JP4357777B2 - Manufacturing method of optical components - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長の異なる複数の光を合成または分離する光合波器、光分波器などに適用される波長分割多重伝送部品や、光を一定方向に通す光アイソレータなどのバルク型の光部品およびその製造方法に関し、特に、高強度の入射光に耐えることができる光部品およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
波長の異なる複数の光信号を双方向または一方向に多重伝送する波長分割多重伝送(Wavelength Division Multiplexing、以下「WDM」と略す。)などに使用される光部品にはファイバ型とバルク型とがある。
このバルク型の光部品としては、波長の異なる複数系統の光を合成(合波)したり、分離(分波)する特性を備えた光合分波器(WDM部品)などが挙げられる。
【0003】
図5は、従来の光合分波器を示す概略構成図である。
この光合分波器においては、円柱状の2つのコリメータレンズ1、1が、その一方の端面1a、1a同士が対向するように、円盤状の誘電体多層膜フィルタ2を介して配置され、これらが接着剤などで接合されている。
また、2つのコリメータレンズ1、1の他方の端面1b、1bには、円柱状の第1の光ファイバ保持部材3、または、円柱状の第2の光ファイバ保持部材4が、それぞれ、接着剤を介して接合されている。
また、第1の光ファイバ保持部材3内には、細孔3aが形成されている。さらに、第1のポート5用および第2のポート6用の光ファイバ素線7、7は、その先端の被覆層7b、7bが除去されることにより露出した裸光ファイバ部7a、7aが、この細孔3a内に挿入されて、接着剤などで固定されている。
また、第2の光ファイバ保持部材4内には、細孔4aが形成されている。さらに、第3のポート8用および第4のポート9用の光ファイバ素線10、10は、その先端の被覆層10b、10bが除去されることにより露出した裸光ファイバ部10a、10aが、この細孔4a内に挿入されて、接着剤などで固定されている。
また、ポート6が入射ポートのとき、ポート5およびポート8は出射ポートとなり、ポート6が出射ポートのとき、ポート5およびポート8は入射ポートとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
2つのコリメータレンズ1、1と、第1の光ファイバ保持部材3または第2の光ファイバ保持部材4を接合するためには、一般的な紫外線硬化型の接着剤が用いられている。
ところで、近年の情報伝送の高速化・大容量化に伴い、光合分波器に要求される入射光の強度は、従来の300mW程度から500mW以上へと、大きくなってきている。
しかし、従来の光合分波器に、500mW以上の強い光を、第2のポート6または第3のポート8から入射すると、第2のポート6または第3のポート8において、入射された光が1点に集中する。これにより、コリメータレンズ1、1と、第1の光ファイバ保持部材3または第2の光ファイバ保持部材4を接合している接着剤が、この1点において発熱して温度が上昇し、やがて焼け焦げ、接着剤の屈折率が変化する(接着剤の強度も低下する可能性がある)。その結果として、光の挿入損失が増加するという問題があった。
また、第1のポート5においても同様に、コリメータレンズ1から出射された光が1点に集中する。これにより、コリメータレンズ1と、第1の光ファイバ保持部材3を接合している接着剤が、この1点において発熱して温度が上昇し、やがて屈折率変化を起し、光の挿入損失が増加するという問題があった。
【0005】
そこで、高強度の光を入射しても、光の挿入損失が増加しない光合分波器として、図6に示すような構造のものが考案されている。
この光合分波器においては、一方のコリメータレンズ1の一方の端面1aに、円盤状の誘電体多層膜フィルタ2が接着剤などで接合されたものと第1の光ファイバ保持部材3とが、一定の間隔をおいて、石英ガラスなどからなる円筒形状の収納部材11に収納され、熱硬化型の接着剤を硬化してなる接着剤層12を介して固定され、第1のレンズ部材13をなしている。
また、他方のコリメータレンズ1と第2の光ファイバ保持部材4とが、一定の間隔をおいて、金属などからなる円筒形状の収納部材11に収納され、熱硬化型の接着剤を硬化してなる接着剤層12を介して固定され、第2のレンズ部材14をなしている。
そして、第1のレンズ部材13と第2のレンズ部材14とが、第1のレンズ部材13の誘電体多層膜フィルタ2と第2のレンズ部材14のコリメータレンズ1とが一定の間隔をおいて、金属などからなる円筒形状の収納部材15に収納され、はんだ16を介して固定されている。
【0006】
このような構造の光合分波器においては、コリメータレンズ1と、第1の光ファイバ保持部材3または第2の光ファイバ保持部材4とが、接着剤で接合されていない。したがって、この光合分波器に高強度の光が入射されても、上述のような接着剤の劣化による挿入損失の増加が生じることはない。
しかしながら、この光合分波器は、図5に示した従来の光合分波器よりも部品数が多い。また、各部材の光軸を一致させる調芯組み立て工程も多い。したがって、この光合分波器は、大量生産に向いておらず、製造コストが高くなるという問題があった。
【0007】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、従来構造と同じ部品数で、高強度の光を入射しても光の挿入損失が増加することがない光部品およびその製造方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、コリメータレンズと光ファイバ保持部材を、これらの光軸が一致するように近接して配置し、前記光ファイバ保持部材に収納されている光ファイバの、前記コリメータレンズが配置された側とは反対側の末端から紫外線を入射し、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材との近接部分に紫外線を出射しつつ、該近接部分に紫外線硬化型の接着剤を注入し、該近接部分において、光ファイバの端末から広がっている紫外線に前記接着剤を接触させて硬化させ、光の伝送路近傍への接着剤の浸透を防止して、光の伝送路近傍に接着剤層を形成しないようにしてから、さらに光の伝送路近傍以外において前記接着剤を硬化して、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材を接合する光部品の製造方法よって解決できる。
