JP3750671B2

JP3750671B2 - Manufacturing method of optical transmission line

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Publication number: JP3750671B2
Application number: JP2003133809A
Authority: JP
Inventors: 学各務; 達弥山下; 伊藤　　博; 康彦竹田
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP2003294968A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光硬化性樹脂溶液と光を用いて作製される光伝送路の製造方法に関する。特に、光硬化性樹脂溶液を硬化開始波長と屈折率の異なる２種の混合溶液とし、１つの光硬化性樹脂溶液で伝送路のコアを、両光硬化性樹脂溶液でクラッド部を形成する光伝送路の製造方法に関する。
また、光ファイバを上記混合溶液に漬け、光ファイバに連続して繋がる直線平行性の良い光伝送路の製造方法に関する。
本発明は、光通信における安価で低損失な光インタ−コネクション、光分波器あるいは合波器に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光硬化性樹脂溶液を利用して、光ファイバ先端に光伝送路を形成する技術が注目されている。例えば、特開平４−１６５３１１号公報に開示された光導波路の製造方法がある。簡単に説明すると、第１工程として、光ファイバの１端を例えばフッ素系モノマーからなる光硬化性樹脂溶液に漬ける。そして、その溶液を硬化させる波長の光をそのファイバ先端から出射させる（第２工程）。
例えば、紫外線領域に近い波長あるいは短波長レーザ光を照射させると、その先端部分にある光硬化性樹脂溶液は光重合反応によって硬化される。そして、出射端には、そのパワ分布に従って所謂コア部が形成される。コア部が形成されると、上記光はさらに先方に伝搬され、次々とコア部を形成し、結果として光伝送路が形成される。
【０００３】
そして、第３工程として、上記光硬化性樹脂溶液から取り出し、洗浄等により残存した光硬化性樹脂溶液を取り除く。次に、第４工程として、再び透光性樹脂をコーティングする。これは、コア面を被覆し、塵や傷から保護する目的である。そして最終の第５工程として、形成されたコア部の先端面を研磨し、伝送路の出射面を形成する。
このように、およそ５工程で光ファイバに連続する光伝送路を形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、結果的に光伝送路が拡大しながら蛇行している。蛇行とは、光軸方向にｚ軸をとるとき、そのｚの値に対して半径が周期的に異なることである。これは、光ファイバのコア部と光硬化性樹脂溶液の屈折率のミスマッチに起因する。その結果、出射広がりが大きくなるとともに屈折率分布型光伝送路が形成される。
【０００５】
この屈折率分布型の伝送路内では、光は屈折率に従って蛇行する。即ち、伝送路の長さによって、その焦点距離が変化する。このため、最終工程の端面研磨では、その焦点距離を測定しながら研磨量を決定する必要があり、多大な製造コストを要するという欠点があった。
また、上記従来例によれば、形成されたコア部の伝送路長は８．５ｍｍ止まりである。端面処理を施せば、さらに小さくなる。これは、光ファイバ間を接続するコネクタとしては、適用できるが、その伝送路中に分岐ミラー等を挿入し分波器・合波器とするには困難を伴った。
また、他には光ファイバ先端にテーパー状の光伝送路が形成される報告もある。テーパー状の光伝送路の形成も、上記屈折率のミスマッチに起因する。このテーパ状の光伝送路を上記合波器・分波器に適用するとその広がりから損失が大きくなるという欠点が生じる。
更に、上記方法の場合、クラッドをそのまま硬化させると屈折率がコアのそれと同じになる。従って、ステップインデックス型光伝送路とするためには、ファイバクラッドを別の材料に置き換える工程が別途必要となるので、生産性が悪いといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光硬化性樹脂溶液を用いて、簡単にコア部とクラッド部を作製し、コア部が直線的に延長された光伝送路を提供することである。また、その製造方法を提供することである。
また、他の目的は、用いる光ファイバに応じて、上記光硬化性樹脂溶液の屈折率を調整し、光ファイバの種類によらず出射口から直線状に延長された光伝送路を提供することである。
さらに、他の目的は、組立コスト、部品コストが大幅に低減された安価な光伝送路の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の光伝送路の製造方法によれば、光硬化性樹脂溶液に光ファイバ先端を漬け、その光ファイバ先端から所定波長の光を出射させて、光軸方向にその光硬化性樹脂溶液を硬化させることより、光ファイバ先端から連続した光伝送路を作製する光伝送路の製造方法であって、その光ファイバは屈折率がコア部とクラッド部の境界でステップ状に変化するステップインデックス型光ファイバであり、そのコア部屈折率をｎ_f1、クラッド部屈折率をｎ_f2、形成される光伝送路の屈折率をｎ_A2、光硬化性樹脂溶液の屈折率をｎ_C1とする時、（３）式の条件を満たすように光硬化性樹脂溶液の屈折率が調整されることを特徴とする。
【数３】
（ｎ_f1）²−（ｎ_f2）²≦（ｎ_A2）²−（ｎ_C1）² ・・・（３）
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の光伝送路の製造方法によれば、その光ファイバは半径方向に所定の関数で屈折率勾配を有するグレーディッドインデックス型光ファイバであり、その光ファイバのコア部中心の最大屈折率をｎ_f1、コア部直径を２ａ_f、クラッド部屈折率をｎ_f2、形成される光伝送路の屈折率をｎ_A2、光硬化性樹脂溶液の屈折率をｎ_C1、ｐを整数とする時、作製される光伝送路の直径２ａ_wが（４）式を満たす条件で、その光硬化性樹脂溶液の屈折率が調整されることを特徴とする。
【数４】
２ａ_w＝２ａ_f［１／（２△）・（ｎ_A2 ²−ｎ_C1 ²）／ｎ_A2 ²］^1/p
但し、△＝（ｎ_f1 ²−ｎ_f2 ²）／（２ｎ_f1 ²）・・・（４）
【０００９】
【作用および効果】
まず、２種類の光硬化性樹脂溶液が混合された混合溶液を採用した光伝送路の製造方法について説明する。それは、第１の光硬化性樹脂溶液と、その第１の光硬化性樹脂溶液より硬化開始波長が短い性質を有する第２の光硬化性樹脂溶液との混合からなる。また、第１の光硬化性樹脂溶液の硬化時の屈折率は、混合溶液の硬化時の屈折率より大に設定する。この混合溶液は、例えば直方体の透明容器に入れられる。
【００１０】
その混合溶液に第１の光硬化性樹脂溶液を硬化させる波長帯λ_w（λ₂＜λ_w＜λ₁）の光をビーム状に入射させる。ここに、波長λ₁は第１の光硬化性樹脂溶液の硬化開始波長であり、波長λ₂は第２の光硬化性樹脂溶液のそれである。また、上記波長帯λ_wの光は、例えばＨｅ−Ｃｄ等の短波長レーザ光である。
これにより、混合溶液中の第１の光硬化性樹脂溶液のみが光重合反応により硬化し、直線状のコア部が形成される。この時、コア部外周には、２種の光硬化性樹脂溶液からなる混合溶液が残存する。
次いで、この混合溶液の周囲より、両光硬化性樹脂溶液を硬化させる波長帯λ_c（λ_c＜λ₂）の光を、例えば紫外線ランプ等より照射させて、同じく光重合反応により残存溶液を固化させる。この結果、コア部周囲にクラッド部が形成される。
また、上記屈折率の設定により、この時コア部の屈折率はクラッド部の屈折率より大である。即ち、ステップインデックス型の光伝送路が形成される。
このように、コア部とクラッド部を有するステップインデックス型の光伝送路が２工程の光照射で形成される。従って、極めて効率の良い光伝送路の製造方法となる。
【００１１】
また、この時上記混合溶液の透明容器は任意形状とすることができる。これにより、上記クラッド部は任意形状となり、例えば製品形状に合わせて作製することができる。即ち、クラッド部を製品に直接固定することができる。従って、極めて利便性の高い光伝送路となる。
また、上記光伝送路は、上記所定の波長帯λ_w，λ_cの光を照射するだけで、一括して成形される。よって、組立コストの安価な製造方法となる。
【００１２】
また、特願平１０−１５２１５７号に記載したように、上記容器内に例えばハーフミラー等の光学素子を挿入し、上記工程を経れば、光伝送路とハーフミラーが密着形成された光分波器を製造することもできる。
【００１３】
また、上記光伝送路に歪みを与えれば、光波の位相が変化することが知られている。上記製造方法は、任意のクラッド形状を可能とするので、上記伝送路に様々な物理量、例えば応力、電界、磁界、超音波等を簡単に加えることができる。
これにより様々な形態で応力、即ち位相変化を簡単に与えることができ、例えば位相変調素子等の光学素子が形成できる。
よって、上記製造方法は、光伝送路を有した様々な光学素子の基本構造を形成する基礎技術となる。
【００１４】
第１の光硬化性樹脂溶液の硬化時の屈折率は、混合溶液の屈折率より大に調整されていると、第１の光硬化性樹脂溶液は波長帯λ₁の光が照射されると硬化し、混合溶液の屈折率より高くなる。即ち、混合溶液中にステップインデックス型の光伝送路が形成される。
ステップインデックス型であるので、入射された光は全て全反射され、効率よく順次、光伝送路を形成することができる。従って、入射される光は、例えば直進性のよいレーザ光でなくともよい。全反射が生じる角度で入射された、例えば紫外線の使用を可能とする。従って、多様な光源が使用できる光伝送路の製造方法となる。
