JP2024074480A - Method for manufacturing self-written optical waveguide - Google Patents

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Abstract

【課題】結合不良が防止可能な、自己形成光導波路の製造方法の実現。
【解決手段】光硬化性樹脂と、n本(n:2以上の自然数)のコアを備えるマルチコアファイバを2つ用意する。光硬化性樹脂は、所定の波長帯域の光が入射されて重合及び硬化して屈折率naを有するコア部形成用樹脂と、コア部形成用樹脂に入射する光の強度以上の光が入射されて重合及び硬化し、硬化後の屈折率nbがnb<naであるクラッド部形成用樹脂とを含む。2つのマルチコアファイバを互いに対向配置すると共に、マルチコアファイバの間に光硬化性樹脂を配置する。2つのマルチコアファイバのコアから光硬化性樹脂に、マルチコアファイバのコアから順に光を入射し、コア部を形成する。次にクラッド部を形成する。
【選択図】図3

The present invention provides a method for manufacturing a self-written optical waveguide capable of preventing coupling failure.
[Solution] A photocurable resin and two multicore fibers each having n cores (n: a natural number of 2 or more) are prepared. The photocurable resin includes a core portion-forming resin that is polymerized and hardened when light of a predetermined wavelength band is incident thereon and has a refractive index na, and a cladding portion-forming resin that is polymerized and hardened when light with an intensity equal to or greater than that of the light incident on the core portion-forming resin is incident thereon and has a refractive index nb after hardening of nb<na. The two multicore fibers are arranged opposite each other, and the photocurable resin is arranged between the multicore fibers. Light is incident from the cores of the two multicore fibers into the photocurable resin in order from the core of the multicore fiber to form the core portions. Next, the cladding portion is formed.
[Selected figure] Figure 3

Description

本発明は、自己形成光導波路の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a self-written optical waveguide.

光技術を利用した光通信、光情報処理、電子機器、或いは光学機器等の分野が進展しており、各種光デバイス間に於ける光導波路の開発が課題となっている。各種光デバイスは光ファイバ等の光導波路によって光学的に接続されるが、その接続には極めて高い位置精度が要求される。従来このような接続作業は、手作業若しくは高精度な調芯設備により行われている為、接続コストが上がってしまうという問題があった。 With the advancement of optical technology in the fields of optical communications, optical information processing, electronic devices, and optical devices, the development of optical waveguides between various optical devices has become an issue. Various optical devices are optically connected by optical waveguides such as optical fibers, but these connections require extremely high positional accuracy. Conventionally, such connection work has been performed manually or using high-precision alignment equipment, which has led to the problem of increased connection costs.

そこでこのような問題を解決する為、自己形成光導波路が開発されている。この光導波路は、光硬化性樹脂から光導波路のコアを自己形成した光導波路である。光ファイバ等の端部を光硬化性樹脂に浸漬し、その光ファイバ等から光硬化性樹脂に光を入射して光硬化性樹脂を徐々に硬化させることで、光ファイバ等の端部に自己形成光導波路を形成する。 To solve these problems, self-forming optical waveguides have been developed. These optical waveguides have a core that is self-formed from photocurable resin. The end of an optical fiber or the like is immersed in the photocurable resin, and light is irradiated from the optical fiber or the like into the photocurable resin, gradually hardening the resin, forming a self-forming optical waveguide at the end of the optical fiber or the like.

このような自己形成光導波路として、例えば特許文献1が挙げられる。特許文献1に依れば光コネクタが、少なくともフェルールと、n本(n:0を含まない自然数)の自己形成光導波路を備える。フェルールは、n本の光ファイバ挿入孔を備え、各光ファイバ挿入孔に光ファイバが挿入されている。 For example, Patent Document 1 is an example of such a self-forming optical waveguide. According to Patent Document 1, an optical connector includes at least a ferrule and n self-forming optical waveguides (n is a natural number not including 0). The ferrule includes n optical fiber insertion holes, and an optical fiber is inserted into each optical fiber insertion hole.

更に、光導波路の形成後2分間放置し、コアとクラッドとの境界面でのモノマーの相互拡散を促し、その後UV照射でクラッドを形成している。光硬化性樹脂のうち、コア領域中では一方のモノマーのみが消費されて重合するので、コアとクラッドとの境界面ではモノマーの濃度勾配が生じて相互拡散が進行し、クラッドの機能を果たす。また、光硬化性樹脂全体をUV照射することで、コア及びクラッド全体が硬化形成されて、光導波路が得られる。 After the optical waveguide is formed, it is left for two minutes to promote mutual diffusion of the monomers at the boundary between the core and the cladding, and then the cladding is formed by UV irradiation. In the core region, only one of the monomers in the photocurable resin is consumed and polymerized, so a concentration gradient of the monomers occurs at the boundary between the core and the cladding, promoting mutual diffusion and fulfilling the function of the cladding. In addition, by irradiating the entire photocurable resin with UV, the entire core and cladding are cured and formed, resulting in the optical waveguide.