【0009】
前記課題は、コリメータレンズと光ファイバ保持部材を、これらの光軸が一致するように近接して配置し、前記コリメータレンズの端面から紫外線を入射し、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材との近接部分において、紫外線が、前記光ファイバ保持部材に収納されている光ファイバの端末の外周を覆うようにしつつ、該近接部分に紫外線硬化型の接着剤を注入し、該近接部分において、光ファイバの端末の外周を覆っている紫外線に前記接着剤を接触させて硬化させ、光の伝送路近傍への接着剤の浸透を防止して、光の伝送路近傍に接着剤層を形成しないようにしてから、さらに光の伝送路近傍以外において前記接着剤を硬化して、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材を接合する光部品の製造方法によって解決できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明の光部品の第1の実施形態として、光合分波器を示す概略構成図である。
この実施形態の光合分波器においては、円柱状の2つのコリメータレンズ21、21が、その一方の端面21a、21a同士が対向するように、光学素子の円盤状の誘電体多層膜フィルタ22を介して配置され、これらが接着剤などで接合されている。
また、2つのコリメータレンズ21、21の他方の端面21b、21bには、円柱状の第1の光ファイバ保持部材23、円柱状の第2の光ファイバ保持部材24が、それぞれ、紫外線硬化型樹脂からなる接着剤を介して接合されている。
また、第1の光ファイバ保持部材23内には、細孔23aが形成されている。さらに、第1のポート25用および第2のポート26用の光ファイバ素線27、27は、その先端の被覆層27b、27bが除去されることにより露出した裸光ファイバ部27a、27aが、この細孔23a内に挿入されて、接着剤などで固定されている。
また、第2の光ファイバ保持部材24内には、細孔24aが形成されている。さらに、第3のポート28用の光ファイバ素線30は、その先端の被覆層30bが除去されることにより露出した裸光ファイバ部30aが、この細孔24a内に挿入されて、接着剤などで固定されている。
また、ポート26が入射ポートのとき、ポート25およびポート28は出射ポートとなり、ポート26が出射ポートのとき、ポート25およびポート28は入射ポートとなる。
【0012】
さらに、この実施形態の光合分波器は、図2に示すように、コリメータレンズ21、21と、第1の光ファイバ保持部材23の接合面23bおよび第2の光ファイバ保持部材24の接合面24bにおいて、これらを接合している接着剤層には、その中心部分の光の伝送路近傍に略円形状の穴が開いており、接着剤層が存在しないものである。この接着剤層は、コリメータレンズ21、第1の光ファイバ保持部材23および第2の光ファイバ保持部材24と中心軸を同じくするドーナツ状に形成されている。
すなわち、この実施形態の光合分波器は、裸光ファイバ部27a、27aの端末および裸光ファイバ部30a端末と、2つのコリメータレンズ21、21の他方の端面21b、21bとの接合面において、接着剤層が存在しないものである。
【0013】
このように、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の接合面23b、およびコリメータレンズ21と第2の光ファイバ保持部材24の接合面24bにおいて、光の伝送路近傍に、接着剤層が存在していなければ、この光合分波器に、500mW以上の高強度の光が入射されても、この入射光により、接合面23bおよび24bにおいて、接着剤が発熱して温度が上昇し、熱分解することがない。したがって、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の接合面23b、およびコリメータレンズ21と第2の光ファイバ保持部材24の接合面24bにおいて、光の挿入損失が増加することがない。
また、この実施形態の光合分波器は、図5に示した従来の光合分波器と同じ部品数で、高強度の光に対する耐性の優れたものとなる。
【0014】
この実施形態で用いられるコリメータレンズ21は、アルカリガラスなどからなるロッドレンズ、グリンレンズなどからなり、その屈折率が、光軸に近いほど大きく、光軸から離れて外周に近付くほど小さくなるように連続的に変化しているものである。
また、コリメータレンズ21は円柱状で、第1の光ファイバ保持部材23また第2の光ファイバ保持部材24との接合面が、斜めに形成されている。
また、コリメータレンズ21の寸法は、外径1.0〜2.0mm程度、長さ4.6〜4.8mm程度となっており、その屈折率分布や材質に応じて適宜設定される。
【0015】
誘電体多層膜フィルタ22は、光学素子であり、例えば、石英ガラスなどの基板上に、シリカ(SiO2)や五酸化タンタル(Ta2O5)などの屈折率の異なる薄膜を積層してなるものであって、材質や厚さなどは、光の波長などによって適宜選択する。
この例においては、SiO2とTa2O5とからなる薄膜を交互に積層した厚さ約30μm、1.3mm×1.3mmのものを用いている。
なお、この実施形態では、光学素子として誘電体多層膜フィルタを例示したが、本発明の光部品にあっては、光学素子として、光アイソレータ素子、サーキュレータ素子などを用いてもよい。
【0016】
