍにたいするＡＲコートが施されている。全幅は４ｍｍである。

レンズアレイ２：屈折率は波長１．５５μｍで１．５０１のボロシリケート系ガラスから成っており、厚み１３５８μｍ（ｚ方向）の平板状ガラス上面、４０００×２０００μｍ（ｘ×ｙ）の中央部にアレイ間隔５００μｍで非球面の凸面２３が形成されている。隣接凸面２３の間は１μｍの平坦部が設けられており、平坦部からの凸量であるサグ量は、６９μｍである。

レンズアレイ２のｘ方向両端部には、レンズモールド加工時に一体で成形されたスペーサ２２が設置されている。スペーサ２２は台形の凸部であり、その表面はファイバアレイ１の８度斜め端面に合わせた角度となっており、その面積は例えば片側該１×１．５ｍｍ（ｘ×ｙ）である。スペーサ２２の高さは光軸位置で所定の凸側焦点距離（ここでは９４７．３μｍ）になるように設定されていることが好ましい。

ここで、図１５を参照しながら、スペーサ２２の角度について説明する。光ファイバ１１の光軸でもあるｚ軸に対する光ファイバ１１のコア端面の法線Ｌ_ｎの角度をθ_１、光ファイバ１１のコア端面から空気層３に出射する光の中心光のコア端面法線Ｌ_ｎに対する角度をθ_２とした場合、角度θ_１と角度θ_２は、スネルの法則より、以下の関係を満たす。
（数５１）
θ_２＝ｓｉｎ^−１（ｓｉｎ（θ_１）ｎ_ｆ／ｎ_ｖ） （５１）

ここでｎ_ｆは光ファイバ１１の伝搬光の透過屈折率である。このため、ｎ_ｆが１．４４５、空気層３の屈折率ｎ_ｖが１であり、角度θ_１が８度に設定されている場合、角度θ_２は１１．６度となる。光ファイバとレンズ系間の光結合が最も高い効率となるのは、光ファイバ１１からの出射光がレンズ面と垂直になる場合である。この場合、図１５に明らかなように、スペーサ２２のレンズ側平坦面２２Ｂとファイバアレイ側の斜め端面２２Ａの角度、すなわちスペーサ２２の傾斜角度もまたθ_２に等しく１１．６度となる。見方を変えれば、スペーサ２２の角度θ_２は、光ファイバ１１の端面の角度θ_１（８度）に加え、空気層３での光ファイバ光軸（ｚ軸）からの屈折角度（３．６度）を合算した角度となる。

レンズアレイ２の平坦面２１には、入射角φを５度に設定した部分透過膜４が付着されている。その反射／透過割合は、９５％／５％であることが好ましく、その材質としては、例えば、イオンビームアシスト蒸着法によるＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２多層膜が例示できる。

遮光板７：遮光板７は、外形４０００×２０００×１０００μｍの方形の赤外線吸収ガラスから成っている。その中央部には、図９及び図１０に示すように、タップ光の光路に合わせて、ｘｚ面に平行で、ｚ軸方向と反射角φと同じ５度の角度をなす３００μｍ角の貫通孔７１があけられていて、そこに該３００μｍ径のレンズアレイと同じガラスから成る透明ガラスロッド７４が埋め込まれている。ｘ方向アレイピッチはレンズアレイ２と同じ５００μｍである。タップ光のビーム径が２３０μｍである場合、遮光板７の貫通孔７１の壁に接触することなく伝搬するが、前段のレンズアレイ２や部分透過膜４での反射透過で発生した構造不整による乱反射成分は、この遮光板７で阻止されて、受光素子アレイ８に達してクロストークになるのを防止する。

レンズアレイ９：ここでは、レンズアレイ９はレンズアレイ２と同じものを使用している。通常、受光素子８１の受光面はパッケージ表面から１ｍｍ程度離れているため、レンズアレイ９と受光素子アレイ８の間に焦点距離調整樹脂９１を挿入してレンズアレイ２より長焦点化し、受光素子アレイ８中の受光素子８１の受光面内に集光されるようにしている。レンズアレイ９がレンズアレイ２と向きが反対であるのは、焦点距離調整樹脂９１でレンズアレイ９と受光素子アレイ８の間を満たすためである。