【００１５】
また、光ファイバの先端が混合溶液に漬けられて、その先端から所定波長の光が出射されて光伝送路がその光ファイバの先端から連続して作製されるようにすることもできる。所定波長とは、例えば短波長のレーザ光である。
短波長光は、順次、光軸方向に光硬化性樹脂溶液に対して光重合反応を起こさせる。これにより、光伝送路のコア部が光ファイバのコア部に密着するとともに連続して直線状に形成される。よって、光ファイバと光伝送路の光軸を合わせる必要がない。
また、上記光ファイバの先端は、上記波長λｃの光照射によって光伝送路のクラッド内に頑強に固定される。よって、光伝送路の配設の自由度が上がるとともに取り扱いも簡単となる。従って、極めて利便性の高い光伝送路となる。
【００１６】
また、光ファイバは、その屈折率がコア部とクラッド部の境界においてステップ状に変化するステップインデックス型光ファイバであり、そのコア部屈折率ｎ_f1、クラッド部屈折率ｎ_f2、光伝送路のコア部屈折率ｎ_A2、および混合溶液の屈折率ｎ_C1は、（３）式の条件を満たすようにすることができる。
この条件式は、ステップインデックス型光ファイバ内を全反射条件を満たして伝搬した光が、全てその光ファイバのコア部と光伝送路のコア部の境界面で屈折し、その屈折光が再び伝送路内で同じく全反射条件を満たして伝搬する条件である。
【００１７】
混合溶液の屈折率は、（３）式の条件式を満たすように調整される。（３）式の条件式を満たさない場合でも光伝送路の形成は可能であるが、光伝送路の形状が不均一になったり、漏光による伝搬損失の増加が問題となる。（３）式の条件式を満たすことによって、光ファイバを伝搬した全ての光は、上記境界で屈折し、同じく全反射によって光伝送路に伝搬される。
この光伝送路内の全反射は、連続して光伝送路を形成することを意味する。即ち、ステップインデックス型光ファイバのコア部がそのまま直線状に延長された光伝送路が形成される。これにより、ステップインデックス型光ファイバ先端に直接接続された直線状の光伝送路が製造できる。
【００１８】
また、光ファイバは、半径方向に所定の関数で屈折率勾配を有する屈折率分布型光ファイバであり、光ファイバのコア部中心の最大屈折率ｎ_f1、コア部直径２ａ_f、クラッド部屈折率ｎ_f2、光伝送路のコア部屈折率ｎ_A2、混合溶液の屈折率ｎ_C1、作製される伝送路のコア部直径２ａ_wは、上記（４）式を満たすようにすることができる。但し、ｐは整数である。
この（４）式は、混合溶液の屈折率ｎ_C1によって、光伝送路の直径２ａ_wが制御できることを示している。屈折率ｎ_C1は、上記２種の光硬化性樹脂溶液の混合比率によって調整可能である。
【００１９】
混合溶液の屈折率は、（４）式を満たすように選択される。よって、屈折によって直進性よく光ファイバの光軸近傍を伝搬した光は、さらに小さい開口によって取り出される。これにより取り出された光は、さらに直進性がよく、混合溶液中に同様にステップインデックス型の光伝送路を形成する。従って、高速通信に使用されるグレーディッドインデックス型光ファイバにも適用可能な光伝送路の製造方法となる。
【００２０】
さて、請求項１に記載の光伝送路の製造方法によれば、ステップインデックス型光ファイバの先端が光硬化性樹脂溶液に漬けられ、その光ファイバ先端から所定波長の光が出射される。所定波長とは、例えば短波長のレーザ光である。短波長光は、順次、光軸方向に光硬化性樹脂溶液に対して光重合反応を起こさせる。これにより、光ファイバのコア部に密着せられるとともに連続して形成された軸状の光伝送路（コア部）が得られる。よって、この場合も光ファイバと光伝送路の光軸を合わせる必要がない。
尚、上記説明では、光伝送路のコア部とクラッド部を２工程の光照射で形成することを主旨とし、コア部とクラッド部を光伝送路と呼んだが、本請求項１および請求項２では１種類又は複数種類の光硬化性樹脂溶液で、直線状の光伝送路（コア部のみ）を形成することを主旨としている。従って、本請求項１および請求項２では光伝送路とそのコア部は同一意味である。
【００２１】
また、上記製造方法によればステップインデックス型光ファイバのコア部屈折率ｎ_f1、クラッド部屈折率ｎ_f2、光硬化性樹脂溶液中に形成される光伝送路の屈折率ｎ_A2、光硬化性樹脂溶液の屈折率ｎ_C1は、上記（３）式の条件を満たす。
この条件式は、ステップインデックス型光ファイバ内を全反射条件を満たして伝搬した光の全てが、その光ファイバのコア部と光伝送路との境界面で屈折し、その屈折光が再び光硬化性樹脂溶液中の光伝送路内で同じく全反射条件を満たして伝搬する条件である。
【００２２】
光硬化性樹脂溶液の屈折率は、（３）式の条件式を満たすように調整される。よって、光ファイバを伝搬した光は全て光伝送路に伝搬され、全反射しながら順次光伝送路を形成する。
即ち、本発明の製造方法によれば、ステップインデックス型光ファイバのコア部がそのまま直線状に延長された直線平行性の良い光伝送路が形成される。
【００２３】
尚、光硬化性樹脂溶液の屈折率は硬化することで溶液の屈折率よりも高くなり、（３）式の条件を満たす溶液が選択できるならば、１種類の光硬化性溶液でも実施可能である。又、複数種類の溶液で光伝送路のコア部を形成する時に選択的に光硬化する１種類の溶液を光硬化させない他の種類の溶液の屈折率よりも高くすることで、光硬化後のコア部の屈折率と混合溶液の屈折率との差を大きくすることが可能となり、容易に（３）式の条件を満たすように溶液を選択することが可能となる。よって、溶液は単一種類でも複数種類の混合であっても良い。又、この時上記光伝送路の周囲は未硬化の光硬化性樹脂溶液（液体）であるが、実使用時には上記光伝送路の周囲は特に限定はしない。他の媒体、例えば気体、他の液体、固体の何れであってもよい。それらの屈折率が上記光伝送路の屈折率より小であればよい。
例えば、実使用時には上記光硬化性樹脂溶液から取り出され、洗浄されて使用される。この時、光伝送路の周囲は空気となり、その屈折率は周囲より大となる。従って、全反射条件が保たれ、伝送損失の少ないステップインデックス型の光伝送路となる。また、周囲が液体であれば液体をクラッドとした、固体であれば固体をクラッドとした光伝送路となる。
【００２４】
また、上記光伝送路は柔軟性に富んだ軸状の光伝送路となる。これは、例えば半導体基板上に形成された半導体レーザ素子の出射口あるいは開口の小さい受光素子に直接配設することができる。よって、光の入出力にも利便性の高い光伝送路の製造方法となる。
【００２５】
また、請求項２に記載の光伝送路の製造方法によれば、光硬化性樹脂溶液に漬けられる光ファイバは、半径方向に所定の関数で屈折率勾配を有する屈折率分布型光ファイバであり、光ファイバのコア部中心の最大屈折率ｎ_f1、コア部直径２ａ_f、クラッド部屈折率ｎ_f2、形成される光伝送路の屈折率ｎ_A2、光硬化性樹脂溶液の屈折率ｎ_C1、形成される光伝送路の直径２ａ_wは、上記（４）式を満たす。但し、ｐは整数である。
この（２）式は、混合溶液の屈折率ｎ_C1によって光伝送路の直径２ａ_wが制御できることを示している。屈折率ｎ_C1は、上記２種の光硬化性樹脂溶液の混合比率によって調整可能である。
【００２６】
光硬化性樹脂溶液の屈折率は、（４）式の条件式を満たすように選択される。よって、屈折によって直進性よく光ファイバの光軸近傍を伝搬した光は、さらに小さい開口によって取り出される。これにより取り出された光は、さらに直進性がよく、光硬化性樹脂溶液中に同様にステップインデックス型の光伝送路を形成する。従って、高速通信に使用されるグレーディッドインデックス型光ファイバにも適用可能な光伝送路の製造方法となる。
この場合にも、上記したように１種類の溶液で複数種類の混合溶液でも実施可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。尚、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１を用いて、本発明の光伝送路の製造方法を説明する。製造方法は、液状モノマーである光硬化性樹脂とその樹脂を硬化させる短波長レーザを用いた所謂可動部のない光造形法である。また、図は、製造装置の概略図である。
本発明の製造方法は、硬化開始波長と硬化後の屈折率が異なる２種類の光硬化性樹脂溶液を混合させた混合液１００、その混合溶液を保持する透明容器１１０、および混合溶液の１つの成分を直線状に硬化させる短波長レーザー１２０、および混合溶液１００全体を硬化させる例えば紫外線ランプ１３０から構成される。
光伝送路は、上記直線状に形成されたコア部１０５と、混合溶液１００全体を硬化させてコア部１０５周囲に形成されたクラッド部から構成される。
【００２８】
本発明の特徴は、硬化開始波長と硬化後の屈折率が異なる２種の光硬化性樹脂溶液を混合し、その混合溶液を光造形法の光硬化性樹脂溶液としたことである。そして、波長帯の異なる光を２工程で照射することにより、コアの屈折率が周囲より高い所謂ステップインデックス型の光伝送路を作製したことである。従って、最初に上記混合溶液の作製方法を、次にそれを用いた光伝送路の作製方法を説明する。
【００２９】
上記混合溶液は、例えば屈折率１．４９であるエポキシ系の高屈折率光硬化性樹脂溶液と屈折率１．３４のアクリル系の低屈折率光硬化性樹脂溶液で構成される。この両者の分光感度特性を図２に示す。横軸が波長、縦軸が相対感度である。曲線Ａがエポキシ系の高屈折率光硬化性樹脂溶液の分光感度特性、曲線Ｂがアクリル系の低屈折率光硬化性樹脂溶液の分光感度特性である。
図示するように、上記光硬化性樹脂溶液は、それぞれの硬化開始波長が硬化に使用する短波長レーザ１２０の波長λ₁を挟むように選択される。以降、この屈折率の高い光硬化性樹脂溶液を溶液Ａ、屈折率の低いそれを溶液Ｂと記す。