第1の光ファイバ保持部材23または第2の光ファイバ保持部材24は、B2O5を含有する石英、ホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる円柱状で、コリメータレンズ21との接合面が、斜めに形成されている。
また、第1の光ファイバ保持部材23また第2の光ファイバ保持部材24の寸法は、外径1.8〜2.0mm程度、長さ6〜10mm程度となっている。
また、細孔23a、24aはそれぞれ、第1の光ファイバ保持部材23または第2の光ファイバ保持部材24の長手方向の中心部に、これらを貫通するように形成されている。細孔23a、24aの開口部の形状は、正方形、長方形、菱形などの多角形状または円形であり、その寸法が0.126〜0.217mm×0.214〜0.252mm程度となっている。
【0017】
光ファイバ素線27、30としては、外径250μmのシングルモード光ファイバまたは偏波保持光ファイバが用いられる。
シングルモード光ファイバは、石英ガラスなどからなる光ファイバ裸線の上に、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆層が設けられた構造となっている。
偏波保持光ファイバは、酸化ゲルマニウム(GeO2)を添加した石英ガラスからなるコアと、このコアの周囲に、コアと中心軸を同じくして設けられた石英ガラスからなるクラッドと、このクラッド内に、コアを中心に概対称に配置され、かつこのクラッドを形成する石英ガラスよりも熱膨張係数が大きいガラスからなる断面円形の2つの応力付与部とから構成されている。
【0018】
また、この実施形態の光合分波器において、コリメータレンズ21と誘電体多層膜フィルタ22との接合や、コリメータレンズ21と、第1の光ファイバ保持部材23または第2の光ファイバ保持部材24との接合に用いられる接着剤としては、紫外線硬化型のウレタンアクリレート系接着剤、エポキシアクリレート系接着剤などが挙げられる。
【0019】
この実施形態の光合分波器の製造方法を示して、本発明の光部品の製造方法を説明する。
まず、誘電体多層膜フィルタ22と入射ポート側のコリメータレンズ21を接着固定する。
次いで、コリメータレンズ21と、その細孔23a内に光ファイバ素線27、27が収納された第1の光ファイバ保持部材23とを、両者の光軸が一致するように、近接して配置する。
次いで、光ファイバ素線27、27の末端から、集光レンズなどを用いて、光ファイバ素線27、27に所定強度の紫外線を入射する。
すると、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の近接部分において、裸光ファイバ部27a、27aから出射される紫外線が、裸光ファイバ部27a、27aの端末から約42°の角度で広がる。
次いで、光ファイバ素線27、27への紫外線の入射を継続したまま、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の近接部分に、紫外線硬化型の接着剤を注入する。このとき、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の近接部分において、裸光ファイバ部27a、27aから出射し、裸光ファイバ部27a、27aの端末から約42°の角度で広がっている紫外線に、紫外線硬化型の接着剤が接触すると、その接触した部分が硬化する。したがって、この硬化している部分から先には、接着剤が浸透することがなくなり、結果として、光の伝送路近傍には、接着剤層が形成されない。
次いで、光の伝送路となる部分への接着剤の浸透がなくなったことが確認された後、光ファイバ素線27、27への紫外線の入射を止める。
次いで、硬化した接着剤層の外周を覆っている未硬化の紫外線硬化型の接着剤に対して、その外周から紫外線を照射し、この接着剤を硬化させて、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23を接合する。
【0020】
次いで、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23との接合と同様にして、コリメータレンズ21と第2の光ファイバ保持部材24を接合する。
次いで、コリメータレンズ21の第1の光ファイバ保持部材23が接合されていない面と、誘電体多層膜フィルタ22のコリメータレンズ21が接合されていない面とを対向して配置し、両者の光軸を合わせた後、両者の接合面に紫外線硬化型の接着剤を注入する。
次いで、コリメータレンズ21および誘電体多層膜フィルタ22の外周から、接着剤に対して紫外線を照射して、接着剤を硬化させ、コリメータレンズ21と誘電体多層膜フィルタ22を接合し、光合分波器を得る。
【0021】
また、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23または第2の光ファイバ保持部材24との接合を以下のように行なってもよい。
まず、コリメータレンズ21と、その細孔23a内に光ファイバ素線27、27が収納された第1の光ファイバ保持部材23とを、両者の光軸が一致するように、近接して配置する。
次いで、コリメータレンズ21の一方の端面21aから、所定強度の紫外線を入射する。このとき、紫外線をコリメータレンズ21の直径以下にして、コリメータレンズ21に対して平行に入射する。すると、コリメータレンズ21の一方の端面21aから入射された紫外線は、コリメータレンズ21内で一度集光し、再び広がって、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の近接部分において、光ファイバ素線27、27の裸光ファイバ部27a、27aの端末の外周を覆う。
次いで、光ファイバ素線27、27への紫外線の入射を継続したまま、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の近接部分に、紫外線硬化型の接着剤を注入する。このとき、裸光ファイバ部27a、27aの端末の外周を覆っている紫外線に紫外線硬化型の接着剤が接触すると、その接触した部分が硬化する。したがって、この硬化している部分から先には、接着剤が浸透することがなくなり、結果として、光の伝送路近傍には、接着剤層が形成されない。
