JP3612432B2 - 光ファイバアレイおよび光導波路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長選択機能を有する光ファイバアレイおよび光導波路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光ファイバアレイや光導波路等に波長選択機能を付加するために、当該光ファイバアレイ等に光フィルタを装備させる技術が知られている。かかる技術の例として、たとえば特許第２７５２８４８号公報、特開平１０−１０３４４号公報、および特開平６−５９１４８号公報に記載された技術がある。これらの各公報に記載された技術は、いずれも複数の光ファイバやコアを横切るスリットが形成され、当該スリット内に光フィルタを挿入させた光フィルタ付きの光ファイバアレイまたは光導波路である。これらの光ファイバや光導波路を用いれば、光フィルタによって、特定の波長範囲の光のみを透過または反射させることができる。
【０００３】
しかし、上記各公報に記載された光導波路には、フィルタ部で不良が発生した場合、フィルタを導波路基板から取り外す作業が困難であるため、その光導波路自体を使用することができなくなるという問題があった。また、スリットを形成するに際して、導波路基板のスリット周辺部分が欠け易いという問題もあった。
【０００４】
一方、かかる問題を解消しうる技術として、特開平５−２７３４３２号公報に掲載された光導波路モジュールおよび特開平９−２５８０４４号公報に掲載された光フィルタ内蔵導波路型光デバイスがある。これらの技術は、光ファイバアレイや光導波路にスリットを形成して当該スリットに光フィルタを挿入するのではなく、光ファイバアレイや光導波路の端面に光フィルタを光学接着剤によって貼り付けるという構成を採用している。
【０００５】
この特開平５−２７３４３２号公報および特開平９−２５８０４４号公報に掲載された技術によれば、たとえフィルタ部で不良が発生しても、当該フィルタを導波路基板から簡単に取り外せるため、光導波路の再使用を容易に行うことができる。また、光フィルタを導波路基板に取り付けるに際して、スリットを形成する必要が無く、光フィルタの取り付け作業が容易になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平５−２７３４３２号公報および特開平９−２５８０４４号公報に掲載された技術には、次のような問題があった。すなわち、たとえば図８（ａ）に示すように、光ファイバアレイ５２の端面５２ａの大部分を光フィルタ５４で覆った場合、当該光ファイバアレイ５２を光導波路５６等と接続して光デバイスを製造するには、光フィルタ５４の表面に塗布した光学接着剤５８によって両者の接着を行うことになる。このため、かかる光デバイスに外力が加わると、その外力は光フィルタ５４に加わりやすく、光フィルタ５４が破損しやすくなってしまう。
【０００７】
一方、たとえば図８（ｂ）に示すように、光ファイバアレイ５２の端面５２ａの狭い範囲のみを光フィルタ５４で覆った場合、当該光ファイバアレイ５２を光導波路５６等と接続して光デバイスを製造するには、光フィルタ５４の表面および光ファイバアレイ５２の端面のうち光フィルタ５４で覆われていない部分に塗布した光学接着剤５８によって両者の接着を行うことになる。このとき、光フィルタ５４の外周部を光学接着剤５８が覆っており、その外周部の光学接着剤５８と光フィルタ５４の厚さとは同程度になる。そして、一般的に、光学接着剤５８の線膨張係数は光フィルタ５４の線膨張係数と異なるため、光デバイスの温度変化に伴って光フィルタ５４に熱応力が加わり、低温から高温に至る温度サイクルを履歴すると光フィルタ５４が破損しやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、外力および温度変化に伴う光フィルタの破損を防止することができる光ファイバアレイおよび光導波路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光学デバイスは、複数の光ファイバがファイバ固定部に配置されるとともに前記光ファイバ内を通過する光の所定の波長成分を透過または反射させる光フィルタを備えた光ファイバアレイであって、前記ファイバ固定部の端面に、前記光ファイバの端面を覆う光フィルタと、前記光フィルタと略同程度の厚さのスペーサと、が取り付けられており、前記光フィルタの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とにおいて、接着剤を介して光導波路と接続され、前記光フィルタと前記光導波路との間の接着剤の厚さと、前記スペーサと前記光導波路との間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができるように、前記光フィルタと前記スペーサとが前記ファイバ固定部の端面に取り付けられていることを特徴とする光ファイバアレイと、前記光フィルタの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とにおいて、前記光ファイバアレイと接続された光導波路と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る光学デバイスの光ファイバアレイにおいては、ファイバ固定部の端面に、光ファイバの端面を覆う光フィルタと、光フィルタと同程度の厚さのスペーサとが取り付けられている。なお、ファイバ固定部の端面に光フィルタが取り付けられているという意味には、ファイバ固定部の端面に蒸着等によって直接光フィルタが形成される場合も含まれている。そして、かかる光ファイバアレイを光導波路等と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタのファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、スペーサのファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とに塗布された光学接着剤等によって両者の接続が行われる。
【００１１】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光ファイバアレイと光導波路との接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタだけでなく、スペーサにも外力が加わることになる。従って、光フィルタのみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタは破損しにくくなる。また、スペーサの厚さは光フィルタと略同程度であるため、光フィルタと光導波路等の間の接着剤の厚さと、スペーサと光導波路等の間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、接着剤と光フィルタとの線膨張係数の差に基づいて光フィルタが破損するという事態は殆どない。さらに、吸湿による接着剤の膨張（膨潤）に伴って光フィルタが破損するという事態も防止される。また、光ファイバの端面と光導波路等の端面との隙間を少なくすることができ、光の間隙損失が低減される。