受光素子アレイ８：受光素子８１は、例えば、受光径８０μｍ、５００μｍピッチ４アレイのＩｎＧａＡｓホトダイオードアレイである。ダイオードアレイは封止されており、パケージ表面から受光素子８１の受光部までの距離は該１ｍｍである。図１０に示す側面図から判るように、受光素子アレイ８は、ｚ軸方向である光軸より傾けてレンズアレイ９に接続されている。

図９及び図１０の側面図に示すように、ファイバアレイ１から受光素子アレイ８まで接続界面は全て斜めに保たれており、反射戻り光を防ぐ構造となっている。

組み立て工程：工程は３工程から成る。
第１の工程は、ファイバアレイ１とレンズアレイ２との接続である。これは、光ファイバ導波路接続装置にて、ファイバアレイ１の両端である光ファイバ１１Ａ−１及び光ファイバ１１Ａ−４から調芯光を入射し、光ファイバ１１Ｂ−１、光ファイバ１１Ｂ−４からの光をモニタしながら２軸調芯固定するという通常のファイバ導波路接続と同様の工程で接続した。接続箇所はスペーサ２２とファイバアレイ１間である。
第２の工程は、遮光板７、レンズアレイ９、および受光素子アレイ８の接続である。これらの接続は、顕微鏡下に受光素子アレイ８、レンズアレイ９、遮光板７の順に置き、遮光板７の貫通孔７１から受光素子８１の受光面が見えるように、ビジュアルアラインメント法で調芯し、接着剤固定する。
第３の工程は、ファイバアレイ１の付いたレンズアレイ２と受光素子アレイ８とレンズアレイ９の付いた遮光板７とを、光ファイバ１１Ａ−１と、光ファイバ１１Ａ−４に調芯光を入射させ、受光素子アレイ８の出力をモニタしながら接続固定する。

特性：作製した４ｃｈタップモニタモジュールの波長１．５５μｍでの特性は、挿入損失０．４〜０．５ｄＢ、反射減衰量４６ｄＢ以上、受光感度５０〜６０ｍＡ／Ｗであった。隣接クロストークも４５ｄＢ以上であった。

図１６に、本実施形態に係るファイバアレイモジュールの別形態を示す。図１６に示すファイバアレイモジュールは、ファイバアレイ１の端面にＡＲ板１０１が貼り付けられており、また図９に示す遮光板７及びレンズアレイ９に代えて、第３の実施形態で説明した遮光板７を備える。

ＡＲ板１０１は、光ファイバの等価屈折率にほぼ等しい屈折率の透明薄板の片側にＡＲ膜を付着せしめたものである。ファイバアレイ１の端面に直接ＡＲ膜を形成することが困難な場合に、ファイバアレイ１の端面に、ＡＲ板１０１のＡＲ膜の形成されていない面を接着面として両者と屈折率のほぼ等しい透明接着剤で貼り付けて用い、直接的ＡＲコートと同等の効果を得るものである。

図１７に、本実施形態に係る受光モジュールの別形態を示す。図１７に示す受光モジュールは、図１６に示すファイバアレイモジュールと、受光素子アレイ８と、を備える。受光素子アレイ８に備わる各受光素子８１は、遮光部品７で集光された各光を受光する。

遮光部品７は、埋め込み光ファイバとして複数のＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４を有する。遮光部品７はレンズアレイ２と外形を合わせた寸法になっており、その中央部にタップ光路に合わせてＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４が配置されている。ＧＩファイバ１７４は、２枚のＶ溝板で挟持することによって固定されていることが好ましい。部分透過膜４１から透過された各々の平行光が異なるＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４の一端に入射される。そして、ＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４の他端から出射する各光をＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４ごとに定められた点Ｐ９−１〜９−４に集光する。この点に、受光素子８１の受光面が配置される。

ＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４の長さ及び屈折率分布は任意である。例えば、図１６及び図１７に示すように、部分透過膜４から等しい距離に受光素子８１が配置される場合、屈折率分布及び長さの等しいＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４を用いる。また、ＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４の長さによっては、レンズ厚が厚い方が近くに焦点を結び、レンズ厚が薄い方が遠くに焦点を結ぶ。このため、図１８に示すようにＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４の長さを変えることにより、部分透過膜４から点Ｐ９−１〜９−４までの距離を変え、受光素子８１の間隔ｄｐを調整することができる。なお、ＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４の長さを変えることに代えて、またはこれと組み合わせて、ＧＩファイバ１７４−１〜１７４−４の屈折率分布を変えてもよい。

（第５の実施形態）
図１１に、本実施形態に係るファイバアレイモジュールの一例を示す。図１１に示すファイバアレイモジュールは、ファイバアレイ１と、レンズアレイ２と、部分透過膜４と、第１の実施形態〜第２の実施形態で説明した遮光板７と、レンズアレイ９と、を備える。レンズアレイ２は第１レンズアレイとして機能し、レンズアレイ９は第２レンズアレイとして機能する。

図１２に、本実施形態に係る受光モジュールの一例を示す。図１２に示す受光モジュールは、図１１に示すファイバアレイモジュールと、受光素子アレイ８と、を備える。

本実施形態の適用領域は、例えば、波長１．５５μｍ帯光通信システムである。同モジュールは、図の左側から、ファイバアレイ１、レンズアレイ２、部分透過膜４及びガラス基板４２、本開示による遮光板７、レンズアレイ９、および受光素子アレイ８を備える。図１２に示す受光モジュールは、４アレイ光タップモニタモジュールとして用いることができる。

図１１及び図１２に示したファイバ間隔ｄ_ｆをはじめとする諸パラメータは、ファイバアレイ間隔ｄ_ｆ：２５０μｍ、レンズアレイ２、９のガラス屈折率：１．５０１、反射角φ：８度、等である。

まずモジュールの動作、機能について説明する。ファイバアレイ１は、1つの貫通孔７１に対して２本の光ファイバ１１Ａ及び１１Ｂを有し、各光ファイバ１１Ａ及び１１Ｂの長手方向の中心軸が所定平面Ｐ_Ｃ内に並列に配置されている。レンズアレイ２は、２本の光ファイバ１１Ａ及び１１Ｂごとに１つのレンズを有し、各々のレンズが２本の光ファイバ１１Ａ及び１１Ｂからの光をレンズごとに定められた部分透過膜４の反射面の一点に集光する。部分透過膜４は、各々のレンズの反射面を形成し、レンズアレイ２を通過した透過光の一部を透過し、残る大部分を反射する。

第１の光ファイバ１１Ａからレンズアレイ２に入射した光線は、その９５％が部分透過膜４で反射角φ（８度）で反射して第２の光ファイバ１１Ｂに入射し、入射光強度の５％をタップされて本線に戻る。５％強度のタップ光は、後段はガラス基板４２を経た後、空気層になっており、上記反射角φと同じ出射角φ（８度）で出射していくわけであるが、ガラス基板４２の後段には、空間を伝わるタップ光同士の混合によるクロストーク低下を防止するため、前述した図２、図３に示すような貫通孔７１の空いた遮光板７が設置されている。

遮光板７はレンズアレイ２と外形を合わせた寸法になっており、その中央部にタップ光の光路に合わせて該ビーム径の貫通孔７１があけられている。遮光板７では、部分透過膜４を透過したアレイ光が複数の貫通孔７１の一端７１Ａに入射し、貫通孔７１中を通過して、複数の貫通孔７１の他端７１Ｂから出射する。

遮光板７の後段には、レンズアレイ２と同じものであるレンズアレイ９がレンズアレイ２とは向きを同じにして設置されている。レンズアレイ９は、複数の貫通孔７１の他端７１Ｂから出射された各光を貫通孔７１ごとに定められた点に集光する。レンズアレイ９は、後段の受光素子アレイ８の受光面に貫通孔７１中を伝搬してきて回折効果で広がったタップ光ビームを受光素子８１の受光面に集光させることができる。受光素子アレイ８に備わる各受光素子８１は、レンズアレイ９で集光された各光を受光する。