国際公開第2020/209364号International Publication No. 2020/209364

しかし、特許文献1の様な複数の自己形成光導波路を形成しようとすると、各光ファイバのコアから、同時に光を光硬化性樹脂内部に照射した場合、隣り合うコア同士の光照射で形成される、それぞれの自己形成光導波路が互いに結合して形成され、結合不良を招くおそれが有った。 However, when attempting to form multiple self-forming optical waveguides as in Patent Document 1, if light is irradiated simultaneously from the cores of each optical fiber into the photocurable resin, the self-forming optical waveguides formed by irradiating adjacent cores with light may bond together, resulting in poor coupling.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、結合不良が防止可能な、自己形成光導波路の製造方法の実現を目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to realize a method for manufacturing a self-written optical waveguide that can prevent poor coupling.

上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明の自己形成光導波路の製造方法では、光硬化性樹脂とn本(n:2以上の自然数)のコアを備えるマルチコアファイバを2つ用意し、光硬化性樹脂は、所定の波長帯域の光が入射されて重合及び硬化して屈折率naを有するコア部形成用樹脂と、コア部形成用樹脂に入射する光の強度以上の光が入射されて重合及び硬化し、硬化後の屈折率nbがnb<naであるクラッド部形成用樹脂とを含み、2つのマルチコアファイバを互いに対向配置すると共に、マルチコアファイバの間に光硬化性樹脂を配置し、コア部形成用樹脂のみの重合が可能な強度の光を2つのマルチコアファイバのコアから順に光硬化性樹脂に入射し、コア部形成用樹脂の重合及び硬化を発生させて光硬化性樹脂内に光導波路のコア部を形成し、次にクラッド部を形成して、光硬化性樹脂内にn本の光導波路を自己形成する。 The above problem is solved by the present invention as described below. That is, in the manufacturing method of the self-forming optical waveguide of the present invention, a photocurable resin and two multicore fibers having n cores (n: a natural number of 2 or more) are prepared, the photocurable resin includes a core-forming resin having a refractive index na that is polymerized and hardened by light of a predetermined wavelength band being incident thereon, and a cladding-forming resin that is polymerized and hardened by light of an intensity equal to or greater than the intensity of the light incident on the core-forming resin, and has a refractive index nb after hardening of nb < na. The two multicore fibers are arranged opposite each other, and the photocurable resin is arranged between the multicore fibers. Light of an intensity capable of polymerizing only the core-forming resin is incident on the photocurable resin from the cores of the two multicore fibers in order, and polymerization and hardening of the core-forming resin are caused to occur to form the core of the optical waveguide in the photocurable resin, and then the cladding is formed, and n optical waveguides are self-formed in the photocurable resin.

本発明に係る自己形成光導波路の製造方法に依れば、各マルチコアファイバに於いて、隣り合うコア同士の光照射で形成されるそれぞれのコア部が、互いに結合して形成されることを防止することができるので、コア部の結合不良が防止可能となる。 The method for manufacturing a self-forming optical waveguide according to the present invention can prevent the cores formed by irradiating adjacent cores with light from bonding together in each multicore fiber, thereby preventing poor bonding between the cores.

本発明の実施例に係る自己形成光導波路の製造方法で用いる、マルチコアファイバの構成を示す正面図である。1 is a front view showing a configuration of a multi-core fiber used in a method for manufacturing a self-written optical waveguide according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係る自己形成光導波路の製造方法に於ける、2つのマルチコアファイバ間に光硬化性樹脂を配置した状態の一部を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing a part of a state in which a photocurable resin is disposed between two multi-core fibers in a manufacturing method of a self-written optical waveguide according to an embodiment of the present invention; FIG. 図2の状態から、2つのマルチコアファイバの各コアから光硬化性樹脂内に光を入射し、自己形成光導波路のコア部を形態した状態を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which light is incident from each core of two multi-core fibers into a photocurable resin to form a core portion of a self-written optical waveguide, starting from the state shown in FIG. 2 . 図3の状態から、光硬化性樹脂と透明容器を除外して示した斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the state of FIG. 3 excluding the photocurable resin and the transparent container. 図3の状態から、コア部に光を入射及び伝搬させ、各コア部から漏光を発生させる状態を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing a state in which light is made incident on and propagates through the core portions, starting from the state shown in FIG. 3, and leakage light is generated from each core portion. FIG. 図5の状態から、各クラッド部と、複数本の自己形成光導波路を形態した状態を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which each clad portion and a plurality of self-written optical waveguides are formed from the state shown in FIG. 5 . 図6の状態を示す、実体顕微鏡観察像である。7 is a stereomicroscope image showing the state of FIG. 6.