【００３０】
一般に、異なる屈折率の溶液Ａ，Ｂを混合させると、その混合液の屈折率ｎ_c1は、（５）式で表される（山口、「屈折率」共立出版（１９８１））。
【数５】
ｎ_C1＝［（２Ｍ（Ｃ_A）＋１）／（１−Ｍ（Ｃ_A））］^1/2 Ｍ（Ｃ_A）＝Ｃ_A（ρ／ρ_A）（ｎ_A1 ²−１）／（ｎ_A1 ²＋２）＋（１−Ｃ_A）（ρ／ρ_B）（ｎ_B1 ²−１）／（ｎ_B1 ²＋２）・・・（５）ここに、
ρ：混合溶液の密度、
ρ_A：溶液Ａの密度、
ρ_B：溶液Ｂの密度、
ｎ_A1：溶液Ａの屈折率
ｎ_B1：溶液Ｂの屈折率、
Ｃ_A：溶液Ａの重量％である。
即ち、高屈折率ｎ_A1の光硬化性樹脂溶液と低屈折率ｎ_B1のそれをある比率で混合すれば、ｎ_B1＜ｎ_C1＜ｎ_A1である屈折率ｎ_C1の混合溶液１００が得られる。そして、上記ρ〜Ｃ_Aのパラメータを選択すれば、その混合液の屈折率ｎ_C1は一義的に決定される。また、硬化後の屈折率ｎ_C2はｎ_B2＜ｎ_C2＜ｎ_A2となる。ここに、ｎ_A2，ｎ_B2はそれぞれ硬化後の溶液Ａ，Ｂの屈折率である。
【００３１】
この様な混合溶液１００を用いて、光伝送路は作製される。その作製工程を次に説明する。先ず、この混合溶液１００を透明容器１１０に満たす。次に、上記短波長レーザ１２０からレーザ光１２５を入射させる。この短波長レーザ１２０は、例えば波長λ₁＝３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄ（ヘリウムカドミウム）レーザである。
この波長は、上述の様に溶液Ａの硬化開始波長より短く、溶液Ｂのそれより長い。従って、溶液Ａのみ硬化させる。また、レーザ光線であるので光線１２５はほぼ直進する。よって、混合溶液１００中に直線状のコア部１０５が形成される。また、この時、光軸上にあった溶液Ｂは周囲に押しやられる。
【００３２】
上記コア部１０５の形成後、紫外線ランプ１３０によって、波長λ₂の紫外線１３５が周囲より一様に照射される。図２に示すように、この波長は溶液Ａ，Ｂの両溶液の硬化開始波長より短い。よって、両溶液とも硬化させる。これにより、コア部１０５の周囲、即ち混合溶液１００全体が硬化されクラッド部が形成される。
この時、クラッド部の硬化前の屈折率をｎ_C1、硬化後のそれをｎ_C2とする時、コア部１０５の屈折率ｎ_A2は次の関係を有する。
【数６】
ｎ_A2＞ｎ_C2＞ｎ_C1 ・・・（６）
これは、コア部屈折率ｎ_A2が周囲クラッド部屈折率ｎ_C2より高いステップインデックス型の光伝送路となることを意味する。従って、この伝送路に導入された他のレーザ光あるいは後述する全反射条件を満たす角度で導入された他の光は、光伝送路のコア部１０５中を全反射しながら伝搬する。
【００３３】
この様に、硬化開始波長と硬化後の屈折率が異なる２種の光硬化性樹脂溶液を混合し、波長の異なる光を２工程で照射すれば、簡単にステップインデックス型の光伝送路が形成できる。
また、上記容器、即ちクラッド部は例えば搭載する製品に応じて任意にその形状を決定することができる。従って、極めて利便性の高い光伝送路の製造方法となる。
また、応力を発生させる圧電素子等の様々なアクチュエータに合わせて、上記クラッド部形状を形成することもできる。これにより、位相差で様々な物理量を測定する基本的な光学素子、あるいは光の吸収量で化学量を測定する基本的な光学素子とすることができる。
よって、上記製造方法は、光伝送路を有した有益な光学素子を作製する基礎技術となる。
【００３４】
（第２実施例）
図３にステップインデックス型光ファイバを利用して形成する第２実施例を示す。図は、製造工程図である。光照射を２工程に分け、コア部とクラッド部を形成する方法は同じである。
異なる所は、ステップインデックス型の光ファイバの先端を上記混合溶液中に漬け、光ファイバ一体型の光伝送路を形成したことである。
また、光ファイバに密着した直線状の光伝送路を形成するため、混合溶液の屈折率を光ファイバの屈折率に応じて調整したことである。
【００３５】
図３の第１工程（ａ）では、ステップインデックス型光ファイバ２００の先端を混合溶液１００に漬ける。この時、混合溶液の屈折率ｎ_C1は、後述するように挿入した光ファイバの屈折率に応じて、ある条件で調整されている。
第２工程（ｂ）では、ステップインデックス型光ファイバ２００に波長λ₁の短波長光を導入し、出射口に第１実施例と同じメカニズムでコア部１０５を形成する。
第３工程（ｃ）では、上記波長λ₁の光照射を続け、上記コア部１０５を透明容器１１０の底部に到達させる。
第４工程（ｄ）では、上記波長λ₁の光照射を停止し、それに換えて図示しない紫外線ランプより波長λ₂の紫外線を照射する。これにより、コア部１０５の周囲にクラッド部１０６を形成する。
この時、光ファイバ２００の先端はクラッド１０６内に固定される。従って、光軸合わせの必要のない、光ファイバ一体型の光伝送路が形成される。
【００３６】
また、図４に形成された光伝送路の水平断面図を示す。コア部１０５を中心にして、透明容器１１０の形状に応じたクラッド１０６が形成される。また、横軸に距離、縦軸に屈折率をとったＡＡ’間の屈折率分布を示す。コア部１０５の屈折率は一定のｎ_A2（〜１．５）であり、クラッド部１０６のそれも一定のｎ_C2（〜１．４）である。上述したようにｎ_A2＞ｎ_C2であるので、挿入された光ファイバ２００と同型のステップインデックス型の光伝送路となる。
【００３７】
また、工程（ａ）における混合溶液１００の屈折率は、厳密に調整されている。それは、屈折率によっては、光ファイバ２００のコア部から出射された光が拡散し、伝搬損失の大きいテーパ上の光伝送路が形成されるからである。
そのため、図５に示すように、コア部２０５と伝送路のコア部１０５との界面で光が拡散しないように、後述する条件で混合溶液１００の屈折率ｎ_C1が調整される。
【００３８】
混合溶液１００中に挿入された光ファイバのコア部２０５の屈折率をｎ_f1、クラッド部２０６の屈折率をｎ_f2、形成される光伝送路のコア部１０５の屈折率をｎ_A2、その混合溶液１００の屈折率をｎ_C1とする時、調整条件は（７）式となる。
【数７】
ｎ_C1≦［ｎ_A2 ²−ｎ_f1 ²＋ｎ_f2 ²］^1/2 ・・・（７）
【００３９】
これは、光ファイバ２００内を伝搬した光全てが、同じく光伝送路のコア部１０５と混合溶液１００との界面で再び全反射する条件から導かれる。
具体的には、図５のＡ点における全反射条件（（８）式）、Ｂ点における屈折条件（（９）式）、そしてＣ点における全反射条件（（１０）式）から導かれる。
【数８】
ｓｉｎ^-1（ｎ_f2／ｎ_f1）＝θ ・・・（８）
【数９】
ｎ_f1・ｓｉｎ（π／２−θ）＝ｎ_A2・ｓｉｎθ_p ・・・（９）
【数１０】
ｓｉｎ^-1（ｎ_C1／ｎ_A2）≦π／２−θ_p ・・・（１０）
ここで、θは伝搬角、θ_pはθに対応した屈折角である（図５）。
上の（８）、（９）、（１０）式からθ，θ_pを消去すれば、上記混合溶液の屈折率ｎ_C1と挿入された光ファイバ屈折率ｎ_f1，ｎ_f2および形成される光伝送路のコア部屈折率ｎ_A2の関係式（７）が導かれる。
【００４０】
尚、混合溶液１００の屈折率ｎ_C1が上式（７）を満たさず、（１１）式を満たす場合、即ち光伝送路のコア部１０５とクラッド部１０６が全反射条件を満たさない場合がある。このような場合は、コア部１０５からクラッド部１０６へ高次モード成分が漏れ出すが、光ファイバから数ｃｍの距離ならば、ほぼ直線状のコア部１０５が得られる。
【数１１】
［ｎ_A2 ²−ｎ_f1 ²＋ｎ_f2 ²］^1/2＜ｎ_C1＜ｎ_A2 ・・・（１１）
【００４１】
このように本実施例では、混合溶液１００に挿入された光ファイバ２００の屈折率を考慮して、混合溶液の屈折率を決定している。これにより、光ファイバより出射された光は直進し、形成される光伝送路のコア部１０５は従来例のようにテーパとならない。
従って、本実施例の光伝送路の製造方法によれば、光ファイバの出射口から光軸に沿って直線状に十分延長されたステップインデックス型光伝送路が得られる。従って、他の光学素子とも結合可能な利便性の高い光伝送路が製造できる。
【００４２】
（第３実施例）
第２実施例では、ステップインデックス型光ファイバ２００の先端に同型の光伝送路を形成した。第３実施例では、上記光ファイバに換えて、屈折率が半径方向に分布したグレーディッドインデックス型光ファイバを採用したことが特徴である。製造工程は、第２実施例と同等である。
異なる所は、混合溶液の屈折率をグレーディッドインデックス型光ファイバの屈折率に応じて調整したことである。これによれば、グレーディッドインデックス型光ファイバ先端にも光伝送路が形成できる。
【００４３】
製造工程は、第２実施例と同じであるので省略し、ここでは混合溶液の屈折率の決定方法について説明する。図６に光軸に沿って切り出したグレーディッドインデックス型光ファイバ３００の断面図とその半径方向の屈折率分布を示す。横軸が半径方向の距離、縦軸が屈折率である。
グレーディッドインデックス型光ファイバ３００は、屈折率に勾配を有するコア部３０５とそれを保護するクラッド部３０６から構成される。そのコア部３０５の屈折率ｎ_f（ｒ）は、コア部３０５の中心からの距離をｒとすれば（１２）式で表せられる。この（１２）式は、例えば、光ファイバ通信入門（末松安晴、伊賀健一共著、オーム社出版、昭和５１年出版）の第１１７頁〜第１２３頁における（７・１）、（７．１２）式として広く知られている。
【数１２】
ｎ_f ²（ｒ）＝ｎ_f1 ²［１−２（ｒ／ａ_f）^p・△］
△＝（ｎ_f1 ²−ｎ_f2 ²）／（２ｎ_f1 ²）・・・（１２）