【００１２】
また、本発明の光学デバイスにおいて、スペーサの線膨張係数と光フィルタの線膨張係数とは、略等しいことが望ましい。
【００１３】
このような構成を採用した場合、たとえば本発明の光学デバイスにおける光ファイバアレイと別体の光導波路等を接続した場合に、低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、スペーサと光フィルタの膨張率が略等しいため、光フィルタにおいて熱応力は殆ど生じず光フィルタの破損がさらに防止される。
【００１４】
さらに、本発明の光学デバイスにおいて、光フィルタは、光ファイバの延在方向に対して斜めに取り付けられていることが望ましい。
【００１５】
このような構成を採用した場合、光ファイバ内を通過して光フィルタに到達して当該光フィルタによって反射された光が、光ファイバ内を戻るという事態が抑制される。
【００１６】
また、本発明の光学デバイスは、複数のコアが導波路基板に形成されるとともに前記コア内を通過する光の所定の波長成分を透過または反射させる光フィルタを備えた光導波路であって、前記導波路基板の端面に、前記コアの端面を覆う光フィルタと、前記光フィルタと略同程度の厚さのスペーサと、が取り付けられており、前記光フィルタの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面とにおいて、接着剤を介して光ファイバアレイと接続され、前記光フィルタと前記光ファイバアレイとの間の接着剤の厚さと、前記スペーサと前記光ファイバアレイとの間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができるように、前記光フィルタと前記スペーサとが前記導波路基板の端面に取り付けられていることを特徴とする光導波路と、前記光フィルタの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面とにおいて、前記光導波路と接続された光ファイバアレイと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光学デバイスの光導波路においては、導波路基板の端面に、コアの端面を覆う光フィルタと、光フィルタと同程度の厚さのスペーサとが取り付けられている。なお、ファイバ固定部の端面に光フィルタが取り付けられているという意味には、導波路基板の端面に蒸着等によって直接光フィルタが形成される場合も含まれている。そして、かかる光導波路を光ファイバアレイ等と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタの導波路基板に取り付けられた側の反対の面と、スペーサの導波路基板に取り付けられた側の反対の面とに塗布された光学接着剤等によって両者の接続が行われる。
【００１８】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光導波路と光ファイバアレイとの接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタだけでなく、スペーサにも外力が加わることになる。従って、光フィルタのみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタは破損しにくくなる。また、スペーサの厚さは光フィルタと略同程度であるため、光フィルタと光ファイバアレイ等の間の接着剤の厚さと、スペーサと光ファイバアレイ等の間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、接着剤と光フィルタとの線膨張係数の差に基づいて光フィルタが破損するという事態は殆どない。さらに、吸湿による接着剤の膨張（膨潤）に伴って光フィルタが破損するという事態も防止される。また、光ファイバの端面と光ファイバアレイ等の端面との隙間を少なくすることができ、光の間隙損失が低減される。
【００１９】
また、本発明の光学デバイスの光導波路において、スペーサの線膨張係数と光フィルタの線膨張係数とは、略等しいことが望ましい。
【００２０】
このような構成を採用した場合、たとえば本発明の光学デバイスにおける光導波路と光ファイバアレイ等を接続した場合に、低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、スペーサと光フィルタの膨張率が略等しいため、光フィルタにおいて熱応力は殆ど生じず光フィルタの破損がさらに防止される。
【００２１】
さらに、本発明の光学デバイスにおいて、光フィルタは、光ファイバの延在方向に対して斜めに取り付けられていることが望ましい。
【００２２】
このような構成を採用した場合、光ファイバ内を通過して光フィルタに到達して当該光フィルタによって反射された光が、光ファイバ内を戻るという事態が抑制される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光ファイバアレイおよび光導波路の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する記載は省略する。
【００２４】
図１は、本発明に係る光ファイバアレイの一実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示す光ファイバアレイのＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。本実施形態の光ファイバアレイ２は、４本の光ファイバ８を収容する光ファイバ心線４と、当該光ファイバ心線４の先端でばらけている上記各光ファイバ８を固定するファイバ固定部６と、から構成されている。
【００２５】
ファイバ固定部６は、その表面に４つの断面Ｖ字状のＶ字溝１４が並列に形成された基板１０と、当該基板１０上に位置する上蓋１２とから成る。そして、基板１０のＶ字溝１４に上記光ファイバ８が収容され、この状態で基板１０と上蓋１２は接着剤で接着固定されている。このため、各光ファイバ８は上蓋１２によって押圧された状態にある。なお、基板１０および上蓋１２は、Ｓｉ、ガラス、樹脂等によって形成することができる。また、光ファイバ８を収容する溝の形状は断面Ｖ字に限られず、丸穴、角溝等でもよい。
【００２６】