本発明の自己形成光導波路の製造方法では、光硬化性樹脂とn本(n:2以上の自然数)のコアを備えるマルチコアファイバを2つ用意し、光硬化性樹脂は、所定の波長帯域の光が入射されて重合及び硬化して屈折率naを有するコア部形成用樹脂と、コア部形成用樹脂に入射する光の強度以上の光が入射されて重合及び硬化し、硬化後の屈折率nbがnb<naであるクラッド部形成用樹脂とを含み、2つのマルチコアファイバを互いに対向配置すると共に、マルチコアファイバの間に光硬化性樹脂を配置し、コア部形成用樹脂のみの重合が可能な強度の光(以下において、単に「光」とも記載する)を2つのマルチコアファイバのコアから順に光硬化性樹脂に入射し、コア部形成用樹脂の重合及び硬化を発生させて光硬化性樹脂内に光導波路のコア部を形成し、次にクラッド部を形成して、光硬化性樹脂内にn本の光導波路を自己形成する。 In the method for manufacturing a self-forming optical waveguide of the present invention, a photocurable resin and two multicore fibers having n cores (n: a natural number of 2 or more) are prepared, the photocurable resin includes a core-forming resin that is polymerized and hardened by light of a predetermined wavelength band being incident thereon and has a refractive index na, and a cladding-forming resin that is polymerized and hardened by light of an intensity equal to or greater than the intensity of the light incident on the core-forming resin and has a refractive index nb after hardening of nb < na. The two multicore fibers are arranged opposite each other, and a photocurable resin is arranged between the multicore fibers. Light (hereinafter, also simply referred to as "light") of an intensity capable of polymerizing only the core-forming resin is incident on the photocurable resin from the cores of the two multicore fibers in order, causing polymerization and hardening of the core-forming resin to form the core of the optical waveguide in the photocurable resin, and then a cladding is formed, thereby self-forming n optical waveguides in the photocurable resin.

上記製造方法では、コア部形成用樹脂のみの重合が可能な強度の光を、マルチコアファイバのコアから順に光硬化性樹脂に入射させることができる。 In the above manufacturing method, light with an intensity sufficient to polymerize only the resin for forming the core portion can be incident on the photocurable resin, starting from the core of the multicore fiber.

上記製造方法に依れば、各マルチコアファイバに於いて、隣り合うコア同士の光照射で形成されるそれぞれのコア部が、互いに結合して形成されることを防止することができるので、コア部の結合不良が防止可能となる。 The above manufacturing method can prevent the cores in each multicore fiber from bonding together when adjacent cores are irradiated with light, thereby preventing poor bonding between the cores.

以下に本発明の一態様として、図1乃至図7を参照して、実施例に係る製造方法を説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されない。 As one embodiment of the present invention, a manufacturing method according to an embodiment will be described below with reference to Figs. 1 to 7, but the present invention is not limited to the following embodiment.

本実施例の製造方法では、最初に光硬化性樹脂1とn本(n:2以上の自然数)のコアを備えるマルチコアファイバ(3a、3b)を用意する。マルチコアファイバ(3a、3b)としては、同一構造の物を2つ用意する。nは2以上の自然数であり、例えば2以上4以下である。ただし、nはここに例示した範囲に限定されない。 In the manufacturing method of this embodiment, first, a photocurable resin 1 and a multicore fiber (3a, 3b) having n cores (n: natural number of 2 or more) are prepared. Two multicore fibers (3a, 3b) having the same structure are prepared. n is a natural number of 2 or more, for example, 2 to 4. However, n is not limited to the range exemplified here.

透明容器4に光硬化性樹脂1を充たし、各マルチコアファイバ(3a、3b)の片側の端部を、それぞれ光硬化性樹脂1内に浸漬させる。従って、マルチコアファイバ(3a、3b)の間に光硬化性樹脂1を配置すると共に、光硬化性樹脂1を挟んで2つのマルチコアファイバ(3a、3b)を互いに対向配置する。 The transparent container 4 is filled with photocurable resin 1, and one end of each multicore fiber (3a, 3b) is immersed in the photocurable resin 1. Thus, the photocurable resin 1 is disposed between the multicore fibers (3a, 3b), and the two multicore fibers (3a, 3b) are disposed facing each other with the photocurable resin 1 sandwiched between them.