ここに、ａ_fはグレーディッドインデックス型光ファイバ３００のコア部３０５の半径、ｎ_f1はコア部３０５中心の最大屈折率、ｎ_f2はクラッド部３０６の屈折率、ｐは分布型を表す整数である。例えば、ｐ＝２が使用される。△は、比屈折差と呼ばれるものである。（１２）式は、ｒ＝０の場合には、ｎ_f（０）＝ｎ_f1、ｒ＝ａ_fの場合には、ｎ_f（ａ_f）＝ｎ_f2を満たしている。
【００４４】
（１２）式より逆に半径ｒを屈折率ｎ_fの関数として求めると（１３）式となる。
【数１３】
ｒ（ｎ_f）＝ａ_f［１／（２△）・（ｎ_f1 ²−ｎ_f ²）／ｎ_f1 ²］^1/p
△＝（ｎ_f1 ²−ｎ_f2 ²）／（２ｎ_f1 ²）・・・（１３）
上記式は、グレーディッドインデックス型光ファイバ３００と混合溶液１００の界面でも成立する。図７は、界面近傍の拡大図である。
この界面において、図７に示すように形成されるコア部１０５の半径をａ_Wとする時、その点での屈折率はｎ_C1となる（半径ｒ方向の境界条件）。よって、ｒ（ｎ_C1）＝ａ_wである。従って、（１３）式は、比屈折差△の光ファイバとこの光ファイバ中の任意屈折差（即ち、ｎ_f1とｎ_fとで与えられる比屈折差）の比として与えられているので、光伝送路の比屈折差に置換することにより（１４）式に示すように、光ファイバと接続する光伝送路の半径ａ_wが得られる。
【数１４】
ａ_w＝ａ_f［１／（２△）・（ｎ_A2 ²−ｎ_C1 ²）／ｎ_A2 ²］^1/p
△＝（ｎ_f1 ²−ｎ_f2 ²）／（２ｎ_f1 ²）・・・（１４）
但し、ｎ_A2は形成されたコア部１０５の屈折率である。
【００４５】
この境界条件より、コア部１０５の半径ａ_Wを決定すれば、混合溶液１００の屈折率ｎ_C1を決定することができる。
例えば、ｎ_f1＝１．４６，ｎ_f2＝１．４４，ａ_W＝２４．９μｍ，ａ_f＝５０μｍ，ｎ_A2＝１．４９，ｐ＝２の時、混合溶液の屈折率はｎ_C1＝１．４８５となる。これは、溶液Ａ，Ｂの屈折率ｎ_A1，ｎ_B1およびその重量％を調整して作製する。このように調整すれば、上記グレーディッドインデックス型光ファイバ３００のコア部３０５の光軸近傍を直進した光をさらに開口を小さくして取り出すことができる。従って、そのコア部３０５を出射した光はよりよく直進し、混合溶液１００中にステップインデックス型光ファイバのコア部１０５を形成する。
【００４６】
図８に、上記条件式に従って調整した混合溶液１００を用いて作製した光伝送路のコア部１０５の外径とその長さを示す。横軸に伝送路長、縦軸にその直径を表す。伝送路長は、約４０ｍｍにも達した。また、伝送路長が０ｍｍ〜１０ｍｍ間はほぼ一定の直径が維持されている。
【００４７】
このように、本実施例では、用いるグレーディッドインデックス型光ファイバの屈折率を考慮して、混合溶液の屈折率を決定している。これにより、光伝送路のコア部はテーパ状とはならずコア部３０５から直進性よく延長される。
従って、高速通信に使用されるグレーディッドインデックス型光ファイバにも適用できる有益な光伝送路の製造方法となる。
また、他の光学素子とも、より損失なく結合可能な光伝送路となる。
【００４８】
（第４実施例）
第２実施例および第３実施例においては、２種類の光硬化性樹脂溶液が混合された混合溶液を使用して直線状に延長された光伝送路のコア部を作製したが、１種類の光硬化性樹脂溶液と１種類の光で上記直線状のコア部を形成し、クラッド部は他の手段で形成することもできる。あるいは長寿命化のため不活性ガスをコア部の周囲媒体とするならば、クラッド部の形成を省略することもできる。よって、ここではコア部と光伝送路を同一意味で使用する。
【００４９】
例えば、光ファイバにステップインデックス型光ファイバを使用する場合は、屈折率ｎ_C1が上記（７）式を満たす１種類の光硬化性樹脂溶液を用いる。製造工程は、図３（ｄ）の最終工程を除いて上記第２実施例と同じである。（７）式を満たすよう光硬化性樹脂溶液の屈折率ｎ_C1が調整されているので、第２実施例で説明したメカニズムが作用する。その結果、光硬化性樹脂溶液中にステップインデックス型光ファイバのコア部とほぼ等しい径を有する直線状の光伝送路が形成される。
【００５０】
また、光ファイバにグレーディッドインデックス型光ファイバを使用する場合は、屈折率ｎ_C1が上記（１４）式を満たす１種類の光硬化性樹脂溶液を用いる。製造工程は、同じく図３（ｄ）の最終工程を除いて上記第２実施例と同じである。（１４）式を満たすよう光硬化性樹脂溶液の屈折率ｎ_C1が調整されているので、第３実施例で説明したメカニズムが作用する。その結果、光硬化性樹脂溶液中にグレーディッドインデックス型光ファイバのコア径より小さい径を有する直線状の光伝送路単体が形成される。
これらの光伝送路は、径が小さく柔軟性を有することから半導体基板上に形成されたＬＥＤ素子、半導体レーザ素子の発光部に直接配設することができる。
従って、他の光学素子に柔軟な配設を可能とする光伝送路の製造方法となる。
【００５１】
尚、光硬化後の屈折率が溶液の屈折率よりも高くなり、（７）式、又は、（１４）式を満たすような溶液を選択すれば、上記のように１種類の光硬化性溶液を用いることも可能である。しかし、ある波長の光で硬化する光硬化性溶液と、その溶液よりも屈折率が小さくその波長の光では硬化しない他の光硬化性溶液との混合液でも良い。この場合には、コア部の硬化後の屈折率と混合溶液との屈折率の差を大きくすることができ、混合さた光硬化性溶液の屈折率ｎ_C1が（７）式、（１４）式を容易に満たすように設定することが可能である。これにより、テーパ状に広がらない直線平行性の高いコア部を容易に形成することができる。
上記光伝送路はクラッド部を形成しない場合を想定したが、用途に応じて光伝送路の周囲にクラッド部を形成してもよい。それは、次の手順で形成される。
例えば、使用する光ファイバに応じて、上記（７）式あるいは（１４）式を満たす屈折率ｎ_C1の光硬化性樹脂溶液を選択する。そして、それを第１の光硬化性樹脂溶液とし、硬化させて光ファイバ先端に上記直線状の光伝送路を形成する。その後、第１の光硬化性樹脂溶液を洗浄し、第２の光硬化性樹脂溶液に漬ける。そして、この第２の光硬化性樹脂溶液を硬化させてもよい。このようにすれば、第２実施例および第３実施例と同等のブロック化したクラッド部が形成される。また、第２の光硬化性樹脂溶液を硬化させず、第２の光硬化性樹脂溶液から取り出した後、洗浄せずに表面に残存したそれを硬化させてよい。このようにすれば、クラッド径も小さく柔軟な光伝送路が形成できる。
また、上記クラッド部は完全に硬化させなくともよい。即ち、ゲル状態でもよいし、また液体のままでもよい。さらには、空気等の気体でもよい。光伝送路の屈折率が、周囲媒体のそれより大であれば、様々な用途に対してクラッド部は様々な態様を採ることができる。
【００５２】
（変形例）
以上、本発明を表す実施例を示したが、他に様々な変形例が考えられる。
例えば、第１実施例において、短波長レーザにヘリウムカドミウムレーザ（λ＝３２５ｎｍ）を用いたが、光硬化性樹脂溶液によってはアルゴンイオンレーザ（λ＝４８８ｎｍ）あるいは超高圧水銀ランプ（λ＝３８０ｎｍ）等も適用可能である。
【００５３】
また、第１実施例〜第３実施例では、混合溶液を屈折率１．４９であるエポキシ系の高屈折率光硬化性樹脂溶液と屈折率１．３４のアクリル系の低屈折率光硬化性樹脂溶液で構成したが、硬化開始波長と硬化後の屈折率が異なれば、他の材料系でもよい。例えば、フッ素系モノマー、あるいはシリコン系に光反応開始剤を混入させたものでもよい。上述の分光感度特性と屈折率条件を満たせばよい。
【００５４】
また、上記実施例では、ステップインデックス型光ファイバとグレーディッドインデックス型光ファイバを用いたが、他のファイバでもよい。偏波面保存ファイバー、シングルモードファイバ等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る光伝送路の製造方法の構成図。
【図２】第１実施例に係る混合溶液の分光感度特性図。
【図３】第２実施例に係る光伝送路の製造方法の構成図。
【図４】第２実施例に係る光伝送路の断面図。
【図５】第２実施例の光伝送路における伝搬条件説明図。
【図６】第３実施例の光ファイバに係る屈折率分布の説明図。
【図７】第３実施例に係る光ファイバと光伝送路のコア径に関する関係図。
【図８】第３実施例に係る光伝送路のコア径とコア長さの関係図。
【符号の説明】
１００混合溶液
１０５，２０５，
３０５コア部
１０６，２０６，
３０６クラッド部
１１０透明容器
１２０短波長レーザ
１２５短波長レーザ光
１３０紫外線ランプ
１３５紫外線
２００ステップインデックス型光ファイバ
３００グレーディッドインデックス型光ファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical transmission line manufactured using a photocurable resin solution and light. In particular, the light that forms the core of the transmission path with one photocurable resin solution and the clad portion with both photocurable resin solutions, with the photocurable resin solution being two mixed solutions having different curing start wavelengths and refractive indexes. The present invention relates to a method for manufacturing a transmission line.