以下に上記の各構成要素について第４の実施形態に重複しないところを述べる。
ファイバアレイ１：第４の実施形態とは異なり、８度斜め端面表面にＡＲコートは施されていない。なお、光ファイバ光軸に対するコア端面の角度が８度に限定されないのは第４の実施形態と同様である。
レンズアレイ２：屈折率は波長１．５５μｍで１．５０１のボロシリケート系ガラスから成っており、ｘｙ面に平行なレンズ保持面上の中央部に、アレイ間隔５００μｍで凸面２３が前記第４の実施形態とは逆にｚ軸のプラス方向を向いて形成されている。凸面２３の間は１μｍの平坦部が設けられており、平坦部からの凸量であるサグ量は例えば７５μｍである。

レンズアレイ２のｘ方向両端部には、レンズモールド加工時に一体で成形されたスペーサ２２が設置されている。スペーサ２２は台形の凸部であり、台形凸部の表面はレンズ保持面と平行になっており、その面積は片側該１×１．５ｍｍ（ｘ×ｙ）である。スペーサ２２の高さは光軸位置で所定の凸側焦点距離（ここでは８８９．４μｍ）になるように設定されている。

レンズアレイ２の平坦面２１は、ファイバアレイ１の端面に平行で、ｙ軸に対して斜めとなっており、この斜め平坦面２１のレンズ凸面２３頂点からのｚ方向距離が凹側焦点距離ｆ_ｃ＝１３４２μｍとなるように設定されている。

部分透過膜４及びガラス基板４２：本構成では、部分透過膜４はレンズアレイ２とは別個の透明なガラス基板４２で但し同一屈折率を持つものに付着せしめられている。両面が平行で透明なガラス基板４２上には、入射角φを８度に設定した部分透過膜４が付着せしめられている。その反射／透過割合は、９５％／５％であることが好ましく、その材質としては、例えば、イオンビームアシスト蒸着法によるＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２多層膜が例示できる。

遮光板７：遮光板７は、外形４０００×２０００×１０００μｍの方形の赤外線吸収ガラスから成っている。その中央部には、図１１及び図１２に示すように、タップ光の光路に合わせて、ｘｚ面に平行で、ｚ軸方向と反射角φと同じ８度の角度をなす３００μｍ角の貫通孔７１があけられている。ｘ方向アレイピッチはレンズアレイ２と同じ５００μｍである。タップ光のビーム径が２１４．６μｍである場合、遮光板７の貫通孔７１の壁に接触することなく伝搬するが、前段のレンズアレイ２や部分透過膜４での反射透過で発生した構造不整による乱反射成分は、この遮光板７で阻止されて、受光素子アレイ８に達してクロストークになるのを防止する。

図１１及び図１２の側面図に示すように、ファイバアレイ１から受光素子アレイ８まで接続界面が全て斜めに保たれており、反射戻り光を防ぐ構造となっている。

組み立て工程：前記した第４の実施形態と異なる点は、第１の工程にてまずレンズアレイ２とガラス基板４２上に付着せしめられた部分透過膜４を接続しておくことである。これは、部分透過膜４及びそのガラス基板４２はただの一様な平板であるので調芯作業は不要で、型合わせ作業のみで接続できる。他は前記した第４の実施形態と同様である。

特性：作製した４ｃｈタップモニタモジュールの波長１．５５μｍでの特性は、挿入損失０．４〜０．５ｄＢ、反射減衰量４６ｄＢ以上、受光感度５０〜６０ｍＡ／Ｗであった。隣接クロストークも４５ｄＢ以上であった。第４の実施形態と同様であった。

（第６の実施形態）
前述の実施形態では１次元配列のアレイであったが、２次元アレイも可能である。その場合、ファイバアレイモジュールがｙ方向に並列に配列される。

その際に一番問題となるのが、ファイバアレイであるが、ファイバアレイ１は、特許文献２の特開平３−１３１８０３によってできる。そのｚ方向からみた接続面を図１３に示す。図１３に示すファイバアレイ１は、ファイバアレイ用の６０度のＶ溝１４を施したＶ溝板１３−２〜１３−５を備える。Ｖ溝板１３−２〜１３−５には、Ｖ溝１４のアレイの両脇に、位置合わせ溝１５−１、１５−２が設けられている。そして、このＶ溝板１３−２〜１３−５の裏面にも表面側と同じｘ方向位置に位置合わせ溝１５−３、１５−４が形成されている。位置合わせ用光ファイバ１２は、図に示す光ファイバ１１Ａ，１１Ｂと同じものを使用すればよい。