また、図２に示すように、光ファイバ心線４の被覆部の先端部分は、基板１０の上面と上蓋１２の下面によって形成される心線固定空間Ｓの内壁に接着固定されている。この際に使用される接着剤としては、たとえばＵＶ硬化型エポキシ系、ＵＶ硬化型アクリル系、熱硬化型エポキシ系、熱硬化型アクリル系、熱硬化型シリコン系などの種々の接着剤がある。
【００２７】
さらに、ファイバ固定部６の図２における右端面には、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２が積層された光フィルタ２０が接着剤によって貼り付けられている。光フィルタ２０は、幅０．７ｍｍ、長さ１．５ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍとなっており、ファイバ固定部６に貼り付けられる側の面２０ｂは各光ファイバ８の先端面８ａを覆っている。光フィルタ２０は、光ファイバ８内を通過した光のうち、特定範囲の波長の光を透過または反射させるものであり、バンドパスフィルタ、バンドカットフィルタ、長波長遮断フィルタ、短波長遮断フィルタなどの種々のフィルタを使用することができる。
【００２８】
また、ファイバ固定部６の端面には、光フィルタ２０の周囲を囲う形状をなすスペーサ１６が接着剤によって貼り付けられている。スペーサ１６は、ガラス、Ｓｉ、樹脂等によって形成することができ、その厚さは光フィルタ２０と同程度にされている。さらに、スペーサ１６の線膨張率は、光フィルタ２０の線膨張係数と略同程度になっており、その値はともに１０×１０−６Ｋ−１以下である。
【００２９】
また、光フィルタ２０およびスペーサ１６をファイバ固定部６に貼り付けるための接着剤として、ＵＶ硬化型エポキシ系、ＵＶ硬化型アクリル系、熱硬化型エポキシ系、熱硬化型アクリル系、熱硬化型シリコン系などの種々のものを使用することができる。
【００３０】
さらに、ファイバ固定部６の端面は、光ファイバ８の延在方向に対して角度θの傾きを有している。なお、本実施形態では、角度θは、８２゜としてある。同様に、光フィルタ２０の面２０ｂおよび当該面２０ｂの反対側の面２０ａも、光ファイバ８の延在方向に対して角度θの傾きを有している。このため、各光ファイバ８内を通過して光フィルタ２０に到達して当該光フィルタ２０によって反射された光が、光ファイバ８内を戻るという事態を抑制することができる。なお、ファイバ固定部６の端面は、必ずしも斜めにする必要はなく、角度θを９０゜にしてもよい。
【００３１】
なお、特開平８−２４０７４０号公報に記載されたような、基板ブロックの途中部分を切断してその切断面に光フィルタを配置するタイプの光導波路では、光フィルタの配置面を光ファイバの延在方向に対して斜めにすることは困難である。しかし、本実施形態では、ファイバ固定部６の端面に光フィルタ２０を取り付けるように構成しているため、光フィルタの取り付け面を容易に斜めにすることができる。
【００３２】
以上が、本実施形態の光ファイバアレイ２の構成である。次に、図３を用いて、本実施形態の光ファイバアレイ２の効果を説明する。
【００３３】
図３に示すように、光ファイバアレイ２を例えば光導波路２２と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタ２０の面２０ａと、スペーサ１６とに塗布された光学接着剤２４等によって光ファイバアレイ２と光導波路２２の接続が行われる。
【００３４】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光ファイバアレイ２と光導波路２２との接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタ２０だけでなく、スペーサ１６にも外力が加わることになる。従って、図８（ａ）のときのように光フィルタ２０のみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタ２０は破損しにくくなる。
【００３５】
また、本実施形態の光ファイバアレイ２は、スペーサ１６および光フィルタ２０の厚さが略等しいため、光フィルタ２０と光導波路２２との間の接着剤２４の厚さと、スペーサ１６と光導波路２２との間の接着剤２４の厚さとを略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、図８（ｂ）のときのように接着剤２４と光フィルタ２０との線膨張係数の差に基づいて光フィルタ２０が破損するという事態は殆どない。さらに、スペーサ１６の存在により、吸湿による接着剤２４の膨張に伴う光フィルタ２０の破損を防止することができる。また、光ファイバ８の先端面８ａと光導波路２２のコア２５の先端面２５ａとの隙間を少なくすることができ、光の間隙損失を低減することができる。
【００３６】
図４は、本実施形態の光ファイバアレイ２の変形例を示す図である。図４の変形例では、スペーサ１６が光フィルタ２０の外周全体を覆うのではなく、光フィルタ２０の両側のみに配置されている。このような変形例を採用した場合でも、上述した本実施形態の光ファイバアレイ２の効果と同様な効果を得ることができる。また、光フィルタ２０の両側でなく、片側のみにスペーサ１６を配置してもよい。
【００３７】
次に、本発明に係る光導波路の一実施形態について説明する。
【００３８】
図５は、本実施形態の光導波路３２を示す斜視図であり、図６は、図５に示す光導波路のＶＩ−ＶＩ方向の断面図である。本実施形態の光導波路３２は、Ｓｉ製のベース部３８および当該ベース部３８上に形成されたクラッド部４０から成る導波路基板３４と、当該導波路基板３４のベース部３８上に形成された４つのコア３６と、から構成されている。
【００３９】
導波路基板３４の端面には、図１に示した光ファイバアレイと同様に、光フィルタ２０と、当該光フィルタ２０の周囲を囲う形状のスペーサ１６とが接着剤によって貼り付けられている。また、光フィルタ２０の面２０ｂは、各コア３６の先端面３６ａを覆っている。
【００４０】
また、図６に示すように、導波路基板３４の端面は、コア３６の延在方向に対して角度θの傾きを有している。同様に、光フィルタ２０の面２０ｂおよび当該面２０ｂの反対側の面２０ａも、コア３６の延在方向に対して角度θの傾きを有している。このため、各コア３６内を通過して光フィルタ２０に到達して当該光フィルタ２０によって反射された光が、コア３６内を戻るという事態を抑制することができる。また、導波路基板３４の端面は、必ずしも斜めにする必要はなく、角度θを９０゜にしてもよい。
【００４１】
以上が、本実施形態の光導波路３２の構成である。次に、図７を用いて、本実施形態の光導波路３２の効果を説明する。
【００４２】
図７に示すように、このような光導波路３２を例えば光ファイバアレイ４２と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタ２０の面２０ａと、スペーサ１６とに塗布された光学接着剤２４等によって光導波路３２と光ファイバアレイ４２の接続が行われる。