2つのマルチコアファイバ(3a、3b)はどちらも、外形形状が図1に示す円形で、コア径が8.0μm、クラッド径が125μm、更にn=4本のコア(3a1、3a2、3a3、3a4、又は3b1、3b2、3b3、3b4)を備える。また、4本のコア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)は図1に示すように、マルチコアファイバ(3a、3b)の中央を中心とする円の円周上で等角度(図1では90°)且つ等間隔に2列×2芯に配置されている。また、本実施例では、2つのマルチコアファイバ(3a、3b)において、各コア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)の間隔dは、50μmである。間隔dは、2つのコアの中心間の距離である。 The two multicore fibers (3a, 3b) each have a circular outer shape as shown in FIG. 1, a core diameter of 8.0 μm, a cladding diameter of 125 μm, and n=4 cores (3a1, 3a2, 3a3, 3a4, or 3b1, 3b2, 3b3, 3b4). As shown in FIG. 1, the four cores (3a1-3a4, or 3b1-3b4) are arranged in two rows x two cores at equal angles (90° in FIG. 1) and equal intervals on the circumference of a circle centered on the center of the multicore fiber (3a, 3b). In this embodiment, the interval d between each core (3a1-3a4, or 3b1-3b4) in the two multicore fibers (3a, 3b) is 50 μm. The interval d is the distance between the centers of the two cores.

例えば、カットオフ波長は1300nm~1500nmであり、モードフィールド径は7.4μm~8.5μm(伝搬光波長1550nm)である。 For example, the cutoff wavelength is 1300 nm to 1500 nm, and the mode field diameter is 7.4 μm to 8.5 μm (propagating light wavelength 1550 nm).

光硬化性樹脂1に浸漬されるマルチコアファイバ(3a、3b)の端面(3a5、3b5)は、図2に示すように各コア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)の光軸方向に対して垂直に、平面形状となるように形成されている。端面(3a5、3b5)には、平面研磨加工が施される。 The end faces (3a5, 3b5) of the multicore fibers (3a, 3b) immersed in the photocurable resin 1 are formed to have a planar shape perpendicular to the optical axis direction of each core (3a1 to 3a4 or 3b1 to 3b4) as shown in FIG. 2. The end faces (3a5, 3b5) are subjected to flat polishing.

光硬化性樹脂1は、コア部形成用樹脂とクラッド部形成用樹脂とを含む。コア部形成用樹脂は、所定の波長帯の光が入射されて重合及び硬化することで、屈折率naを有する。またクラッド部形成用樹脂は、コア部形成用樹脂に入射される光の波長帯域と同一又は異なる波長帯域であり、且つコア部形成用樹脂に入射される光の強度以上の光が入射されて、重合及び硬化する。更に、硬化後のクラッド部形成用樹脂の屈折率nbは、nb<naである。 The photocurable resin 1 includes a resin for forming the core portion and a resin for forming the cladding portion. The resin for forming the core portion has a refractive index na as a result of being polymerized and cured by light of a specific wavelength band being incident thereon. The resin for forming the cladding portion is polymerized and cured by light of the same or different wavelength band as the light incident on the resin for forming the core portion and of an intensity equal to or greater than that of the light incident on the resin for forming the core portion. Furthermore, the refractive index nb of the resin for forming the cladding portion after curing is nb<na.

コア部形成用樹脂及びクラッド部形成用樹脂としては、互いに異なる重合反応を経て光重合が起こる樹脂を選択する。本実施例では、コア部形成用樹脂はアクリル系樹脂であり、クラッド部形成用樹脂はエポキシ系樹脂である。アクリル系樹脂とエポキシ系樹脂との組み合わせでは、アクリル系樹脂の方が、エポキシ系樹脂よりも重合反応速度が速い為、弱い強度の光によってアクリル系樹脂だけが選択的に重合する。 For the resin for forming the core portion and the resin for forming the cladding portion, resins that undergo photopolymerization through different polymerization reactions are selected. In this embodiment, the resin for forming the core portion is an acrylic resin, and the resin for forming the cladding portion is an epoxy resin. In a combination of acrylic resin and epoxy resin, the polymerization reaction rate of the acrylic resin is faster than that of the epoxy resin, so only the acrylic resin is selectively polymerized by light of low intensity.

またアクリル系樹脂とエポキシ系樹脂は、2種類以上のモノマーから成る混合液に光重合開始剤を添加した溶液である。 Acrylic resins and epoxy resins are solutions in which a photopolymerization initiator is added to a mixture of two or more types of monomers.