その場合、Ｖ溝１４の開口幅は前述した式（２）で与えられるＷとなり、位置合わせ溝１５の開口幅Ｗ_１５は
（数３）
Ｗ_１５＝（２Ｒ−ｄ_７）／√３ （３）
と設定すればよい。そうすれば、位置合わせ溝１５に丁度位置合わせ用光ファイバ１２が勘合したときに、上板によって導波用光ファイバ１１が上板で押さえられることになる。ここで、Ｒは光ファイバの半径、ｄ_７は図８における説明で前述したファイバ背出し量である。本実施形態では、ｄ_７を２０μｍとしたので、式（２）、（３）に従ってＷ＝１９３μｍ、Ｗ_１５＝６１μｍとした。

位置合わせ溝１５−１，１５−２，１５−３，１５−４は、Ｖ溝板の表裏でｘ方向位置が一致している必要があるが、表裏の位置合わせは、スライサーやダイシングソーなどの溝加工装置において、溝形成位置観察鏡筒の上下ピント合わせ軸の加工面に対する垂直度を事前に調整しておけばよい。かくしてテンパックスガラスで作製した８×４ファイバアレイのｘ方向ピッチは２５０μｍ、ｙ方向ピッチは１ｍｍである。これにより、ｘ方向５００μｍピッチ、ｙ方向１ｍｍピッチの４×４アレイのファイバアレイモジュール及び受光モジュールを作製することができる。

ここで、ファイバアレイ１は、図１４の側面図に示すように、ファイバコア付近だけの部分斜め加工を施すことが好ましい。もし、アレイの端面全面にわたって斜めにすると、レンズアレイ２以下後段のすべての部品の２次元アレイ化が格段に困難になるためである。加工にはデュアルヘッドダイシングソーを用いることができる。これは、ダイシングヘッドを縦列に二機備えているものであり、１回の工程で異なる２種のブレードを用いて連続加工できる装置である。

ファイバアレイ１以外のレンズアレイ２，９や遮光板７、および受光素子アレイ８の２Ｄアレイ化も行い、いずれもｘ方向５００μｍピッチ、ｙ方向１ｍｍピッチで４×４アレイである。作製した４×４タップモニタモジュールの側面図を図１４に示す。外観は、上面図は図１０と全く同様であり、側面図では、ｙ方向に積み重ねられたような形態となっている。

以上述べた実施形態から本開示の光部品には以下の利点があることが判る。
１）吸収性の材料を用いるので、光部品内の散乱光を単に遮蔽するだけでは防ぎきれない迷光によるクロストークの劣化を防止できる。
２） 熱膨張係数（−３０〜７０℃）が５．４×１０^−６／ｋと小さいので、光ファイバやシリコン、テンパックスガラスなど光通信用部品に多用される部材との整合性もよい。
３）化学的にも安定で耐候性もある。また、通常の水冷却によるガラス加工工程が適用できる。
４）３５０ｎｍ付近のＵＶ光に対してよい透過性を示すので、接着等にＵＶ硬化樹脂が使える。
これらのことから、アレイ化された光通信用デバイスの高性能化、ひいては経済化に資すること大であるのは明らかである。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