次いで、光の伝送路となる部分への接着剤の浸透がなくなったことが確認された後、光ファイバ素線27、27への紫外線の入射を止める。
次いで、硬化した接着剤層の外周を覆っている未硬化の紫外線硬化型の接着剤に対して、その外周から紫外線を照射し、この接着剤を硬化させて、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23を接合する。
同様にして、コリメータレンズ21と第2の光ファイバ保持部材24を接合する。
【0022】
このような光部品の製造方法によれば、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の接合面23b、およびコリメータレンズ21と第2の光ファイバ保持部材24の接合面24bにおいて、光の伝送路近傍には、接着剤層が形成されない。したがって、得られた光合分波器に、高強度の光が入射されても、この入射光により、接合面23bおよび24bにおいて、接着剤が発熱して温度が上昇し、熱分解することがない。ゆえに、得られた光合分波器の接合面23bおよび24bにおいて、光の挿入損失が増加することがない。
また、このような光部品の製造方法によれば、図5に示した従来の光合分波器と同じ部品数で、高強度の光に対する耐性の優れた光部品を得ることができる。
【0023】
また、本発明の光部品の第2の実施形態としては、上記第1の実施形態の光合分波器において、コリメータレンズ21、21と誘電体多層膜フィルタ22の接合面、すなわち、コリメータレンズ21、21の一方の端面21a、21aにおいて、これらを接合している接着剤層には、その中心部分の光の伝送路近傍に略円形状の穴が開いており、接着剤層が存在しないものがある。この接着剤層は、コリメータレンズ21、21および誘電体多層膜フィルタ22と中心軸を同じくするドーナツ状に形成されている。
このようにすれば、高強度の光が、この光合分波器に入射されても、コリメータレンズ21、21と誘電体多層膜フィルタ22との接合面において、接着剤が発熱して温度が上昇し、熱分解することがない。したがって、コリメータレンズ21、21と誘電体多層膜フィルタ22の接合面において、光の挿入損失が増加することがない。
【0024】
この実施形態の光合分波器の製造方法では、まず、コリメータレンズ21と、誘電体多層膜フィルタ22と、コリメータレンズ21との光軸を合わせて、この順に配置する。このとき、コリメータレンズ21、21の一方の端面21a、21aが対向するように配置する。
次いで、コリメータレンズ21、21の他方の端面21b、21bから、所定強度の紫外線を入射する。このとき、コリメータレンズ21、21の他方の端面21b、21bから入射された紫外線は、コリメータレンズ21、21内で一度集光し、再び広がって、コリメータレンズ21、21と誘電体多層膜フィルタ22の近接部分において、コリメータレンズ21、21から出射される紫外線が、光の伝送路となる部分を覆う。
次いで、コリメータレンズ21、21への紫外線の入射を維持したまま、コリメータレンズ21、21と誘電体多層膜フィルタ22の近接部分に、紫外線硬化型の接着剤を注入する。このとき、紫外線に紫外線硬化型の接着剤が接触すると、その接触した部分が硬化する。したがって、この硬化している部分から先には、接着剤が浸透することがなくなり、結果として、光の伝送路となる部分には、接着剤層が形成されない。
次いで、光の伝送路となる部分への接着剤の浸透がなくなったことが確認された後、コリメータレンズ21、21への紫外線の入射を止める。
次いで、硬化した接着剤層の外周を覆っている未硬化の紫外線硬化型の接着剤に対して、その外周から紫外線を照射し、この接着剤を硬化させて、コリメータレンズ21、21と誘電体多層膜フィルタ22を接合して、接合体を得る。
【0025】
次いで、上記接合体と、その細孔23a内に光ファイバ素線27、27が収納された第1の光ファイバ保持部材23とを、両者の光軸が一致するように、近接して配置する。
次いで、光ファイバ素線27、27の末端から、集光レンズなどを用いて、光ファイバ素線27、27に所定強度の紫外線を入射する。
すると、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の近接部分において、裸光ファイバ部27a、27aから出射される紫外線が、裸光ファイバ部27a、27aの端末から約42°の角度で広がる。
次いで、光ファイバ素線27、27への紫外線の入射を継続したまま、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23の近接部分に、紫外線硬化型の接着剤を注入する。このとき、紫外線が集光している部分に紫外線硬化型の接着剤が接触すると、その接触した部分が硬化する。したがって、この硬化している部分から先には、接着剤が浸透することがなくなり、結果として、光の伝送路近傍には、接着剤層が形成されない。
次いで、光の伝送路となる部分への接着剤の浸透がなくなったことが確認された後、光ファイバ素線27、27への紫外線の入射を止める。
次いで、硬化した接着剤層の外周を覆っている未硬化の紫外線硬化型の接着剤に対して、その外周から紫外線を照射し、この接着剤を硬化させて、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23を接合する。
次いで、コリメータレンズ21と第1の光ファイバ保持部材23との接合と同様にして、コリメータレンズ21と第2の光ファイバ保持部材24を接合して、光合分波器を得る。
【0026】
このような光部品の製造方法によれば、コリメータレンズ21、21と誘電体多層膜フィルタ22の接合面において、光の伝送路には、接着剤層が形成されない。したがって、コリメータレンズ21、21と誘電体多層膜フィルタ22の接合面において、光の挿入損失が増加することがない光部品を得ることができる。ゆえに、第1の実施形態の光合分波器よりも、より高強度の光に対する耐性が優れた光合分波器を得ることができる。