The present invention also relates to a method for manufacturing an optical transmission line with good linear parallelism, in which an optical fiber is immersed in the mixed solution and continuously connected to the optical fiber.
The present invention can be applied to an inexpensive, low-loss optical interconnection, optical demultiplexer, or multiplexer in optical communication.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a technique for forming an optical transmission line at the tip of an optical fiber by using a photocurable resin solution has attracted attention. For example, there is an optical waveguide manufacturing method disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-165111. Briefly, as the first step, one end of the optical fiber is immersed in a photocurable resin solution made of, for example, a fluorine-based monomer. And the light of the wavelength which hardens the solution is radiate | emitted from the fiber front-end | tip (2nd process).
For example, when a laser beam having a wavelength close to the ultraviolet region or a short wavelength laser beam is irradiated, the photocurable resin solution at the tip is cured by a photopolymerization reaction. A so-called core portion is formed at the emission end according to the power distribution. When the core part is formed, the light is further propagated further to form the core part one after another, and as a result, an optical transmission line is formed.
[0003]
And as a 3rd process, it takes out from the said photocurable resin solution, and removes the photocurable resin solution which remained by washing | cleaning etc. Next, as a fourth step, the translucent resin is coated again. This is for the purpose of covering the core surface and protecting it from dust and scratches. Then, as the final fifth step, the front end surface of the formed core portion is polished to form the output surface of the transmission path.
In this way, an optical transmission line that is continuous with the optical fiber is formed in approximately five steps.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional example, the optical transmission path meanders while expanding. Meandering means that when the z-axis is taken in the optical axis direction, the radius is periodically different from the value of z. This is due to a mismatch between the refractive index of the optical fiber core and the photocurable resin solution. As a result, the emission spread is increased and a refractive index distribution type optical transmission line is formed.
[0005]
In this refractive index distribution type transmission line, light meanders according to the refractive index. That is, the focal length changes depending on the length of the transmission path. For this reason, in the end face polishing in the final process, it is necessary to determine the polishing amount while measuring the focal length, and there is a drawback that a great manufacturing cost is required.
Further, according to the conventional example, the transmission path length of the formed core portion is only 8.5 mm. If the end face processing is performed, it becomes even smaller. This can be applied as a connector for connecting optical fibers, but it has been difficult to insert a branch mirror or the like into the transmission path to form a duplexer / multiplexer.
In addition, there is a report that a tapered optical transmission line is formed at the tip of the optical fiber. The formation of the tapered optical transmission path is also caused by the mismatch in refractive index. When this tapered optical transmission line is applied to the multiplexer / demultiplexer, there is a disadvantage that loss increases due to the spread.
Further, in the case of the above method, when the cladding is cured as it is, the refractive index becomes the same as that of the core. Therefore, in order to obtain a step index type optical transmission line, a process of replacing the fiber clad with another material is required, which has a problem of poor productivity.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to easily produce a core part and a clad part using a photocurable resin solution, and the core part is linearly extended. An optical transmission line is provided. Moreover, it is providing the manufacturing method.
Another object of the present invention is to provide an optical transmission line that is linearly extended from the emission port regardless of the type of optical fiber by adjusting the refractive index of the photocurable resin solution according to the optical fiber to be used. It is.
Furthermore, another object is to provide an inexpensive method for manufacturing an optical transmission line in which assembly costs and component costs are significantly reduced.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, according to the method for manufacturing an optical transmission line according to claim 1 of the present invention, the tip of the optical fiber is immersed in a photocurable resin solution, and light of a predetermined wavelength is emitted from the tip of the optical fiber. Then, by curing the photocurable resin solution in the direction of the optical axis, an optical transmission path manufacturing method for producing a continuous optical transmission path from the tip of the optical fiber, the optical fiber having a refractive index of the core portion and It is a step index type optical fiber that changes in a step shape at the boundary of the cladding part, and its core part refractive index is n_f1, Clad part refractive index n_f2, The refractive index of the formed optical transmission line is n_A2, The refractive index of the photocurable resin solution is n_C1In this case, the refractive index of the photocurable resin solution is adjusted so as to satisfy the condition of the expression (3).
[Equation 3]
(N_f1)²-(N_f2)²≤ (n_A2)²-(N_C1)²      ... (3)
[0008]
According to the method for manufacturing an optical transmission line according to claim 2 of the present invention, the optical fiber is a graded index optical fiber having a refractive index gradient as a predetermined function in the radial direction. The maximum refractive index at the center of the core is n_f1The core diameter is 2a_f, Clad part refractive index n_f2, The refractive index of the formed optical transmission line is n_A2, The refractive index of the photocurable resin solution is n_C1, P is an integer, the diameter of the optical transmission line to be produced is 2a_wIs characterized in that the refractive index of the photocurable resin solution is adjusted under the condition satisfying the expression (4).
[Expression 4]
2a_w= 2a_f[1 / (2 △) ・ (n_A2 ²-N_C1 ²) / N_A2 ²]^{1 / p}
However, △ = (n_f1 ²-N_f2 ²) / (2n_f1 ²(4)
[0009]
[Action and effect]
First, the manufacturing method of the optical transmission line which employ | adopted the mixed solution with which two types of photocurable resin solutions were mixed is demonstrated. It consists of a mixture of a first photocurable resin solution and a second photocurable resin solution having a property that the curing start wavelength is shorter than that of the first photocurable resin solution. Moreover, the refractive index at the time of hardening of a 1st photocurable resin solution is set larger than the refractive index at the time of hardening of a mixed solution. This mixed solution is placed in, for example, a rectangular parallelepiped transparent container.
[0010]
Wavelength band λ for curing the first photocurable resin solution in the mixed solution_w(Λ₂<Λ_w<Λ₁) Is incident in the form of a beam. Where the wavelength λ₁Is the curing start wavelength of the first photocurable resin solution, and the wavelength λ₂Is that of the second photocurable resin solution. In addition, the wavelength band λ_wThe light is a short wavelength laser beam such as He-Cd.
Thereby, only the 1st photocurable resin solution in a mixed solution hardens | cures by photopolymerization reaction, and a linear core part is formed. At this time, a mixed solution composed of two types of photocurable resin solutions remains on the outer periphery of the core portion.
Next, from the periphery of this mixed solution, a wavelength band λ for curing both photocurable resin solutions._c(Λ_c<Λ₂) Is irradiated from, for example, an ultraviolet lamp, and the remaining solution is solidified by the same photopolymerization reaction. As a result, a clad portion is formed around the core portion.
Further, at this time, the refractive index of the core portion is larger than the refractive index of the cladding portion due to the setting of the refractive index. That is, a step index type optical transmission line is formed.
Thus, a step index type optical transmission line having a core part and a clad part is formed by two-step light irradiation. Therefore, it becomes an extremely efficient method for manufacturing an optical transmission line.
[0011]
At this time, the transparent container of the mixed solution can have an arbitrary shape. Thereby, the said clad | crud part becomes arbitrary shapes, for example, can be produced according to a product shape. That is, the clad portion can be directly fixed to the product. Therefore, the optical transmission line is extremely convenient.
Further, the optical transmission line has the predetermined wavelength band λ_w, Λ_cJust by irradiating the light, it is molded in a lump. Therefore, the manufacturing method is low in assembly cost.
[0012]
In addition, as described in Japanese Patent Application No. 10-152157, an optical element such as a half mirror is inserted into the container, and the light transmission path and the half mirror are formed in close contact with each other through the above process. A waver can also be manufactured.
[0013]
It is also known that the phase of the light wave changes if the optical transmission line is distorted. Since the above manufacturing method enables an arbitrary clad shape, various physical quantities such as stress, electric field, magnetic field, and ultrasonic wave can be easily applied to the transmission line.
Thus, stress, that is, phase change can be easily applied in various forms, and an optical element such as a phase modulation element can be formed.
Therefore, the manufacturing method is a basic technique for forming basic structures of various optical elements having optical transmission paths.
[0014]
When the refractive index during curing of the first photocurable resin solution is adjusted to be larger than the refractive index of the mixed solution, the first photocurable resin solution has a wavelength band λ.₁When it is irradiated, it hardens and becomes higher than the refractive index of the mixed solution. That is, a step index type optical transmission path is formed in the mixed solution.
Since it is a step index type, all incident light is totally reflected, and an optical transmission line can be formed efficiently and sequentially. Therefore, the incident light may not be a laser beam having a good straightness, for example. For example, it is possible to use ultraviolet rays incident at an angle where total reflection occurs. Therefore, the optical transmission line manufacturing method can use various light sources.
[0015]
Alternatively, the tip of the optical fiber can be immersed in a mixed solution, and light having a predetermined wavelength can be emitted from the tip of the optical fiber so that the optical transmission path is continuously formed from the tip of the optical fiber. The predetermined wavelength is, for example, a short wavelength laser beam.