次に、2つのマルチコアファイバ(3a、3b)のコア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)から、所定の波長帯域の光を光硬化性樹脂1の内部に入射させる。光硬化性樹脂1に入射する光は、コア部形成用樹脂のみの重合が可能な強度のレーザ光である。光の波長λwは光重合開始剤に応じて任意に設定可能であるが、一例として365nm~1675nmが挙げられ、本実施例ではλw=405nmに設定する。併せて、光重合開始剤が感度を有する波長帯域も、405nm近辺とする。 Next, light of a predetermined wavelength band is incident on the inside of the photocurable resin 1 from the cores (3a1-3a4 or 3b1-3b4) of the two multicore fibers (3a, 3b). The light incident on the photocurable resin 1 is laser light with an intensity sufficient to polymerize only the resin for forming the core portion. The wavelength λw of the light can be set arbitrarily depending on the photopolymerization initiator, but an example is 365 nm to 1675 nm, and in this embodiment, λw is set to 405 nm. Additionally, the wavelength band to which the photopolymerization initiator is sensitive is also set to around 405 nm.

コア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)からの光の入射により、コア部形成用樹脂の重合及び硬化を発生させ、コア部形成用樹脂のモノマーがポリマーとなり、光硬化性樹脂1内に、図3及び図4に示す光導波路の複数本のコア部(2a1、2b1、2c1、2d1)が自己形成する。 The incidence of light from the cores (3a1 to 3a4 or 3b1 to 3b4) causes polymerization and hardening of the resin for forming the cores, the monomers of the resin for forming the cores become polymers, and multiple cores (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) of the optical waveguide shown in Figures 3 and 4 are self-formed within the photocurable resin 1.

コア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)から光硬化性樹脂1への光の入射の際に、各マルチコアファイバ(3a、3b)において、n本のコアに順に光を入射させる。ここで、「順に」とは、各マルチコアファイバ(3a、3b)においてn本のコアへの光の入射を順次行う際、ある1本のコアに光を入射させている時間中、同じマルチコアファイバの他のいずれのコアにも光を入射させないことを意味する。例えば、マルチコアファイバ3aにおいて、コア3a1に光を入射させている時間中にはコア3a2、3a3及び3a4には光を入射させず、マルチコアファイバ3bにおいて、コア3b1に光を入射させている時間中にはコア3b2、3b3及び3b4には光を入射させない。なお、2つのマルチコアファイバ(3a、3b)の一方のマルチコアファイバのコアへの光の入射を行っている時間中、他方のマルチコアファイバのコアへの光の入射を行ってもよく、行わなくてもよい。図1~図3に示した例では、コア3a1(又は3b1)→3a2(又は3b4)→3a3(又は3b3)→3a4(又は3b2)の順に1本ずつのコア間でコア部を順次形成し、各コア間でコア部の自己形成が完了した後に次のコア間のコア部の自己形成を行う。このような光の入射工程とする理由は、各マルチコアファイバ(3a、3b)に於いて、隣り合うコア同士の光照射で形成されるそれぞれのコア部が、互いに結合して形成されることを防止することが可能となり、コア部の結合不良が防止可能な為である。 When light is incident from the cores (3a1 to 3a4, or 3b1 to 3b4) to the photocurable resin 1, light is incident on the n cores in each multicore fiber (3a, 3b) in sequence. Here, "in sequence" means that when light is incident on the n cores in each multicore fiber (3a, 3b) in sequence, during the time when light is incident on a certain core, light is not incident on any other cores of the same multicore fiber. For example, in the multicore fiber 3a, during the time when light is incident on the core 3a1, light is not incident on the cores 3a2, 3a3, and 3a4, and in the multicore fiber 3b, during the time when light is incident on the core 3b1, light is not incident on the cores 3b2, 3b3, and 3b4. Note that during the time when light is incident on the cores of one of the two multicore fibers (3a, 3b), light may or may not be incident on the cores of the other multicore fiber. In the example shown in Figures 1 to 3, cores are sequentially formed between each core in the order of core 3a1 (or 3b1) → 3a2 (or 3b4) → 3a3 (or 3b3) → 3a4 (or 3b2), and after the self-formation of the cores between each core is completed, the self-formation of the cores between the next cores is performed. The reason for using such a light incidence process is that it is possible to prevent the cores formed by the light irradiation of adjacent cores in each multi-core fiber (3a, 3b) from bonding with each other, and thus prevent poor bonding of the cores.

コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)の径は、マルチコアファイバ(3a、3b)の各コア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)径と同一とすることが望ましく、且つ、各コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)の光軸方向で一様な直径が望ましい。更に各コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)のモードフィールド径は、マルチコアファイバ(3a、3b)の各コア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)のモードフィールド径と同一(7.4μm~8.5μm)とする。 The diameter of the cores (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) is preferably the same as the diameter of each core (3a1-3a4, or 3b1-3b4) of the multicore fiber (3a, 3b), and is preferably uniform in the optical axis direction of each core (2a1, 2b1, 2c1, 2d1). Furthermore, the mode field diameter of each core (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) is the same (7.4 μm-8.5 μm) as the mode field diameter of each core (3a1-3a4, or 3b1-3b4) of the multicore fiber (3a, 3b).