【0027】
図3は、本発明の光部品の第3の実施形態を示す概略構成図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は正面図である。
この実施形態の光部品では、図1に示した第1の光ファイバ保持部材23、第2の光ファイバ保持部材24の代わりに、第1の光ファイバアレイ31、第2の光ファイバアレイ32が用いられている。図3において、図1に示した第1の実施形態の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
【0028】
第1の光ファイバアレイ31、第2の光ファイバアレイ32は、石英、ガラス、セラミックス、樹脂、金属などからなる角柱状の基材31a、32aと、光ファイバ素線27、27の裸光ファイバ部27a、27aおよび光ファイバ素線30、30の裸光ファイバ部30a、30aを覆い、石英、ガラス、セラミックス、樹脂、金属などからなる角柱状の蓋31b、32bとから構成されている。また、第1の光ファイバアレイ31および第2の光ファイバアレイ32のコリメータレンズ21との接合面が、斜めに形成されている。
また、基材31a、32aの寸法は、長さ8〜15mm、幅1.8〜2.2mm、厚さ0.5〜12.0mm程度となっている。
また、蓋31b、32bの寸法は、長さ8〜15mm、幅1.8〜2.2mm、厚さ0.5〜12.0mm程度となっている。
【0029】
また、基材31aには、光ファイバ素線27、27を収納するための2つの保持部31c、31cが、基材31aの長手方向の中心軸と平行に、長手方向の全長にわたって形成されている。この保持部31cの形状は、V溝、円形状、矩形状、台形状などのいずれの形状であってもよい。
また、保持部31cの大きさは、開口径126〜135μm程度となっている。
また、基材32aには、基材31aの2つの保持部31c、31cと同様な光ファイバ素線30、30を収納するための2つの保持部32c、32cが形成されている。
【0030】
この実施形態の光部品は、第1の実施形態または第2の実施形態の製造方法と同様な方法で製造される。
したがって、第1の実施形態および第2の実施形態の光部品と同様に、第3の実施形態の光部品も、高強度の光に対する耐性に優れたものとなる。
【0031】
図4は、本発明の光部品の第4の実施形態を示す概略図であり、図4(a)は平面図、図4(b)は正面図、図4(c)は右側面図である。
この実施形態の光部品では、図3に示した第1の光ファイバアレイ31の蓋31bに、分布屈折率光ファイバ(Graded−Index光ファイバ、以下、「GI光ファイバ」と略す。)33が収納され、第2の光ファイバアレイ32の蓋32bに、分布屈折率光ファイバ34が収納されている。図4において、図1に示した第1の実施形態および図3に示した第3の実施形態の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
【0032】
第1の光ファイバアレイ31の基材31aには、光ファイバ素線27、27を収納するための2つの保持部31c、31cが、基材31aの長手方向の中心軸と平行に、長手方向の全長にわたって形成されている。この保持部31cの形状は、V溝、円形状、矩形状、台形状などのいずれの形状であってもよい。
また、保持部31cの大きさは、開口径126〜135μm程度となっている。
また、基材32aには、基材31aの2つの保持部31c、31cと同様な光ファイバ素線30、30を収納するための2つの保持部32c、32cが形成されている。
【0033】
また、蓋31bには、GI光ファイバ33を収納するための細孔31dが、蓋31bの長手方向の中心軸と平行に、長手方向の全長にわたって形成されている。この細孔31dの形状は、V溝、円形状、矩形状、台形状などのいずれの形状であってもよい。
また、細孔31dの大きさは、開口径126〜135μm程度となっている。
また、蓋32bには、蓋31bの保持部31dと同様なGI光ファイバ34を収納するための細孔32dが形成されている。
【0034】
上記のような光部品に用いられる光ファイバのうち、シングルモード光ファイバは、1.55μm帯の伝送用であるから、そのカットオフ波長は約1.2μmである。しかしながら、紫外線の波長は、数10〜400nm程度であるから、シングルモード光ファイバに紫外線を入射した場合、十分な強度を持った紫外線を透過させることは困難である。
そこで、この実施形態の光部品では、各接合部に紫外線を照射し、各接合部の接合に用いられる紫外線硬化型の接着剤を硬化させるために、GI光ファイバ33、34を用いている。
【0035】
GI光ファイバ33、34は、コア部分の屈折率分布が、位置の関数になっている光ファイバであり、屈折率分布が円対称で半径方向に2乗分布(中心の屈折率が最大)で近似されるものである。GI光ファイバ33、34を伝搬する光は、屈折率分布にしたがって、正弦波状に蛇行して伝搬する。
GI光ファイバ33、34は、シングルモード光ファイバよりもコアが大きく(約6倍)、シングルモード光ファイバに比べて、伝送可能な光の波長帯が紫外線に近いので、紫外線を十分に伝送することができる。また、使用するGI光ファイバ33、34の長さは、数10cmで十分である。
【0036】
このようなGI光ファイバ33、34を用いる光部品の製造方法によれば、光ファイバ素線27、27の裸光ファイバ部27a、27aの端末、および光ファイバ素線30、30の裸光ファイバ部30a、30aの端末に、効率良く紫外線を照射することができる。したがって、コリメータレンズ21と第1の光ファイバアレイ31との接合面、およびコリメータレンズ21と第2の光ファイバアレイ32との接合面において、これらの接合時に、光の伝送路近傍には、接着剤層が形成されない。