The short wavelength light sequentially causes a photopolymerization reaction to the photocurable resin solution in the optical axis direction. Thereby, the core part of the optical transmission line is in close contact with the core part of the optical fiber and is continuously formed in a linear shape. Therefore, it is not necessary to match the optical axes of the optical fiber and the optical transmission line.
The tip of the optical fiber is firmly fixed in the clad of the optical transmission line by the light irradiation with the wavelength λc. Therefore, the degree of freedom in arranging the optical transmission path is increased and the handling is simplified. Therefore, the optical transmission line is extremely convenient.
[0016]
The optical fiber is a step index type optical fiber whose refractive index changes stepwise at the boundary between the core part and the clad part, and the core part refractive index n._f1, Clad refractive index n_f2, Refractive index n of core part of optical transmission line_A2, And the refractive index n of the mixed solution_C1Can satisfy the condition of the expression (3).
In this conditional expression, all the light propagating through the step index type optical fiber that satisfies the total reflection condition is refracted at the interface between the core of the optical fiber and the core of the optical transmission path, and the refracted light is transmitted again. This is also a condition for propagating while satisfying the total reflection condition in the road.
[0017]
The refractive index of the mixed solution is adjusted so as to satisfy the conditional expression (3). Even if the conditional expression (3) is not satisfied, the optical transmission path can be formed, but the shape of the optical transmission path becomes non-uniform or propagation loss due to light leakage becomes a problem. By satisfying the conditional expression (3), all the light propagated through the optical fiber is refracted at the boundary and is also propagated to the optical transmission line by total reflection.
This total reflection in the optical transmission line means that an optical transmission line is continuously formed. That is, an optical transmission line in which the core portion of the step index type optical fiber is linearly extended as it is is formed. Thereby, a linear optical transmission line directly connected to the tip of the step index type optical fiber can be manufactured.
[0018]
The optical fiber is a gradient index optical fiber having a refractive index gradient with a predetermined function in the radial direction, and has a maximum refractive index n at the center of the core of the optical fiber._f1, Core part diameter 2a_f, Clad refractive index n_f2, Refractive index n of core part of optical transmission line_A2, Refractive index n of the mixed solution_C1The core diameter 2a of the transmission line to be manufactured_wCan satisfy the above equation (4). However, p is an integer.
This formula (4) is the refractive index n of the mixed solution._C1The diameter of the optical transmission line 2a_wIndicates that it can be controlled. Refractive index n_C1Can be adjusted by the mixing ratio of the two types of photocurable resin solutions.
[0019]
The refractive index of the mixed solution is selected so as to satisfy the formula (4). Therefore, light that has propagated near the optical axis of the optical fiber with good straightness due to refraction is extracted through a smaller aperture. The light extracted thereby has better straightness, and similarly forms a step index type optical transmission line in the mixed solution. Therefore, the optical transmission line manufacturing method can be applied to a graded index optical fiber used for high-speed communication.
[0020]
According to the method for manufacturing an optical transmission line according to claim 1, the tip of the step index type optical fiber is immersed in a photo-curable resin solution, and light having a predetermined wavelength is emitted from the tip of the optical fiber. The predetermined wavelength is, for example, a short wavelength laser beam. The short wavelength light sequentially causes a photopolymerization reaction to the photocurable resin solution in the optical axis direction. As a result, an axial optical transmission line (core part) that is continuously formed while being in close contact with the core part of the optical fiber is obtained. Therefore, in this case, it is not necessary to match the optical axes of the optical fiber and the optical transmission line.
In the above description, the core part and the clad part of the optical transmission line are mainly formed by light irradiation in two steps, and the core part and the clad part are called the optical transmission line. Therefore, the main purpose is to form a linear optical transmission path (only the core portion) with one or a plurality of types of photocurable resin solutions. Therefore, in claims 1 and 2, the optical transmission line and its core part have the same meaning.
[0021]
Further, according to the above manufacturing method, the refractive index n of the core portion of the step index type optical fiber_f1, Clad refractive index n_f2The refractive index n of the optical transmission line formed in the photocurable resin solution_A2, Refractive index n of the photocurable resin solution_C1Satisfies the above condition (3).
This conditional expression indicates that all of the light that has propagated through the step index optical fiber while satisfying the total reflection condition is refracted at the interface between the core of the optical fiber and the optical transmission line, and the refracted light is photocured again. It is the conditions which satisfy | fill the total reflection conditions similarly and propagate within the optical transmission path in a conductive resin solution.
[0022]
The refractive index of the photocurable resin solution is adjusted so as to satisfy the conditional expression (3). Therefore, all the light propagated through the optical fiber is propagated to the optical transmission line, and sequentially forms an optical transmission line while totally reflecting.
That is, according to the manufacturing method of the present invention, an optical transmission line with good linear parallelism is formed in which the core portion of the step index type optical fiber is linearly extended as it is.
[0023]
The refractive index of the photocurable resin solution becomes higher than the refractive index of the solution by curing, and if a solution satisfying the expression (3) can be selected, it can be implemented with one type of photocurable solution. is there. In addition, by forming one type of solution that is selectively photocured when forming the core portion of the optical transmission path with a plurality of types of solutions, the refractive index of other types of solutions that are not photocured is set higher than that after photocuring. The difference between the refractive index of the core portion and the refractive index of the mixed solution can be increased, and the solution can be easily selected so as to satisfy the condition of the expression (3). Therefore, the solution may be a single type or a mixture of a plurality of types. At this time, the periphery of the optical transmission path is an uncured photocurable resin solution (liquid), but the actual periphery of the optical transmission path is not particularly limited. It may be any other medium such as gas, other liquid, or solid. Those refractive indexes should just be smaller than the refractive index of the said optical transmission line.
For example, in actual use, it is taken out from the photocurable resin solution, washed and used. At this time, the periphery of the optical transmission path is air, and its refractive index is larger than that of the periphery. Accordingly, the total reflection condition is maintained, and a step index type optical transmission line with little transmission loss is obtained. Further, if the surroundings are liquid, the optical transmission path is formed by using liquid as a cladding, and if the surrounding is solid, the optical transmission path is formed by using solid as a cladding.
[0024]
The optical transmission line is a flexible shaft-like optical transmission line. For example, it can be directly disposed on a light receiving element having a small exit or opening of a semiconductor laser element formed on a semiconductor substrate. Therefore, it is an optical transmission line manufacturing method that is highly convenient for light input and output.
[0025]
According to the method for manufacturing an optical transmission line according to claim 2, the optical fiber immersed in the photocurable resin solution is a gradient index optical fiber having a refractive index gradient with a predetermined function in the radial direction. , The maximum refractive index n at the center of the core of the optical fiber_f1, Core part diameter 2a_f, Clad refractive index n_f2, Refractive index n of the formed optical transmission line_A2, Refractive index n of the photocurable resin solution_C1The diameter 2a of the optical transmission line to be formed_wSatisfies the above equation (4). However, p is an integer.
This equation (2) is the refractive index n of the mixed solution._C1Depending on the diameter of the optical transmission line 2a_wIndicates that it can be controlled. Refractive index n_C1Can be adjusted by the mixing ratio of the two types of photocurable resin solutions.
[0026]
The refractive index of the photocurable resin solution is selected so as to satisfy the conditional expression (4). Therefore, light that has propagated near the optical axis of the optical fiber with good straightness due to refraction is extracted through a smaller aperture. The light extracted thereby has a better straightness and similarly forms a step index type optical transmission line in the photocurable resin solution. Therefore, the optical transmission line manufacturing method can be applied to a graded index optical fiber used for high-speed communication.
Also in this case, as described above, one kind of solution can be used with a plurality of kinds of mixed solutions.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.
(First embodiment)
A method for manufacturing an optical transmission line according to the present invention will be described with reference to FIG. The manufacturing method is a so-called stereolithography method without moving parts using a photocurable resin that is a liquid monomer and a short wavelength laser that cures the resin. Moreover, the figure is a schematic diagram of the manufacturing apparatus.
The production method of the present invention includes a mixed solution 100 in which two types of photocurable resin solutions having different curing start wavelengths and refractive indexes after curing, a transparent container 110 that holds the mixed solution, and one of the mixed solutions. A short wavelength laser 120 that linearly cures the components and an ultraviolet lamp 130 that cures the entire mixed solution 100, for example.
The optical transmission path includes a core portion 105 formed in the above-described linear shape and a clad portion formed around the core portion 105 by curing the mixed solution 100 as a whole.
[0028]
A feature of the present invention is that two types of photocurable resin solutions having different curing start wavelengths and refractive indexes after curing are mixed, and the mixed solution is used as a photocurable resin solution for an optical modeling method. Then, by irradiating light having different wavelength bands in two steps, a so-called step index type optical transmission line in which the refractive index of the core is higher than that of the surroundings is produced. Therefore, a method for producing the mixed solution will be described first, and then a method for producing an optical transmission line using the mixed solution will be described.
[0029]
The mixed solution is composed of, for example, an epoxy-based high refractive index photocurable resin solution having a refractive index of 1.49 and an acrylic low refractive index photocurable resin solution having a refractive index of 1.34. The spectral sensitivity characteristics of both are shown in FIG. The horizontal axis is wavelength and the vertical axis is relative sensitivity. Curve A is the spectral sensitivity characteristic of the epoxy-based high refractive index photocurable resin solution, and curve B is the spectral sensitivity characteristic of the acrylic low refractive index photocurable resin solution.
As shown in the figure, each of the photocurable resin solutions has a wavelength λ of a short wavelength laser 120 used for curing.₁Is selected so as to sandwich. Hereinafter, the photocurable resin solution having a high refractive index is referred to as solution A, and the low refractive index is referred to as solution B.
[0030]
In general, when the solutions A and B having different refractive indexes are mixed, the refractive index n of the mixed solution is obtained._c1Is expressed by equation (5) (Yamaguchi, “Refractive Index”, Kyoritsu Shuppan (1981)).