次に、クラッド部の自己形成について説明する。コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)の形成後、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)の周囲(コア部2a1、2b1、2c1、2d1と、その他の光硬化性樹脂1との境界面)に於ける、光硬化性樹脂1内のクラッド部形成用樹脂に於いて、モノマーの相互拡散を発生させる。コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)領域中ではモノマーが消費されて重合しているのに対し、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)以外の光硬化性樹脂1のモノマーは重合反応しておらず、未硬化且つ未消費なので、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)の周囲でモノマーの濃度勾配が生じ、相互拡散が進行する。本実施例ではコア部(2a1、2b1、2c1、2d1)の形成後2分間放置して、モノマーの相互拡散を促した。 Next, the self-formation of the cladding portion will be described. After the core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) is formed, the interdiffusion of monomers is generated in the cladding portion forming resin in the photocurable resin 1 around the core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) (the boundary surface between the core portion 2a1, 2b1, 2c1, 2d1 and the other photocurable resin 1). While the monomers are consumed and polymerized in the core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) region, the monomers in the photocurable resin 1 other than the core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) have not polymerized and are uncured and unconsumed, so a concentration gradient of the monomers is generated around the core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1), and interdiffusion progresses. In this example, the core portions (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) were left to stand for 2 minutes after formation to promote interdiffusion of the monomers.

次に、本実施例ではコア部形成樹脂を重合させた波長帯域と同一波長帯域(λw=405nm)のレーザ光を、マルチコアファイバ(3a、3b)の各コア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)からコア部(2a1、2b1、2c1、2d1)に入射させて、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)内部に伝搬させる。コア部形成樹脂を重合させた光の強度以上の光を、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)に入射させる。無論その強度は、クラッド部形成用樹脂を重合させることが可能な強度とする。 Next, in this embodiment, laser light of the same wavelength band (λw = 405 nm) as the wavelength band in which the resin forming the core portion is polymerized is made to enter the core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) from each core (3a1-3a4 or 3b1-3b4) of the multicore fiber (3a, 3b) and propagates inside the core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1). Light with an intensity equal to or greater than that of the light that polymerized the resin forming the core portion is made to enter the core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1). Of course, this intensity is set to be an intensity capable of polymerizing the resin forming the cladding portion.

更に光の伝搬を継続して、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)からコア部(2a1、2b1、2c1、2d1)周囲の未硬化のクラッド部形成用樹脂へと、漏光を発生させる。するとコア部(2a1、2b1、2c1、2d1)周囲のクラッド部形成用樹脂が、図5の矢印に示す漏光によって重合及び硬化して、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)表面を包囲する形態でクラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)が自己形成される。なお、図5の矢印は、1つのコア部2a1のみに図示しているが、漏光はその他のコア部(2b1、2c1、2d1)でも発生する。また、クラッド部2d2は図示していないが、コア部2d1表面を包囲して自己形成されるクラッド部である。 The light continues to propagate, causing light leakage from the cores (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) to the uncured cladding resin around the cores (2a1, 2b1, 2c1, 2d1). The cladding resin around the cores (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) is then polymerized and cured by the leaking light shown by the arrows in FIG. 5, and the cladding (2a2, 2b2, 2c2, 2d2) is self-formed in a form that surrounds the surface of the cores (2a1, 2b1, 2c1, 2d1). Note that the arrows in FIG. 5 are only shown for one core 2a1, but light leakage also occurs in the other cores (2b1, 2c1, 2d1). Although the cladding 2d2 is not shown, it is a self-formed cladding that surrounds the surface of the core 2d1.

硬化後に自己形成されたクラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)の屈折率nbは、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)の屈折率naに対してnb<naを示す。よってコア部(2a1、2b1、2c1、2d1)とクラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)によって、複数本の自己形成光導波路(2a、2b、2c、2d)が自己形成される。自己形成光導波路2aがコア部2a1とクラッド部2a2から成る。また、自己形成光導波路2bがコア部2b1とクラッド部2b2から成り、自己形成光導波路2cがコア部2c1とクラッド部2c2から成り、自己形成光導波路2dがコア部2d1とクラッド部2d2から成る。 After curing, the refractive index nb of the self-formed cladding (2a2, 2b2, 2c2, 2d2) is nb<na, where na is the refractive index of the core (2a1, 2b1, 2c1, 2d1). Thus, multiple self-formed optical waveguides (2a, 2b, 2c, 2d) are self-formed by the cores (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) and cladding (2a2, 2b2, 2c2, 2d2). The self-formed optical waveguide 2a is made up of the core 2a1 and cladding 2a2. The self-formed optical waveguide 2b is made up of the core 2b1 and cladding 2b2, the self-formed optical waveguide 2c is made up of the core 2c1 and cladding 2c2, and the self-formed optical waveguide 2d is made up of the core 2d1 and cladding 2d2.