また、この例の光部品の製造方法によれば、熱光学効果を用いたAWG(Arrayed Waveguide Grating)、その他のPLC部品などの光部品の製造も効率良く行なうことができる。
【0037】
以下、図1および図5を用いて具体的な実施例を示し、本発明の効果を明らかにする。
(実施例)
実施例として、図1に示した光合分波器を製造した。
(比較例)
比較例として、図5に示した光合分波器を製造した。
これら2つの光合分波器に、波長1.55μmの光を、500mW、1.0W、1.5W、2.0Wと強度を変えて連続して入射し、そのときの挿入損失の変動量を測定した。光の強度を各段階において1時間維持し、合計の入射時間を4時間とした。
結果を表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】
表1の結果から、実施例の光合分波器では、2.0Wの光を入射しても挿入損失の増加がほとんど見られなかった。
一方、比較例の光合分波器では、入射する光の強度を増加するにしたがって、挿入損失が増加することが見られた。
以上のことから、実施例の光合分波器は、高強度の光に対して優れた耐性を示すことが確認された。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光部品は、コリメータレンズと、光ファイバ保持部材とを備えた光部品であって、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材との接合面における光の伝送路近傍には、接着剤が硬化してなる接着剤層が存在しないから、この光合分波器に、高強度の光が入射されても、この入射光により、コリメータレンズと光学素子との接合面、または、コリメータレンズと光ファイバ保持部材との接合面において、接着剤が発熱して温度が上昇し、熱分解することがない。したがって、コリメータレンズと光学素子との接合面、または、コリメータレンズと光ファイバ保持部材との接合面において、光の挿入損失が増加することがない。また、従来の光部品と同じ部品数で、高強度の光に対する耐性の優れたものとなる。
【0041】
また、本発明の光部品の製造方法によれば、光の伝送路には、接着剤層が形成されない。したがって、得られた光部品に、高強度の光が入射されても、この入射光により、コリメータレンズと光学素子との接合面、または、コリメータレンズと光ファイバ保持部材との接合面において、接着剤が発熱して温度が上昇し、熱分解することがない。ゆえに、得られた光部品のコリメータレンズと光学素子との接合面、または、コリメータレンズと光ファイバ保持部材との接合面において、光の挿入損失が増加することがない。また、従来の光合分波器と同じ部品数で、高強度の光に対する耐性の優れた光部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光部品の第1の実施形態として、光合分波器を示す概略構成図である。
【図2】 本発明の光部品の第1の実施形態の光ファイバ保持部材の接合面を正面から見た図である。
【図3】 本発明の光部品の第3の実施形態を示す概略構成図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は正面図である。
【図4】 本発明の光部品の第4の実施形態を示す概略図であり、図4(a)は平面図、図4(b)は正面図、図4(c)は右側面図である。
【図5】 従来の光合分波器を示す概略構成図である。
【図6】 従来の光合分波器を示す概略構成図である。
【符号の説明】
21・・・コリメータレンズ、21a・・・一方の端面、21b・・・他方の端面、22・・・誘電体多層膜フィルタ、23・・・第1の光ファイバ保持部材、23a,24a・・・細孔、23b,24b・・・接合面、24・・・第2の光ファイバ保持部材、25・・・第1のポート、26・・・第2のポート、27,30・・・光ファイバ素線、27a,30a・・・裸光ファイバ部、27b,30b・・・被覆層、28・・・第3のポート、31・・・第1の光ファイバアレイ、31a,32a・・・基材、31b,32b・・・蓋、31c,32c・・・保持部、31d,32d・・・細孔、32・・・第2の光ファイバアレイ、33,34・・・分布屈折率光ファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bulk type optical component such as a wavelength division multiplexing transmission component applied to an optical multiplexer, an optical demultiplexer, or the like that synthesizes or separates a plurality of lights having different wavelengths, or an optical isolator that transmits light in a certain direction. In particular, the present invention relates to an optical component that can withstand high intensity incident light and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Optical components used for wavelength division multiplexing (WAVElength Division Multiplexing, hereinafter referred to as “WDM”) that multiplex-transmits multiple optical signals with different wavelengths in one direction or in two directions include fiber type and bulk type. is there.