[Equation 5]
n_C1= [(2M (C_A) +1) / (1-M (C_A))]^1/2                M (C_A) = C_A(Ρ / ρ_A) (N_A1 ²-1) / (n_A1 ²+2) + (1-C_A) (Ρ / ρ_B) (N_B1 ²-1) / (n_B1 ²+2) ... (5) where
ρ: density of the mixed solution,
ρ_A: Density of solution A,
ρ_B: Density of solution B,
n_A1: Refractive index of solution A
n_B1: Refractive index of solution B,
C_A:% By weight of solution A.
That is, high refractive index n_A1Photocurable resin solution and low refractive index n_B1If you mix it in a certain ratio, n_B1<N_C1<N_A1Refractive index n_C1The mixed solution 100 is obtained. And said ρ-C_AIf the parameter is selected, the refractive index n of the mixed solution_C1Is uniquely determined. Also, the refractive index n after curing_C2Is n_B2<N_C2<N_A2It becomes. Where n_A2, N_B2Are the refractive indices of the cured solutions A and B, respectively.
[0031]
An optical transmission line is manufactured using such a mixed solution 100. The manufacturing process will be described next. First, the mixed solution 100 is filled in the transparent container 110. Next, a laser beam 125 is incident from the short wavelength laser 120. The short wavelength laser 120 has a wavelength λ, for example.₁= 325 nm He-Cd (Helium Cadmium) laser.
This wavelength is shorter than the curing start wavelength of the solution A and longer than that of the solution B as described above. Therefore, only the solution A is cured. Further, since it is a laser beam, the beam 125 travels substantially straight. Therefore, the linear core part 105 is formed in the mixed solution 100. At this time, the solution B on the optical axis is pushed to the periphery.
[0032]
After the formation of the core portion 105, the wavelength λ is generated by the ultraviolet lamp 130.₂UV rays 135 are uniformly irradiated from the surroundings. As shown in FIG. 2, this wavelength is shorter than the curing start wavelength of both solutions A and B. Therefore, both solutions are cured. As a result, the periphery of the core part 105, that is, the entire mixed solution 100 is cured to form a clad part.
At this time, the refractive index of the clad before curing is expressed as n_C1N after curing_C2The refractive index n of the core 105_A2Has the following relationship:
[Formula 6]
n_A2> N_C2> N_C1                                ... (6)
This is the refractive index n of the core_A2Is the refractive index n of the surrounding cladding_C2This means a higher step index type optical transmission line. Accordingly, other laser light introduced into the transmission path or other light introduced at an angle satisfying the total reflection condition described later propagates through the core portion 105 of the optical transmission path while being totally reflected.
[0033]
In this way, if two types of photo-curable resin solutions with different curing start wavelengths and refractive indexes after curing are mixed and irradiated with light having different wavelengths in two steps, a step index type optical transmission line can be easily formed. it can.
Further, the shape of the container, that is, the clad portion can be arbitrarily determined according to, for example, a product to be mounted. Therefore, it is an extremely convenient method for manufacturing an optical transmission line.
Moreover, the said clad | crud part shape can also be formed according to various actuators, such as a piezoelectric element which generate | occur | produces stress. Thereby, it can be set as the basic optical element which measures various physical quantities with phase difference, or the basic optical element which measures chemical quantity with the amount of light absorption.
Therefore, the manufacturing method is a basic technology for producing a useful optical element having an optical transmission line.
[0034]
(Second embodiment)
FIG. 3 shows a second embodiment formed by using a step index type optical fiber. The figure is a manufacturing process diagram. The method of forming the core part and the clad part by dividing the light irradiation into two steps is the same.
The difference is that the tip of a step index type optical fiber is immersed in the mixed solution to form an optical fiber integrated optical transmission line.
In addition, the refractive index of the mixed solution is adjusted according to the refractive index of the optical fiber in order to form a linear optical transmission line in close contact with the optical fiber.
[0035]
In the first step (a) of FIG. 3, the tip of the step index type optical fiber 200 is immersed in the mixed solution 100. At this time, the refractive index n of the mixed solution_C1Is adjusted under certain conditions in accordance with the refractive index of the optical fiber inserted as described later.
In the second step (b), the step index type optical fiber 200 has a wavelength λ.₁The short wavelength light is introduced, and the core portion 105 is formed at the exit port by the same mechanism as in the first embodiment.
In the third step (c), the wavelength λ₁Then, the core part 105 reaches the bottom of the transparent container 110.
In the fourth step (d), the wavelength λ₁In this case, the wavelength λ is changed from an ultraviolet lamp (not shown).₂Irradiate UV rays. Thereby, the clad part 106 is formed around the core part 105.
At this time, the tip of the optical fiber 200 is fixed in the clad 106. Therefore, an optical fiber integrated optical transmission line that does not require optical axis alignment is formed.
[0036]
FIG. 4 is a horizontal sectional view of the optical transmission line formed in FIG. A clad 106 corresponding to the shape of the transparent container 110 is formed around the core portion 105. Further, the refractive index distribution between AA's in which the horizontal axis represents the distance and the vertical axis represents the refractive index is shown. The refractive index of the core 105 is constant n_A2(˜1.5), and that of the cladding 106 is also constant n_C2(˜1.4). N as described above_A2> N_C2Therefore, a step index type optical transmission line of the same type as the inserted optical fiber 200 is obtained.
[0037]
Further, the refractive index of the mixed solution 100 in the step (a) is strictly adjusted. This is because, depending on the refractive index, light emitted from the core portion of the optical fiber 200 is diffused, and an optical transmission path on a taper with a large propagation loss is formed.
Therefore, as shown in FIG. 5, the refractive index n of the mixed solution 100 under the conditions described later is set so that light does not diffuse at the interface between the core part 205 and the core part 105 of the transmission path._C1Is adjusted.
[0038]
The refractive index of the core part 205 of the optical fiber inserted into the mixed solution 100 is expressed as n._f1, The refractive index of the cladding portion 206 is n_f2, The refractive index of the core portion 105 of the optical transmission line to be formed is n_A2, The refractive index of the mixed solution 100 is n_C1, The adjustment condition is the expression (7).
[Expression 7]
n_C1≦ [n_A2 ²-N_f1 ²+ N_f2 ²]^1/2                ... (7)
[0039]
This is derived from the condition that all the light propagated in the optical fiber 200 is totally reflected again at the interface between the core part 105 of the optical transmission path and the mixed solution 100.
Specifically, it is derived from the total reflection condition at point A in FIG. 5 (Equation (8)), the refraction condition at point B (Equation (9)), and the total reflection condition at point C (Equation (10)).
[Equation 8]
sin^-1(N_f2/ N_f1) = Θ (8)
[Equation 9]
n_f1Sin (π / 2−θ) = n_A2・ Sinθ_p  ... (9)
[Expression 10]
sin^-1(N_C1/ N_A2) ≦ π / 2−θ_p          (10)
Where θ is the propagation angle and θ_pIs a refraction angle corresponding to θ (FIG. 5).
From the above equations (8), (9), and (10), θ, θ_pIs eliminated, the refractive index n of the above mixed solution_C1And inserted optical fiber refractive index n_f1, N_f2And refractive index n of the core part of the optical transmission line to be formed_A2The following relational expression (7) is derived.
[0040]
The refractive index n of the mixed solution 100_C1Does not satisfy the above equation (7) but satisfies the equation (11), that is, the core part 105 and the clad part 106 of the optical transmission line may not satisfy the total reflection condition. In such a case, a higher-order mode component leaks from the core portion 105 to the cladding portion 106, but a substantially linear core portion 105 is obtained at a distance of several centimeters from the optical fiber.
## EQU11 ##
[N_A2 ²-N_f1 ²+ N_f2 ²]^1/2<N_C1<N_A2        (11)
[0041]
As described above, in this embodiment, the refractive index of the mixed solution is determined in consideration of the refractive index of the optical fiber 200 inserted into the mixed solution 100. Thereby, the light emitted from the optical fiber goes straight, and the core portion 105 of the formed optical transmission path is not tapered as in the conventional example.
Therefore, according to the method of manufacturing the optical transmission line of the present embodiment, a step index type optical transmission line that is sufficiently extended linearly along the optical axis from the exit of the optical fiber can be obtained. Therefore, a highly convenient optical transmission path that can be combined with other optical elements can be manufactured.
[0042]
(Third embodiment)
In the second embodiment, the same type optical transmission line is formed at the tip of the step index type optical fiber 200. The third embodiment is characterized in that a graded index optical fiber having a refractive index distributed in the radial direction is used instead of the optical fiber. The manufacturing process is the same as in the second embodiment.
The difference is that the refractive index of the mixed solution is adjusted according to the refractive index of the graded index optical fiber. According to this, an optical transmission line can also be formed at the tip of a graded index optical fiber.
[0043]
Since the manufacturing process is the same as that of the second embodiment, a description thereof will be omitted. Here, a method for determining the refractive index of the mixed solution will be described. FIG. 6 shows a sectional view of the graded index optical fiber 300 cut out along the optical axis and the refractive index distribution in the radial direction. The horizontal axis is the distance in the radial direction, and the vertical axis is the refractive index.
The graded index optical fiber 300 includes a core part 305 having a gradient in refractive index and a clad part 306 that protects the core part 305. Refractive index n of the core portion 305_f(R) can be expressed by equation (12), where r is the distance from the center of the core portion 305. This equation (12) is, for example, (7.1), (7.12) in pages 117 to 123 of the introduction to optical fiber communication (Yasuharu Suematsu and Kenichi Iga, published by Ohmsha Publishing Co., Ltd., published in 1951). Widely known as a formula.