最後に、透明容器4の周囲から紫外線(UV)を一様に照射して、全ての未反応の光硬化性樹脂1を硬化させる(図6、図7参照)。 Finally, ultraviolet (UV) light is uniformly applied around the transparent container 4 to harden all of the unreacted photocurable resin 1 (see Figures 6 and 7).

なお、クラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)形成用の光を、各マルチコアファイバ(3a、3b)の全てのコア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)から同時に全コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)に入射させても、各コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)に順に1本ずつ入射させてもよい。全てのコア(3a1~3a4、又は3b1~3b4)から同時に全コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)に入射させるにより、複雑な入射時間制御が必要無くなると共に、クラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)形成時間の短縮も図ることができるので好ましい。 The light for forming the cladding portions (2a2, 2b2, 2c2, 2d2) may be incident on all the core portions (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) simultaneously from all the cores (3a1 to 3a4, or 3b1 to 3b4) of each multicore fiber (3a, 3b), or may be incident on each core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) one by one in sequence. By simultaneously incident on all the cores (3a1 to 3a4, or 3b1 to 3b4) on all the core portions (2a1, 2b1, 2c1, 2d1), complex incident time control is not required, and the time required for forming the cladding portions (2a2, 2b2, 2c2, 2d2) can be shortened, which is preferable.

以上、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)からの漏光によりクラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)を形成することで、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)を除いた光硬化性樹脂1全体の硬化収縮の発生が防止され、クラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)形成時に硬化する樹脂をクラッド部形成用樹脂のみとすることが可能となる。従って、光硬化性樹脂1全体での応力の発生が防止され、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)の変形を抑制可能となり、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)への光挿入損失の増加を抑制することができる。 As described above, by forming the cladding portions (2a2, 2b2, 2c2, 2d2) by the leakage of light from the core portions (2a1, 2b1, 2c1, 2d1), the occurrence of cure shrinkage of the entire photocurable resin 1 except for the core portions (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) is prevented, and it is possible to limit the resin that cures when forming the cladding portions (2a2, 2b2, 2c2, 2d2) to the resin for forming the cladding portions. Therefore, the occurrence of stress in the entire photocurable resin 1 is prevented, deformation of the core portions (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) can be suppressed, and an increase in the light insertion loss to the core portions (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) can be suppressed.

更に、先に記載したように漏光によりクラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)を形成することで、各クラッド部の径や厚みを制御可能となり、自己形成光導波路(2a、2b、2c、2d)の光学特性や機械的特性の安定化も図ることができる。 Furthermore, as described above, by forming the cladding portions (2a2, 2b2, 2c2, 2d2) by light leakage, it becomes possible to control the diameter and thickness of each cladding portion, and it is also possible to stabilize the optical and mechanical properties of the self-forming optical waveguides (2a, 2b, 2c, 2d).

更に本実施例では、複数本の自己形成光導波路(2a、2b、2c、2d)を形成する際、クラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)形成時に光硬化性樹脂1の周囲からのUV照射を行わずに全てのクラッド部(2a2、2b2、2c2、2d2)の硬化を完了させることができるので、コア部(2a1、2b1、2c1、2d1)毎の光挿入損失の増加が防止可能となる。 Furthermore, in this embodiment, when forming multiple self-forming optical waveguides (2a, 2b, 2c, 2d), the hardening of all clad portions (2a2, 2b2, 2c2, 2d2) can be completed without irradiating the photocurable resin 1 with UV light from the periphery when forming the clad portions (2a2, 2b2, 2c2, 2d2), so that an increase in the optical insertion loss for each core portion (2a1, 2b1, 2c1, 2d1) can be prevented.

自己形成光導波路(2a、2b、2c、2d)の形成後、マルチコアファイバ3aの各コア(3a1~3a4)から各光導波路(2a、2b、2c、2d)に1550nm波長の光を入射及び伝搬させ、入射光の光出力に対して出射される光出力をパワーメータで計測し、マルチコアファイバ(3a、3b)間での光挿入損失を計測した。 After the self-forming optical waveguides (2a, 2b, 2c, 2d) were formed, light with a wavelength of 1550 nm was made to enter and propagate from each core (3a1-3a4) of the multicore fiber 3a into each optical waveguide (2a, 2b, 2c, 2d), and the optical output of the emitted light relative to the optical output of the incident light was measured with a power meter, and the optical insertion loss between the multicore fibers (3a, 3b) was measured.