Examples of the bulk type optical component include an optical multiplexer / demultiplexer (WDM component) having a characteristic of combining (multiplexing) or separating (demultiplexing) light of a plurality of systems having different wavelengths.
[0003]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional optical multiplexer / demultiplexer.
In this optical multiplexer / demultiplexer, two
In addition, a cylindrical first optical fiber holding member 3 or a cylindrical second optical
Further, a pore 3 a is formed in the first optical fiber holding member 3. Furthermore, the
Further, a
When the port 6 is an incident port, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to join the two
By the way, with the recent increase in speed and capacity of information transmission, the intensity of incident light required for an optical multiplexer / demultiplexer has increased from about 300 mW to 500 mW or more.
However, when strong light of 500 mW or more is incident on the conventional optical multiplexer / demultiplexer from the second port 6 or the third port 8, the incident light is incident on the second port 6 or the third port 8. Concentrate on one point. As a result, the adhesive that joins the
Similarly, in the
[0005]
Therefore, an optical multiplexer / demultiplexer having a structure shown in FIG. 6 has been devised as an optical multiplexer / demultiplexer in which the insertion loss of light does not increase even when high-intensity light is incident.
In this optical multiplexer / demultiplexer, a disk-shaped
Further, the
The
[0006]
In the optical multiplexer / demultiplexer having such a structure, the
However, this optical multiplexer / demultiplexer has more components than the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. There are also many alignment assembly processes in which the optical axes of the respective members coincide. Therefore, this optical multiplexer / demultiplexer is not suitable for mass production, and there is a problem that the manufacturing cost becomes high.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optical component having the same number of components as that of a conventional structure and a light insertion loss that does not increase even when high-intensity light is incident, and a method for manufacturing the same. This is the issue.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The problem is that the collimator lens and the optical fiber holding member are arranged close to each other so that their optical axes coincide, and the side of the optical fiber housed in the optical fiber holding member on which the collimator lens is arranged From the opposite endUV rays are incidentUV light is applied to the vicinity of the collimator lens and the optical fiber holding member.OutWhile irradiating, an ultraviolet curable adhesive is injected into the adjacent portion, and in the adjacent portion, the adhesive is brought into contact with the ultraviolet light spreading from the end of the optical fiber to be cured, and the vicinity of the light transmission path The adhesive is prevented from penetrating and an adhesive layer is not formed in the vicinity of the light transmission path, and then the adhesive is cured outside the vicinity of the light transmission path to hold the collimator lens and the optical fiber. This can be solved by a method of manufacturing an optical component that joins members.
[0009]
The problem is that the collimator lens and the optical fiber holding member are arranged close to each other so that their optical axes coincide with each other, and from the end face of the collimator lensUV rays are incidentIn the vicinity of the collimator lens and the optical fiber holding memberLeaveUVWhile covering the outer periphery of the end of the optical fiber stored in the optical fiber holding memberThen, an ultraviolet curable adhesive is injected into the adjacent portion, and the adhesive is brought into contact with the ultraviolet light covering the outer periphery of the end of the optical fiber at the adjacent portion to be cured, thereby adhering to the vicinity of the light transmission path. The adhesive layer is prevented from penetrating and the adhesive layer is not formed in the vicinity of the light transmission path, and then the adhesive is cured outside the vicinity of the light transmission path, and the collimator lens and the optical fiber holding member Can be solved by the manufacturing method of optical parts.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical multiplexer / demultiplexer as a first embodiment of an optical component of the present invention.