【００４３】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光導波路３２と光ファイバアレイ４２との接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタ２０だけでなく、スペーサ１６にも外力が加わることになる。従って、図８（ａ）のときのように光フィルタ２０のみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタ２０は破損しにくくなる。
【００４４】
また、本実施形態の光導波路３２は、スペーサ１６および光フィルタ２０の厚さが略等しいため、光フィルタ２０と光ファイバアレイ４２との間の接着剤２４の厚さと、スペーサ１６と光ファイバアレイ４２との間の接着剤２４の厚さとを略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、図８（ｂ）のときのように接着剤２４と光フィルタ２０との線膨張係数の差に基づいて光フィルタ２０が破損するという事態は殆どない。さらに、スペーサ１６の存在により、吸湿による接着剤２４の膨張に伴う光フィルタ２０の破損を防止することができる。また、コア３６の先端面３６ａと光ファイバアレイ４２の光ファイバ４８の先端面４８ａとの隙間を少なくすることができ、光の間隙損失を低減することができる。
【００４５】
なお、本実施形態の光導波路においても、上述の光ファイバアレイの変形例と同様に、スペーサの取り付けパターンを種々変更することができる。
【００４６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光フィルタは必ずしもファイバ固定部や導波路基板に接着剤で貼り付ける必要はなく、ファイバ固定部や導波路基板に蒸着によって直接形成してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光学デバイスの光ファイバアレイにおいては、ファイバ固定部の端面に、光ファイバの端面を覆う光フィルタと、光フィルタと同程度の厚さのスペーサとが取り付けられている。そして、かかる光ファイバアレイを光導波路等と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタのファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、スペーサのファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とに塗布された光学接着剤等によって両者の接続が行われる。
【００４８】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光ファイバアレイと光導波路との接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタだけでなく、スペーサにも外力が加わることになる。従って、光フィルタのみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタは破損しにくくなる。また、スペーサの厚さは光フィルタと略同程度であるため、光フィルタと光導波路等の間の接着剤の厚さと、スペーサと光導波路等の間の接着剤の厚さとを略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、接着剤と光フィルタとの線膨張係数の差に基づいて光フィルタが破損するという事態は殆どない。
【００４９】
さらに、本発明の光学デバイスの光導波路によっても、上述光ファイバアレイと同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバアレイの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光ファイバアレイのＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。
【図３】図１に示す光ファイバアレイと光導波路を接着した状態を示す斜視図である。
【図４】図１に示す光ファイバアレイの変形例を示す図である。
【図５】本発明に係る光導波路の一実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５に示す光導波路のＶＩ−ＶＩ方向の断面図である。
【図７】図５に示す光導波路と光ファイバアレイを接着した状態を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、ともに従来の光ファイバアレイと光導波路を接続して構成した光デバイスを示す図である。
【符号の説明】
２…光ファイバアレイ、４…光ファイバ心線、６…ファイバ固定部、８…光ファイバ、８ａ…先端面、１０…基板、１２…上蓋、１４…Ｖ字溝、１６…スペーサ、２０…光フィルタ、２４…接着剤、３２…光導波路、３４…導波路基板、３６…コア、３８…ベース部、４０…クラッド部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長選択機能を有する光ファイバアレイおよび光導波路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光ファイバアレイや光導波路等に波長選択機能を付加するために、当該光ファイバアレイ等に光フィルタを装備させる技術が知られている。かかる技術の例として、たとえば特許第２７５２８４８号公報、特開平１０−１０３４４号公報、および特開平６−５９１４８号公報に記載された技術がある。これらの各公報に記載された技術は、いずれも複数の光ファイバやコアを横切るスリットが形成され、当該スリット内に光フィルタを挿入させた光フィルタ付きの光ファイバアレイまたは光導波路である。これらの光ファイバや光導波路を用いれば、光フィルタによって、特定の波長範囲の光のみを透過または反射させることができる。
【０００３】
しかし、上記各公報に記載された光導波路には、フィルタ部で不良が発生した場合、フィルタを導波路基板から取り外す作業が困難であるため、その光導波路自体を使用することができなくなるという問題があった。また、スリットを形成するに際して、導波路基板のスリット周辺部分が欠け易いという問題もあった。
【０００４】
一方、かかる問題を解消しうる技術として、特開平５−２７３４３２号公報に掲載された光導波路モジュールおよび特開平９−２５８０４４号公報に掲載された光フィルタ内蔵導波路型光デバイスがある。これらの技術は、光ファイバアレイや光導波路にスリットを形成して当該スリットに光フィルタを挿入するのではなく、光ファイバアレイや光導波路の端面に光フィルタを光学接着剤によって貼り付けるという構成を採用している。
