JP3549629B2 - 光フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバと誘電体多層膜フィルタ素子を組み合わせてなる光フィルタに係り、特にその耐環境特性を向上させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の光フィルタの一例を示したもので、（ａ）は一部断面平面図、（ｂ）は一部断面正面図、（ｃ）は光ファイバが基板に配されている状態を示す断面図である。
この光フィルタ１１は、基板１、光ファイバ３、フィルタ素子６、およびケース８から概略構成されている。
基板１は、その一面上に複数の凹溝２が平行に形成されており、各凹溝２内にそれぞれ光ファイバ３が接着剤４により固定されている。このように基板１上に固定された複数本の光ファイバ３には、これらを一括的に横断する切込みを入れることによってスリット５が形成されており、このスリット５内には基体上に誘電体多層膜が形成されてなるフィルタ素子６が挿入されている。フィルタ素子６は、その一部が外方に突出するように、スリット５内に挿入され、接着剤７により固定されている。このように構成された基板１はケース８内に収められ、ケース８内には例えばエポキシ樹脂などの硬質の樹脂９が充填され、封止されている。
このように構成された光フィルタ１１は、例えばフィルタ素子６として波長λ_１の光を透過させ、波長λ_２の光を反射させる特性のものを用いれば、光ファイバ３中を伝搬する２つの波長成分のうち不要な波長成分λ_２を除去し、必要な波長成分λ_１のみを伝搬させることができるので、特定の波長範囲の光を通過させたり、阻止したりする光部品として用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような光フィルタ１１は、環境の温度変化による悪影響を受け易いという問題があった。
これは、ケース８内に充填されている樹脂９の熱膨張率と、フィルタ素子６をスリット５内に固定している接着剤７の熱膨張率とが異なっていることが大きな要因として考えられる。すなわち、光フィルタ１１が温度変化を受けると、ケース８内に充填されている樹脂９、およびフィルタ素子６を固定している接着剤７がそれぞれ熱変形するが、これらの熱膨張率が異なるために、図３に示すようにフィルタ素子６のスリット５外に突出している部分６ａがたわむように変形すると考えられる。
これによって、温度変化によって光の反射減衰量が変動するという問題があった。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、温度変化に起因してフィルタ素子が変形するのを防止し、光フィルタの耐環境特性を改善するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の光フィルタは、一面上に複数の凹溝が平行に設けられてなる基板と該基板の凹溝内に固定された複数の光ファイバと、これら光ファイバを一括的に横切るスロット内に、一部がスリット外に突出するように配され、接着剤により固定されたフィルタ素子と、上記基板を収容するケースとを具備し、該ケース内に第１の樹脂が充填されてなる光フィルタであって、上記フィルタ素子を固定している接着剤の熱膨張率と、前記第１の樹脂の熱膨張率が異なっており、かつ上記フィルタ素子のスリット外に突出した部分が、弾性率１０^６ｄｙｎ／ｃｍ^２〜１０^１０ｄｙｎ／ｃｍ^２の紫外線硬化型樹脂からなる第２の樹脂で被覆されていることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。図１は本発明の光フィルタの一例を示したもので、（ａ）は一部断面平面図、（ｂ）は一部断面正面図である。
本実施例の光フィルタ２０が図２に示した従来のものと大きく異なる点は、フィルタ素子６の、スリット５外へ突出した部分が被覆用樹脂（第２の樹脂）１０で覆われている点である。
本実施例の光フィルタ２０において、基板１は、その一面上に複数の凹溝２が平行に形成されており、各凹溝２内にそれぞれ光ファイバ３が接着剤４により固定されている。凹溝２は断面Ｖ字状に好ましく形成されている。光ファイバ３を基板１に固定する接着剤４としては熱硬化型樹脂が好ましく用いられ、例えばエポキシ系樹脂等を用いることができる。
【０００７】
基板１上に固定された複数本の光ファイバ３には、これらを一括的に横断するように切込みが入れられ、スリット５が形成されている。そして、スリット５内にはフィルタ素子６が挿入されている。
フィルタ素子６は、基体上に、屈折率の異なる複数の誘電体層を多層に積層してなる誘電体多層膜を形成してなるもので、その膜厚や積層構成を変えることによって所望の波長選択性を有する光フィルタを構成することができる。誘電体多層膜は例えばシリカ（ＳｉＯ_２）やチタニア（ＴｉＯ_２）などの薄い膜を数十層にわたって構成され、基体は石英ガラス板、あるいはポリイミド膜を用いて構成される。
フィルタ素子６は、その一端部が外方に突出するようにスリット５内に挿入され、接着剤７により固定されている。フィルタ素子６をスリット５内に固定するための接着剤７としては、熱硬化型樹脂が好ましく用いられ、例えばエポキシ系樹脂等を用いることができる。
【０００８】
また、スリット５から突出しているフィルタ素子６の一端部を完全に覆うように、被覆用樹脂１０が塗布、硬化されている。
被覆用樹脂１０としては、弾性率が低いものが用いられる。被覆用樹脂１０の弾性率は、フィルタ素子６をスリット５内に固定するための接着剤７によっても変え得るものである場、被覆用樹脂１０の弾性率が高すぎたり、低すぎたりすると樹脂９の熱変形を緩和できないので、１０^６ｄｙｎ／ｃｍ^２〜１０^１０ｄｙｎ／ｃｍ^２ の範囲とされる。この弾性率の範囲にある被覆用樹脂１０としては紫外線硬化型樹脂が用いられる。
このように構成された基板１は、例えばアルミニウムなどからなる筒状のケース８内に収められ、ケース８内には比較的硬質の樹脂（第１の樹脂）９が充填され、封止されている。このケース８内に充填される樹脂９としては、例えばエポキシ樹脂系の熱硬化性樹脂等が用いられる。
この樹脂９とフィルタ素子６を固定するための接着剤７との熱膨張率は、従来のものと同様に異なっている。
【０００９】
本発明の光フィルタは、例えば次のようにして作製することができる。
まず、複数本の光ファイバ３を平行かつ一列に並べて一括被覆してなる光ファイバテープ心線を用意し、その中途部分の被覆層を除去して複数本の光ファイバ３を露出させる。次いで、露出された複数本の光ファイバ３を基板１のＶ溝２内に収容し、接着剤４を塗布、硬化して固定する。
次に、セラミックス製の回転刃などの手段により、基板１上の光ファイバ３を一括的に横断する切込みを入れてスリット５を形成する。スリット５は光ファイバ３を完全に切断して基板１に達するように形成される。そして光ファイバ３の切断面を鏡面状に研磨しておく。
続いて、スリット５内にフィルタ素子６を挿入し、スリット５とフィルタ素子６との間隙に接着剤７を塗布、硬化してフィルタ素子６をスリット５内に固定する。
この後、スリット５から外方へ突出しているフィルタ素子６の端部６ａ上に、これを完全に覆うように被覆用樹脂１０を塗布し、硬化させる。
このように光ファイバ３および光フィルタ素子６が固定された基板１をケース８内に収容し、さらに樹脂９を充填、硬化させて光フィルタ２０を得る。
【００１０】
このように、フィルタ素子６のスリット５外に突出した部分を弾性率１０ ^６ ｄｙｎ／ｃｍ ^２ 〜１０ ^１０ ｄｙｎ／ｃｍ ^２ の紫外線硬化型樹脂からなる被覆用樹脂１０で被覆することによって、温度変化による反射減衰量の変動が小さい光フィルタを得ることができる。
これは、フィルタ素子６がかかる樹脂１０で覆われることによって、ケース８内に充填されている樹脂９に直接触れることがなくなり、温度変化によってケース８内に充填されている樹脂９およびフィルタ素子６をスリット５内に固定している接着剤７が膨張・収縮することに起因するフィルタ素子６の変形が防止されるためと考えられる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
フィルタ素子６として、基板上に誘電体多層膜（ＳｉＯ_２／ＴｉＯ_２）を形成してなるものを用い、図１に示す構成の光フィルタ２０を作製した。
フィルタ素子６を基板１に固定する接着剤７としてはエポキシ系熱硬化型樹脂接着剤を用い、被覆用樹脂１０としては紫外線硬化型樹脂を用い、ケース８内に充填される樹脂９としてはエポキシ系熱硬化型樹脂を用いた。尚、フィルタ素子６を基板１に固定する接着剤７の熱膨張係数は６．２×１０^−５（℃^−１）で、ケース８内に充填された樹脂９の熱膨張係数は５．３×１０^−５（℃^−１）であり、被覆用樹脂１０の弾性率は９．２×１０^７ｄｙｎ／ｃｍ^２であった。
得られた光フィルタ２０に対してヒートサイクル試験（−３０〜７０℃、４サイクル）を行い、この試験中の反射減衰量変動を測定した。その結果を下記表１に示す。
尚、反射減衰量の測定波長は１．３１μｍと１．５５μｍである。
【００１２】
【表１】