[Expression 12]
n_f ²(R) = n_f1 ²[1-2 (r / a_f)^p・ △]
Δ = (n_f1 ²-N_f2 ²) / (2n_f1 ²(12)
Where a_fIs the radius of the core portion 305 of the graded index optical fiber 300, n_f1Is the maximum refractive index at the center of the core 305, n_f2Is the refractive index of the clad portion 306, and p is an integer representing a distributed type. For example, p = 2 is used. Δ is called a relative refraction difference. Equation (12) is expressed as n when r = 0._f(0) = n_f1R = a_fIn the case of n_f(A_f) = N_f2Meet.
[0044]
Conversely, the radius r is changed to the refractive index n from the equation (12)._f(13) is obtained as a function of
[Formula 13]
r (n_f) = A_f[1 / (2 △) ・ (n_f1 ²-N_f ²) / N_f1 ²]^{1 / p}
Δ = (n_f1 ²-N_f2 ²) / (2n_f1 ²(13)
The above equation also holds at the interface between the graded index optical fiber 300 and the mixed solution 100. FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the interface.
At this interface, the radius of the core portion 105 formed as shown in FIG._WThe refractive index at that point is n_C1(The boundary condition in the radius r direction). Therefore, r (n_C1) = A_wIt is. Therefore, the equation (13) can be expressed as follows: an optical fiber having a relative refractive difference Δ and an arbitrary refractive difference (that is, n) in the optical fiber._f1And n_fTherefore, by substituting for the relative refractive difference of the optical transmission line, as shown in the equation (14), the radius a of the optical transmission line connected to the optical fiber is given._wIs obtained.
[Expression 14]
a_w= A_f[1 / (2 △) ・ (n_A2 ²-N_C1 ²) / N_A2 ²]^{1 / p}
Δ = (n_f1 ²-N_f2 ²) / (2n_f1 ²(14)
However, n_A2Is the refractive index of the core 105 formed.
[0045]
From this boundary condition, the radius a of the core portion 105_WIs determined, the refractive index n of the mixed solution 100 is determined._C1Can be determined.
For example, n_f1= 1.46, n_f2= 1.44a_W= 24.9 μm, a_f= 50 μm, n_A2= 1.49, p = 2, the refractive index of the mixed solution is n_C1= 1.485. This is the refractive index n of solutions A and B_A1, N_B1And adjusting its weight%. By adjusting in this way, it is possible to take out light that has traveled straight in the vicinity of the optical axis of the core portion 305 of the graded index optical fiber 300 with a further reduced aperture. Therefore, the light emitted from the core part 305 travels straight ahead and forms the core part 105 of the step index type optical fiber in the mixed solution 100.
[0046]
FIG. 8 shows the outer diameter and the length of the core part 105 of the optical transmission line manufactured using the mixed solution 100 adjusted according to the above conditional expression. The horizontal axis represents the transmission path length and the vertical axis represents the diameter. The transmission path length has reached about 40 mm. Moreover, a substantially constant diameter is maintained when the transmission path length is between 0 mm and 10 mm.
[0047]
Thus, in this embodiment, the refractive index of the mixed solution is determined in consideration of the refractive index of the graded index optical fiber to be used. As a result, the core portion of the optical transmission line is not tapered and is extended from the core portion 305 with good straightness.
Therefore, it is a useful method for manufacturing an optical transmission line that can also be applied to a graded index optical fiber used for high-speed communication.
In addition, the optical transmission path can be coupled with other optical elements without loss.
[0048]
(Fourth embodiment)
In the second embodiment and the third embodiment, the core portion of the optical transmission line extended linearly was prepared using a mixed solution in which two types of photocurable resin solutions were mixed. The linear core part can be formed by a photocurable resin solution and one kind of light, and the clad part can be formed by other means. Alternatively, if an inert gas is used as a medium around the core for extending the life, the formation of the cladding can be omitted. Therefore, here, the core part and the optical transmission line are used interchangeably.
[0049]
For example, when a step index type optical fiber is used as the optical fiber, the refractive index n_C1One type of photocurable resin solution satisfying the above formula (7) is used. The manufacturing process is the same as that of the second embodiment except for the final process of FIG. Refractive index n of the photocurable resin solution so as to satisfy the formula (7)_C1Is adjusted, the mechanism described in the second embodiment works. As a result, a linear optical transmission line having a diameter substantially equal to the core of the step index type optical fiber is formed in the photocurable resin solution.
[0050]
When a graded index optical fiber is used as the optical fiber, the refractive index n_C1One type of photocurable resin solution satisfying the above formula (14) is used. The manufacturing process is the same as that of the second embodiment except for the final process of FIG. Refractive index n of the photocurable resin solution so as to satisfy the formula (14)_C1Is adjusted, the mechanism described in the third embodiment works. As a result, a linear optical transmission line having a diameter smaller than the core diameter of the graded index optical fiber is formed in the photocurable resin solution.
Since these optical transmission paths have a small diameter and flexibility, they can be directly disposed on the light emitting portion of the LED element or semiconductor laser element formed on the semiconductor substrate.
Therefore, the optical transmission path manufacturing method enables flexible arrangement on other optical elements.
[0051]
In addition, if the refractive index after photocuring becomes higher than the refractive index of the solution and satisfies the formula (7) or (14), one type of photocurable solution as described above is used. It is also possible to use. However, a mixed solution of a photocurable solution that is cured by light of a certain wavelength and another photocurable solution that has a refractive index smaller than that solution and is not cured by light of that wavelength may be used. In this case, the difference between the refractive index after curing of the core portion and the refractive index of the mixed solution can be increased, and the refractive index n of the mixed photocurable solution can be increased._C1Can be set so as to easily satisfy the expressions (7) and (14). Thereby, the core part with high linear parallelism which does not spread in a taper shape can be formed easily.
Although the above optical transmission path is assumed to have no clad portion, the clad portion may be formed around the optical transmission path depending on the application. It is formed by the following procedure.
For example, depending on the optical fiber used, the refractive index n satisfying the above expression (7) or (14)_C1A photo-curable resin solution is selected. Then, this is used as the first photo-curable resin solution and cured to form the linear optical transmission line at the tip of the optical fiber. Thereafter, the first photocurable resin solution is washed and immersed in the second photocurable resin solution. And you may harden this 2nd photocurable resin solution. In this way, a blocked clad portion equivalent to the second and third embodiments is formed. Moreover, after taking out from the 2nd photocurable resin solution without hardening the 2nd photocurable resin solution, you may harden it which remained on the surface, without wash | cleaning. In this way, a flexible optical transmission line with a small cladding diameter can be formed.
Further, the clad portion may not be completely cured. That is, it may be in a gel state or in a liquid state. Furthermore, a gas such as air may be used. If the refractive index of the optical transmission line is larger than that of the surrounding medium, the clad portion can take various modes for various applications.
[0052]
(Modification)
As mentioned above, although the Example showing this invention was shown, various modifications can be considered.
For example, in the first embodiment, a helium cadmium laser (λ = 325 nm) is used as the short wavelength laser, but an argon ion laser (λ = 488 nm) or an ultrahigh pressure mercury lamp (λ = 380 nm) is used depending on the photocurable resin solution. Etc. are also applicable.
[0053]
In the first to third embodiments, the mixed solution is an epoxy-based high refractive index photocurable resin solution having a refractive index of 1.49 and an acrylic low refractive index photocurable resin having a refractive index of 1.34. Although the resin solution is used, other material systems may be used as long as the curing start wavelength and the refractive index after curing are different. For example, a fluorine-based monomer or a silicon-based mixture of a photoinitiator may be used. What is necessary is just to satisfy the above-mentioned spectral sensitivity characteristics and refractive index conditions.
[0054]
Moreover, in the said Example, although the step index type optical fiber and the graded index type optical fiber were used, another fiber may be used. A polarization-preserving fiber, a single mode fiber, or the like may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical transmission line manufacturing method according to a first embodiment.
FIG. 2 is a spectral sensitivity characteristic diagram of the mixed solution according to the first example.
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical transmission line manufacturing method according to a second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical transmission line according to a second embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of propagation conditions in the optical transmission line of the second embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a refractive index distribution according to the optical fiber of the third embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the optical fiber and the core diameter of the optical transmission line according to the third embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the core diameter and the core length of the optical transmission line according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
100 mixed solution
105, 205,
305 core
106,206,
306 Cladding part
110 Transparent container
120 short wavelength laser
125 Short wavelength laser beam
130 UV lamp
135 UV
200 step index optical fiber
300 Graded index optical fiber

Claims

The optical fiber tip is immersed in a photocurable resin solution, light having a predetermined wavelength is emitted from the optical fiber tip, and the photocurable resin solution is cured in the direction of the optical axis, thereby allowing continuous light from the optical fiber tip. In the manufacturing method of the optical transmission line for producing the transmission line,
The optical fiber is a step index type optical fiber whose refractive index changes stepwise at the boundary between the core part and the clad part, the core part refractive index is n _f1 , the clad part refractive index is n _f2 , and the optical transmission line An optical transmission line in which the refractive index of the photocurable resin solution is adjusted so as to satisfy the condition of formula (1) where n _{A2 is} the refractive index of the photocurable resin and n _C1 is the refractive index of the photocurable resin solution. Manufacturing method.

The optical fiber tip is immersed in a photocurable resin solution, light having a predetermined wavelength is emitted from the optical fiber tip, and the photocurable resin solution is cured in the direction of the optical axis, thereby allowing continuous light from the optical fiber tip. In the manufacturing method of the optical transmission line for producing the transmission line,
The optical fiber is a graded index optical fiber having a refractive index gradient as a predetermined function in the radial direction, the maximum refractive index at the center of the core of the optical fiber is n _f1 , the core diameter is 2a _f , and the cladding. When the refractive index is n _f2 , the refractive index of the optical transmission line is n _A2 , the refractive index of the photocurable resin solution is n _C1 , and p is an integer,
Under conditions satisfying the diameter 2a _w of the optical transmission path produced is the (2) method of manufacturing an optical transmission line, wherein a refractive index of the photocurable resin solution is adjusted.