【０００５】
この特開平５−２７３４３２号公報および特開平９−２５８０４４号公報に掲載された技術によれば、たとえフィルタ部で不良が発生しても、当該フィルタを導波路基板から簡単に取り外せるため、光導波路の再使用を容易に行うことができる。また、光フィルタを導波路基板に取り付けるに際して、スリットを形成する必要が無く、光フィルタの取り付け作業が容易になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平５−２７３４３２号公報および特開平９−２５８０４４号公報に掲載された技術には、次のような問題があった。すなわち、たとえば図８（ａ）に示すように、光ファイバアレイ５２の端面５２ａの大部分を光フィルタ５４で覆った場合、当該光ファイバアレイ５２を光導波路５６等と接続して光デバイスを製造するには、光フィルタ５４の表面に塗布した光学接着剤５８によって両者の接着を行うことになる。このため、かかる光デバイスに外力が加わると、その外力は光フィルタ５４に加わりやすく、光フィルタ５４が破損しやすくなってしまう。
【０００７】
一方、たとえば図８（ｂ）に示すように、光ファイバアレイ５２の端面５２ａの狭い範囲のみを光フィルタ５４で覆った場合、当該光ファイバアレイ５２を光導波路５６等と接続して光デバイスを製造するには、光フィルタ５４の表面および光ファイバアレイ５２の端面のうち光フィルタ５４で覆われていない部分に塗布した光学接着剤５８によって両者の接着を行うことになる。このとき、光フィルタ５４の外周部を光学接着剤５８が覆っており、その外周部の光学接着剤５８と光フィルタ５４の厚さとは同程度になる。そして、一般的に、光学接着剤５８の線膨張係数は光フィルタ５４の線膨張係数と異なるため、光デバイスの温度変化に伴って光フィルタ５４に熱応力が加わり、低温から高温に至る温度サイクルを履歴すると光フィルタ５４が破損しやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、外力および温度変化に伴う光フィルタの破損を防止することができる光ファイバアレイおよび光導波路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光学デバイスは、複数の光ファイバがファイバ固定部に配置されるとともに前記光ファイバ内を通過する光の所定の波長成分を透過または反射させる光フィルタを備えた光ファイバアレイであって、前記ファイバ固定部の端面に、前記光ファイバの端面を覆う光フィルタと、前記光フィルタと略同程度の厚さのスペーサと、が取り付けられており、前記光フィルタの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とにおいて、接着剤を介して光導波路と接続され、前記光フィルタと前記光導波路との間の接着剤の厚さと、前記スペーサと前記光導波路との間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができるように、前記光フィルタと前記スペーサとが前記ファイバ固定部の端面に取り付けられていることを特徴とする光ファイバアレイと、前記光フィルタの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とにおいて、前記光ファイバアレイと接続された光導波路と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る光学デバイスの光ファイバアレイにおいては、ファイバ固定部の端面に、光ファイバの端面を覆う光フィルタと、光フィルタと同程度の厚さのスペーサとが取り付けられている。なお、ファイバ固定部の端面に光フィルタが取り付けられているという意味には、ファイバ固定部の端面に蒸着等によって直接光フィルタが形成される場合も含まれている。そして、かかる光ファイバアレイを光導波路等と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタのファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、スペーサのファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とに塗布された光学接着剤等によって両者の接続が行われる。
【００１１】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光ファイバアレイと光導波路との接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタだけでなく、スペーサにも外力が加わることになる。従って、光フィルタのみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタは破損しにくくなる。また、スペーサの厚さは光フィルタと略同程度であるため、光フィルタと光導波路等の間の接着剤の厚さと、スペーサと光導波路等の間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、接着剤と光フィルタとの線膨張係数の差に基づいて光フィルタが破損するという事態は殆どない。さらに、吸湿による接着剤の膨張（膨潤）に伴って光フィルタが破損するという事態も防止される。また、光ファイバの端面と光導波路等の端面との隙間を少なくすることができ、光の間隙損失が低減される。
【００１２】
また、本発明の光学デバイスにおいて、スペーサの線膨張係数と光フィルタの線膨張係数とは、略等しいことが望ましい。
【００１３】
このような構成を採用した場合、たとえば本発明の光学デバイスにおける光ファイバアレイと別体の光導波路等を接続した場合に、低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、スペーサと光フィルタの膨張率が略等しいため、光フィルタにおいて熱応力は殆ど生じず光フィルタの破損がさらに防止される。
【００１４】
さらに、本発明の光学デバイスにおいて、光フィルタは、光ファイバの延在方向に対して斜めに取り付けられていることが望ましい。
【００１５】
このような構成を採用した場合、光ファイバ内を通過して光フィルタに到達して当該光フィルタによって反射された光が、光ファイバ内を戻るという事態が抑制される。
【００１６】