【００１３】
（比較例１）
フィルタ素子６として、基板上に誘電体多層膜（ＳｉＯ_２／ＴｉＯ_２）を形成してなるものを用い、フィルタ素子６を被覆用樹脂１０で覆わない以外は上記実施例１と同様にして、図２に示す構成の光フィルタ１１を作製した。
得られた光フィルタに対して上記実施例１と同様にヒートサイクル試験を行い、試験中の反射減衰量変動を測定した。測定結果を下記表２に示す。
【００１４】
【表２】

【００１５】
表１および２の結果より、フィルタ素子６を被覆用樹脂１０で覆った場合には、覆わなかった場合に比べて、ヒートサイクル試験中の反射減衰量変動が小さいことが認められた。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光フィルタによれば、フィルタ素子のスリット外に突出した部分を弾性率１０ ^６ ｄｙｎ／ｃｍ ^２ 〜１０ ^１０ ｄｙｎ／ｃｍ ^２ の紫外線硬化型樹脂で被覆することによって、温度変化に起因してフィルタ素子が変形するのを防止することができ、耐環境特性に優れた光フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光フィルタの一例を示すもので（ａ）は一部断面平面図、（ｂ）は一部断面正面図である。
【図２】従来の光フィルタの一例を示すもので、（ａ）は一部断面平面図、（ｂ）は一部断面正面図、（ｃ）は断面図である。
【図３】従来の光フィルタにおけるフィルタ素子の変形状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１……基板、２……凹溝、３……光ファイバ、５……スリット、
６……フィルタ素子、８……ケース、９……樹脂（第１の樹脂）、
１０……被覆用樹脂（第２の樹脂）１１、２０……光フィルタ。

Claims (1)

1. 一面上に複数の凹溝が平行に設けられてなる基板と該基板の凹溝内に固定された複数の光ファイバと、これら光ファイバを一括的に横切るスロット内に、一部がスリット外に突出するように配され、接着剤により固定されたフィルタ素子と、上記基板を収容するケースとを具備し、該ケース内に第１の樹脂が充填されてなる光フィルタであって、
   上記フィルタ素子を固定している接着剤の熱膨張率と、前記第１の樹脂の熱膨張率が異なっており、かつ上記フィルタ素子のスリット外に突出した部分が、弾性率１０^６ｄｙｎ／ｃｍ^２〜１０^１０ｄｙｎ／ｃｍ^２の紫外線硬化型樹脂からなる第２の樹脂で被覆されていることを特徴とする光フィルタ。

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