１：ファイバアレイ
１１、１１Ａ、１１Ａ−１、１１Ａ−１１、１１Ａ−１２、１１Ａ−１３、１１Ａ−１４、１１Ａ−２１、１１Ａ−３１、１１Ａ−４、１１Ａ−４１、１１Ｂ、１１Ｂ−１、１１Ｂ−１１、１１Ｂ−１２、１１Ｂ−１３、１１Ｂ−１４、１１Ｂ−２１、１１Ｂ−３１、１１Ｂ−４、１１Ｂ−４１：光ファイバ
１２−１、１２−２：位置合わせ用光ファイバ
１３−１、１３−２、１３−３、１３−４、１３−５：Ｖ溝板
１４：Ｖ溝
１５−１、１５−２、１５−３、１５−４：位置合わせ溝
２、９：レンズアレイ
２１：平坦面
２２：スペーサ
２３：凸面
４：部分透過膜
４２：ガラス基板
７：遮光板
７１、７１−１、７１−２、７１−３、７１−４：貫通孔
７２：溝板
７２ａ：溝
７２ｂ：平坦面
７３：上板
７４：透明ガラスロッド
７５−１、７５−２、７５−３、７５−４：埋め込み光ファイバ
７６：ＵＶ接着剤
８：受光素子アレイ
８１：受光素子
９１：焦点距離調整樹脂
１０１：ＡＲコート板
１７４：ＧＩファイバ

Claims (11)

1. 予め定められた波長の光を吸収する組成を有し、
   直線状の複数の貫通孔が所定平面内に所定間隔で平行に形成されている、
   ことを特徴とする光部品。
2. 前記組成は、赤外線を吸収し、紫外線を透過する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光部品。
3. 前記組成は、ニッケル、コバルト又は鉄を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光部品。
4. 前記複数の貫通孔の長手方向は、前記複数の貫通孔の一端が配置されている面に対して傾斜している、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光部品。
5. 前記貫通孔に、前記予め定められた波長を透過する透明体が配置されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光部品。
6. 前記透明体は、マルチモードＧＩ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）ファイバである、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光部品。
7. 入射光の一部を反射する反射部から透過された光が前記複数の貫通孔に配置された複数のマルチモードＧＩファイバの一端に入射され、入射された光を前記複数のマルチモードＧＩファイバの他端から出射し、前記他端から出射された各光を前記マルチモードＧＩファイバごとに定められた点に集光する請求項６に記載の光部品と、
   １つの前記マルチモードＧＩファイバに対して２本の光ファイバを有し、各光ファイバの長手方向の中心軸が前記所定平面内に並列に配置されているファイバアレイと、
   前記２本の光ファイバごとに１つのレンズを有し、各々の前記レンズが前記２本の光ファイバからの光を前記レンズごとに定められた反射面の一点に集光する第１レンズアレイと、
   各々の前記レンズの前記反射面を形成し、前記レンズアレイを透過した透過光の一部を透過し、前記透過光の一部を反射する反射部と、
   を備えるファイバアレイモジュール。
8. 請求項７に記載のファイバアレイモジュールと、
   前記光部品で集光された各光を受光する受光素子アレイと、
   を備える受光モジュール。
9. 入射光の一部を反射する反射部から透過された光が前記複数の貫通孔の一端に入射され、入射された光を前記複数の貫通孔の他端から出射する、請求項１から６のいずれかに記載の光部品と、
   １つの前記貫通孔に対して２本の光ファイバを有し、各光ファイバの長手方向の中心軸が前記所定平面内に並列に配置されているファイバアレイと、
   前記２本の光ファイバごとに１つのレンズを有し、各々の前記レンズが前記２本の光ファイバからの光を前記レンズごとに定められた反射面の一点に集光する第１レンズアレイと、
   各々の前記レンズの前記反射面を形成し、前記レンズアレイを透過した透過光の一部を透過し、前記透過光の一部を反射する反射部と、
   前記複数の貫通孔の前記他端から出射された各光を前記貫通孔ごとに定められた点に集光する第２レンズアレイと、
   を備えるファイバアレイモジュール。
10. 請求項９に記載のファイバアレイモジュールと、
    前記第２レンズアレイで集光された各光を受光する受光素子アレイと、
    を備える受光モジュール。
11. 赤外光を吸収する組成を有する平板状の第１の部材の平坦面に、直線状の複数の溝を所定間隔で平行に形成する溝形成工程と、
    前記複数の溝を覆う前記第１の部材と同じ組成を有する平板状の第２の部材を、前記平坦面上に塗布した紫外線硬化性樹脂を用いて固着する固着工程と、
    前記第２の部材が固着された前記第１の部材を、前記複数の溝を横断するように切断して光部品を切り出す分離工程と、
    を順に有する光部品の製造方法。

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