また、本発明の光学デバイスは、複数のコアが導波路基板に形成されるとともに前記コア内を通過する光の所定の波長成分を透過または反射させる光フィルタを備えた光導波路であって、前記導波路基板の端面に、前記コアの端面を覆う光フィルタと、前記光フィルタと略同程度の厚さのスペーサと、が取り付けられており、前記光フィルタの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面とにおいて、接着剤を介して光ファイバアレイと接続され、前記光フィルタと前記光ファイバアレイとの間の接着剤の厚さと、前記スペーサと前記光ファイバアレイとの間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができるように、前記光フィルタと前記スペーサとが前記導波路基板の端面に取り付けられていることを特徴とする光導波路と、前記光フィルタの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面とにおいて、前記光導波路と接続された光ファイバアレイと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光学デバイスの光導波路においては、導波路基板の端面に、コアの端面を覆う光フィルタと、光フィルタと同程度の厚さのスペーサとが取り付けられている。なお、ファイバ固定部の端面に光フィルタが取り付けられているという意味には、導波路基板の端面に蒸着等によって直接光フィルタが形成される場合も含まれている。そして、かかる光導波路を光ファイバアレイ等と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタの導波路基板に取り付けられた側の反対の面と、スペーサの導波路基板に取り付けられた側の反対の面とに塗布された光学接着剤等によって両者の接続が行われる。
【００１８】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光導波路と光ファイバアレイとの接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタだけでなく、スペーサにも外力が加わることになる。従って、光フィルタのみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタは破損しにくくなる。また、スペーサの厚さは光フィルタと略同程度であるため、光フィルタと光ファイバアレイ等の間の接着剤の厚さと、スペーサと光ファイバアレイ等の間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、接着剤と光フィルタとの線膨張係数の差に基づいて光フィルタが破損するという事態は殆どない。さらに、吸湿による接着剤の膨張（膨潤）に伴って光フィルタが破損するという事態も防止される。また、光ファイバの端面と光ファイバアレイ等の端面との隙間を少なくすることができ、光の間隙損失が低減される。
【００１９】
また、本発明の光学デバイスの光導波路において、スペーサの線膨張係数と光フィルタの線膨張係数とは、略等しいことが望ましい。
【００２０】
このような構成を採用した場合、たとえば本発明の光学デバイスにおける光導波路と光ファイバアレイ等を接続した場合に、低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、スペーサと光フィルタの膨張率が略等しいため、光フィルタにおいて熱応力は殆ど生じず光フィルタの破損がさらに防止される。
【００２１】
さらに、本発明の光学デバイスにおいて、光フィルタは、光ファイバの延在方向に対して斜めに取り付けられていることが望ましい。
【００２２】
このような構成を採用した場合、光ファイバ内を通過して光フィルタに到達して当該光フィルタによって反射された光が、光ファイバ内を戻るという事態が抑制される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光ファイバアレイおよび光導波路の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する記載は省略する。
【００２４】
図１は、本発明に係る光ファイバアレイの一実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示す光ファイバアレイのＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。本実施形態の光ファイバアレイ２は、４本の光ファイバ８を収容する光ファイバ心線４と、当該光ファイバ心線４の先端でばらけている上記各光ファイバ８を固定するファイバ固定部６と、から構成されている。
【００２５】
ファイバ固定部６は、その表面に４つの断面Ｖ字状のＶ字溝１４が並列に形成された基板１０と、当該基板１０上に位置する上蓋１２とから成る。そして、基板１０のＶ字溝１４に上記光ファイバ８が収容され、この状態で基板１０と上蓋１２は接着剤で接着固定されている。このため、各光ファイバ８は上蓋１２によって押圧された状態にある。なお、基板１０および上蓋１２は、Ｓｉ、ガラス、樹脂等によって形成することができる。また、光ファイバ８を収容する溝の形状は断面Ｖ字に限られず、丸穴、角溝等でもよい。
【００２６】
また、図２に示すように、光ファイバ心線４の被覆部の先端部分は、基板１０の上面と上蓋１２の下面によって形成される心線固定空間Ｓの内壁に接着固定されている。この際に使用される接着剤としては、たとえばＵＶ硬化型エポキシ系、ＵＶ硬化型アクリル系、熱硬化型エポキシ系、熱硬化型アクリル系、熱硬化型シリコン系などの種々の接着剤がある。
【００２７】
さらに、ファイバ固定部６の図２における右端面には、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２が積層された光フィルタ２０が接着剤によって貼り付けられている。光フィルタ２０は、幅０．７ｍｍ、長さ１．５ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍとなっており、ファイバ固定部６に貼り付けられる側の面２０ｂは各光ファイバ８の先端面８ａを覆っている。光フィルタ２０は、光ファイバ８内を通過した光のうち、特定範囲の波長の光を透過または反射させるものであり、バンドパスフィルタ、バンドカットフィルタ、長波長遮断フィルタ、短波長遮断フィルタなどの種々のフィルタを使用することができる。
【００２８】
また、ファイバ固定部６の端面には、光フィルタ２０の周囲を囲う形状をなすスペーサ１６が接着剤によって貼り付けられている。スペーサ１６は、ガラス、Ｓｉ、樹脂等によって形成することができ、その厚さは光フィルタ２０と同程度にされている。さらに、スペーサ１６の線膨張率は、光フィルタ２０の線膨張係数と略同程度になっており、その値はともに１０×１０−６Ｋ−１以下である。
【００２９】
また、光フィルタ２０およびスペーサ１６をファイバ固定部６に貼り付けるための接着剤として、ＵＶ硬化型エポキシ系、ＵＶ硬化型アクリル系、熱硬化型エポキシ系、熱硬化型アクリル系、熱硬化型シリコン系などの種々のものを使用することができる。