その損失値を表1に示す。表1に示すように、4本全ての光導波路(2a、2b、2c、2d)に於いて、光挿入損失が0.2dB~1.2dBの範囲内まで改善されていることが確認された。表1では、光導波路2aをチャンネル1、光導波路2bをチャンネル2、光導波路2cをチャンネル3、光導波路2dをチャンネル4と示している。なお、2つのマルチコアファイバ(3a、3b)の端面(3a5、3b5)間での各光導波路(2a、2b、2c、2d)の長さは、500μmである。 The loss values are shown in Table 1. As shown in Table 1, it was confirmed that the optical insertion loss was improved to within the range of 0.2 dB to 1.2 dB in all four optical waveguides (2a, 2b, 2c, 2d). In Table 1, optical waveguide 2a is shown as channel 1, optical waveguide 2b as channel 2, optical waveguide 2c as channel 3, and optical waveguide 2d as channel 4. The length of each optical waveguide (2a, 2b, 2c, 2d) between the end faces (3a5, 3b5) of the two multicore fibers (3a, 3b) is 500 μm.

本発明はマルチコアファイバ間の自己形成光導波路の製造方法のみだけで無く、マルチコアファイバとシリコン光導波路間や、マルチコア光ファイバとポリマー光導波路間の自己形成光導波路の製造方法等の、高密度光実装分野にも適用可能である。 The present invention is applicable not only to the manufacturing method of self-forming optical waveguides between multicore fibers, but also to the field of high-density optical packaging, such as the manufacturing method of self-forming optical waveguides between multicore fibers and silicon optical waveguides, or between multicore optical fibers and polymer optical waveguides.

1 光硬化性樹脂
2a、2b、2c、2d 自己形成光導波路
2a1、2b1、2c1、2d1 自己形成光導波路のコア部
2a2、2b2、2c2、2d2 自己形成光導波路のクラッド部
3a、3b マルチコアファイバ
3a1、3a2、3a3、3a4、3b1、3b2、3b3、3b4 マルチコアファイバのコア
3a5、3b5 マルチコアファイバの端面
4 透明容器
d マルチコアファイバの各コアの間隔
1 Photocurable resin 2a, 2b, 2c, 2d Self-forming optical waveguide 2a1, 2b1, 2c1, 2d1 Core portion 2a2, 2b2, 2c2, 2d2 Self-forming optical waveguide clad portion 3a, 3b Multicore fiber 3a1, 3a2, 3a3, 3a4, 3b1, 3b2, 3b3, 3b4 Core 3a5, 3b5 of multicore fiber End surface 4 of multicore fiber Transparent container d Spacing between each core of multicore fiber

Claims (1)

光硬化性樹脂とn本(n:2以上の自然数)のコアを備えるマルチコアファイバを2つ用意し、
前記光硬化性樹脂は、所定の波長帯域の光が入射されて重合及び硬化して屈折率naを有するコア部形成用樹脂と、前記コア部形成用樹脂に入射する光の強度以上の光が入射されて重合及び硬化し、硬化後の屈折率nbが前記nb<前記naであるクラッド部形成用樹脂とを含み、
2つの前記マルチコアファイバを互いに対向配置すると共に、前記マルチコアファイバの間に前記光硬化性樹脂を配置し、
前記コア部形成用樹脂のみの前記重合が可能な強度の光を2つの前記マルチコアファイバの前記コアから順に前記光硬化性樹脂に入射し、前記コア部形成用樹脂の前記重合及び前記硬化を発生させて前記光硬化性樹脂内に光導波路のコア部を形成し、
次にクラッド部を形成して、前記光硬化性樹脂内に前記n本の光導波路を自己形成する自己形成光導波路の製造方法。
Two multi-core fibers each having a photocurable resin and n cores (n: a natural number of 2 or more) are prepared.
The photocurable resin includes a core portion forming resin which is polymerized and cured by light of a predetermined wavelength band being incident thereon and has a refractive index na, and a cladding portion forming resin which is polymerized and cured by light having an intensity equal to or greater than that of the light incident on the core portion forming resin and has a refractive index nb after curing such that nb<na,
Two of the multi-core fibers are arranged to face each other, and the photocurable resin is arranged between the multi-core fibers;
light having an intensity capable of polymerizing only the resin for forming the core portion is incident on the photocurable resin in sequence from the cores of the two multi-core fibers, thereby causing the polymerization and hardening of the resin for forming the core portion to occur, thereby forming a core portion of an optical waveguide in the photocurable resin;
Next, a cladding portion is formed, and the n optical waveguides are self-formed in the photocurable resin.
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