【００３０】
さらに、ファイバ固定部６の端面は、光ファイバ８の延在方向に対して角度θの傾きを有している。なお、本実施形態では、角度θは、８２゜としてある。同様に、光フィルタ２０の面２０ｂおよび当該面２０ｂの反対側の面２０ａも、光ファイバ８の延在方向に対して角度θの傾きを有している。このため、各光ファイバ８内を通過して光フィルタ２０に到達して当該光フィルタ２０によって反射された光が、光ファイバ８内を戻るという事態を抑制することができる。なお、ファイバ固定部６の端面は、必ずしも斜めにする必要はなく、角度θを９０゜にしてもよい。
【００３１】
なお、特開平８−２４０７４０号公報に記載されたような、基板ブロックの途中部分を切断してその切断面に光フィルタを配置するタイプの光導波路では、光フィルタの配置面を光ファイバの延在方向に対して斜めにすることは困難である。しかし、本実施形態では、ファイバ固定部６の端面に光フィルタ２０を取り付けるように構成しているため、光フィルタの取り付け面を容易に斜めにすることができる。
【００３２】
以上が、本実施形態の光ファイバアレイ２の構成である。次に、図３を用いて、本実施形態の光ファイバアレイ２の効果を説明する。
【００３３】
図３に示すように、光ファイバアレイ２を例えば光導波路２２と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタ２０の面２０ａと、スペーサ１６とに塗布された光学接着剤２４等によって光ファイバアレイ２と光導波路２２の接続が行われる。
【００３４】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光ファイバアレイ２と光導波路２２との接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタ２０だけでなく、スペーサ１６にも外力が加わることになる。従って、図８（ａ）のときのように光フィルタ２０のみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタ２０は破損しにくくなる。
【００３５】
また、本実施形態の光ファイバアレイ２は、スペーサ１６および光フィルタ２０の厚さが略等しいため、光フィルタ２０と光導波路２２との間の接着剤２４の厚さと、スペーサ１６と光導波路２２との間の接着剤２４の厚さとを略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、図８（ｂ）のときのように接着剤２４と光フィルタ２０との線膨張係数の差に基づいて光フィルタ２０が破損するという事態は殆どない。さらに、スペーサ１６の存在により、吸湿による接着剤２４の膨張に伴う光フィルタ２０の破損を防止することができる。また、光ファイバ８の先端面８ａと光導波路２２のコア２５の先端面２５ａとの隙間を少なくすることができ、光の間隙損失を低減することができる。
【００３６】
図４は、本実施形態の光ファイバアレイ２の変形例を示す図である。図４の変形例では、スペーサ１６が光フィルタ２０の外周全体を覆うのではなく、光フィルタ２０の両側のみに配置されている。このような変形例を採用した場合でも、上述した本実施形態の光ファイバアレイ２の効果と同様な効果を得ることができる。また、光フィルタ２０の両側でなく、片側のみにスペーサ１６を配置してもよい。
【００３７】
次に、本発明に係る光導波路の一実施形態について説明する。
【００３８】
図５は、本実施形態の光導波路３２を示す斜視図であり、図６は、図５に示す光導波路のＶＩ−ＶＩ方向の断面図である。本実施形態の光導波路３２は、Ｓｉ製のベース部３８および当該ベース部３８上に形成されたクラッド部４０から成る導波路基板３４と、当該導波路基板３４のベース部３８上に形成された４つのコア３６と、から構成されている。
【００３９】
導波路基板３４の端面には、図１に示した光ファイバアレイと同様に、光フィルタ２０と、当該光フィルタ２０の周囲を囲う形状のスペーサ１６とが接着剤によって貼り付けられている。また、光フィルタ２０の面２０ｂは、各コア３６の先端面３６ａを覆っている。
【００４０】
また、図６に示すように、導波路基板３４の端面は、コア３６の延在方向に対して角度θの傾きを有している。同様に、光フィルタ２０の面２０ｂおよび当該面２０ｂの反対側の面２０ａも、コア３６の延在方向に対して角度θの傾きを有している。このため、各コア３６内を通過して光フィルタ２０に到達して当該光フィルタ２０によって反射された光が、コア３６内を戻るという事態を抑制することができる。また、導波路基板３４の端面は、必ずしも斜めにする必要はなく、角度θを９０゜にしてもよい。
【００４１】
以上が、本実施形態の光導波路３２の構成である。次に、図７を用いて、本実施形態の光導波路３２の効果を説明する。
【００４２】
図７に示すように、このような光導波路３２を例えば光ファイバアレイ４２と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタ２０の面２０ａと、スペーサ１６とに塗布された光学接着剤２４等によって光導波路３２と光ファイバアレイ４２の接続が行われる。
【００４３】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光導波路３２と光ファイバアレイ４２との接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタ２０だけでなく、スペーサ１６にも外力が加わることになる。従って、図８（ａ）のときのように光フィルタ２０のみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタ２０は破損しにくくなる。
【００４４】
また、本実施形態の光導波路３２は、スペーサ１６および光フィルタ２０の厚さが略等しいため、光フィルタ２０と光ファイバアレイ４２との間の接着剤２４の厚さと、スペーサ１６と光ファイバアレイ４２との間の接着剤２４の厚さとを略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、図８（ｂ）のときのように接着剤２４と光フィルタ２０との線膨張係数の差に基づいて光フィルタ２０が破損するという事態は殆どない。さらに、スペーサ１６の存在により、吸湿による接着剤２４の膨張に伴う光フィルタ２０の破損を防止することができる。また、コア３６の先端面３６ａと光ファイバアレイ４２の光ファイバ４８の先端面４８ａとの隙間を少なくすることができ、光の間隙損失を低減することができる。
【００４５】
なお、本実施形態の光導波路においても、上述の光ファイバアレイの変形例と同様に、スペーサの取り付けパターンを種々変更することができる。
【００４６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光フィルタは必ずしもファイバ固定部や導波路基板に接着剤で貼り付ける必要はなく、ファイバ固定部や導波路基板に蒸着によって直接形成してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光学デバイスの光ファイバアレイにおいては、ファイバ固定部の端面に、光ファイバの端面を覆う光フィルタと、光フィルタと同程度の厚さのスペーサとが取り付けられている。そして、かかる光ファイバアレイを光導波路等と接続して光学デバイスを組み立てる場合、光フィルタのファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、スペーサのファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とに塗布された光学接着剤等によって両者の接続が行われる。
【００４８】
このため、かかる光学デバイスに外力が加わっても、光ファイバアレイと光導波路との接続部分において当該外力が加わるのは光フィルタだけでなく、スペーサにも外力が加わることになる。従って、光フィルタのみに外力が加わる場合と比較して、光フィルタは破損しにくくなる。また、スペーサの厚さは光フィルタと略同程度であるため、光フィルタと光導波路等の間の接着剤の厚さと、スペーサと光導波路等の間の接着剤の厚さとを略同程度にすることができる。このため、たとえ低温から高温に至る温度サイクルが履歴しても、接着剤と光フィルタとの線膨張係数の差に基づいて光フィルタが破損するという事態は殆どない。
【００４９】
さらに、本発明の光学デバイスの光導波路によっても、上述光ファイバアレイと同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバアレイの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光ファイバアレイのＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。
【図３】図１に示す光ファイバアレイと光導波路を接着した状態を示す斜視図である。
【図４】図１に示す光ファイバアレイの変形例を示す図である。
【図５】本発明に係る光導波路の一実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５に示す光導波路のＶＩ−ＶＩ方向の断面図である。
【図７】図５に示す光導波路と光ファイバアレイを接着した状態を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、ともに従来の光ファイバアレイと光導波路を接続して構成した光デバイスを示す図である。
【符号の説明】
２…光ファイバアレイ、４…光ファイバ心線、６…ファイバ固定部、８…光ファイバ、８ａ…先端面、１０…基板、１２…上蓋、１４…Ｖ字溝、１６…スペーサ、２０…光フィルタ、２４…接着剤、３２…光導波路、３４…導波路基板、３６…コア、３８…ベース部、４０…クラッド部。
Claims (8)
- 複数の光ファイバがファイバ固定部に配置されるとともに前記光ファイバ内を通過する光の所定の波長成分を透過または反射させる光フィルタを備えた光ファイバアレイであって、
前記ファイバ固定部の端面に、前記光ファイバの端面を覆う光フィルタと、前記光フィルタと略同程度の厚さのスペーサと、が取り付けられており、
前記光フィルタの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とにおいて、接着剤を介して光導波路と接続され、
前記光フィルタと前記光導波路との間の接着剤の厚さと、前記スペーサと前記光導波路との間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができるように、前記光フィルタと前記スペーサとが前記ファイバ固定部の端面に取り付けられていることを特徴とする光ファイバアレイと、
前記光フィルタの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記ファイバ固定部に取り付けられた側の反対の面とにおいて、前記光ファイバアレイと接続された光導波路と、
を備えることを特徴とする光学デバイス。 - 前記スペーサは、前記ファイバ固定部の前記端面に接着剤によって貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
- 前記スペーサの線膨張係数と前記光フィルタの線膨張係数とは、略等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学デバイス。
- 前記光フィルタは、前記光ファイバの延在方向に対して斜めに取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光学デバイス。
- 複数のコアが導波路基板に形成されるとともに前記コア内を通過する光の所定の波長成分を透過または反射させる光フィルタを備えた光導波路であって、
前記導波路基板の端面に、前記コアの端面を覆う光フィルタと、前記光フィルタと略同程度の厚さのスペーサと、が取り付けられており、
前記光フィルタの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面とにおいて、接着剤を介して光ファイバアレイと接続され、
前記光フィルタと前記光ファイバアレイとの間の接着剤の厚さと、前記スペーサと前記光ファイバアレイとの間の接着剤の厚さと、を略同程度にすることができるように、前記光フィルタと前記スペーサとが前記導波路基板の端面に取り付けられていることを特徴とする光導波路と、
前記光フィルタの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面と、前記スペーサの前記導波路基板に取り付けられた側の反対の面とにおいて、前記光導波路と接続された光ファイバアレイと、
を備えることを特徴とする光学デバイス。 - 前記スペーサは、前記導波路基板の前記端面に接着剤によって貼り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の光学デバイス。
- 前記スペーサの線膨張係数と前記光フィルタの線膨張係数とは、略等しいことを特徴とする請求項５又は６に記載の光学デバイス。
- 前記光フィルタは、前記コアの延在方向に対して斜めに取り付けられていることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の光学デバイス。
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