In the optical multiplexer / demultiplexer of this embodiment, the disc-shaped
In addition, a cylindrical first optical
A
In addition, a
When the
[0012]
Furthermore, as shown in FIG. 2, the optical multiplexer / demultiplexer according to this embodiment includes the
That is, the optical multiplexer / demultiplexer according to this embodiment is configured such that the ends of the bare
[0013]
As described above, the adhesive layer is formed in the vicinity of the light transmission path on the
The optical multiplexer / demultiplexer of this embodiment has the same number of parts as the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 5, and has excellent resistance to high-intensity light.
[0014]
The
The
The dimensions of the
[0015]
The
In this example, SiO2And Ta2OFiveA thin film having a thickness of about 30 μm and a thickness of 1.3 mm × 1.3 mm is used.
In this embodiment, the dielectric multilayer filter is exemplified as the optical element. However, in the optical component of the present invention, an optical isolator element, a circulator element, or the like may be used as the optical element.
[0016]
The first optical
The dimensions of the first optical
In addition, the
[0017]
As the
The single mode optical fiber has a structure in which a coating layer made of an ultraviolet curable resin or the like is provided on a bare optical fiber made of quartz glass or the like.
The polarization maintaining optical fiber is germanium oxide (GeO).2), And a clad made of quartz glass with the same central axis as the core, and a clad made of quartz glass around the core. And it is comprised from two stress-applying parts with a circular cross section which consist of glass with a larger thermal expansion coefficient than the quartz glass which forms this clad.
[0018]
In the optical multiplexer / demultiplexer according to this embodiment, the
[0019]
A method for manufacturing the optical multiplexer / demultiplexer according to this embodiment is shown, and the method for manufacturing the optical component of the present invention is described.
First, the
Next, the
Next, ultraviolet rays having a predetermined intensity are incident on the
Then, in the vicinity of the
Next, an ultraviolet curable adhesive is injected into the vicinity of the
Next, after it is confirmed that the adhesive has not permeated into the light transmission path, the incidence of ultraviolet rays on the
Next, the uncured ultraviolet curable adhesive covering the outer periphery of the cured adhesive layer is irradiated with ultraviolet light from the outer periphery to cure the adhesive, and the
[0020]
Next, the
Next, the surface of the
Next, the adhesive is irradiated with ultraviolet rays from the outer periphery of the
[0021]
Further, the
First, the
Next, ultraviolet light having a predetermined intensity is incident from one
Next, an ultraviolet curable adhesive is injected into the vicinity of the
Next, after it is confirmed that the adhesive has not permeated into the light transmission path, the incidence of ultraviolet rays on the
Next, the uncured ultraviolet curable adhesive covering the outer periphery of the cured adhesive layer is irradiated with ultraviolet light from the outer periphery to cure the adhesive, and the
Similarly, the
[0022]
According to such a method of manufacturing an optical component, light is incident on the
In addition, according to such a method for manufacturing an optical component, an optical component excellent in resistance to high-intensity light can be obtained with the same number of components as the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG.
[0023]
As a second embodiment of the optical component of the present invention, in the optical multiplexer / demultiplexer of the first embodiment, the joint surface between the
In this way, even if high-intensity light enters the optical multiplexer / demultiplexer, the adhesive generates heat and the temperature rises at the joint surface between the
[0024]
In the method of manufacturing the optical multiplexer / demultiplexer of this embodiment, first, the optical axes of the
Next, ultraviolet rays having a predetermined intensity are incident from the other end faces 21 b and 21 b of the
Next, an ultraviolet curable adhesive is injected into the vicinity of the
Next, after confirming that the adhesive has not permeated into the light transmission path, the incidence of ultraviolet rays on the
Next, the uncured ultraviolet curable adhesive covering the outer periphery of the cured adhesive layer is irradiated with ultraviolet light from the outer periphery to cure the adhesive, and the
[0025]
Next, the above-described joined body and the first optical
Next, ultraviolet rays having a predetermined intensity are incident on the
Then, in the vicinity of the
Next, an ultraviolet curable adhesive is injected into the vicinity of the
Next, after it is confirmed that the adhesive has not permeated into the light transmission path, the incidence of ultraviolet rays on the
Next, the uncured ultraviolet curable adhesive covering the outer periphery of the cured adhesive layer is irradiated with ultraviolet light from the outer periphery to cure the adhesive, and the
Next, similarly to the joining of the
[0026]
According to such a method for manufacturing an optical component, no adhesive layer is formed on the light transmission path at the joint surface between the
[0027]
3A and 3B are schematic configuration diagrams showing a third embodiment of the optical component of the present invention. FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a front view.
In the optical component of this embodiment, a first
[0028]
The first
The dimensions of the
The dimensions of the
[0029]
In addition, two holding
The size of the holding
The
[0030]
The optical component of this embodiment is manufactured by a method similar to the manufacturing method of the first embodiment or the second embodiment.
Therefore, similarly to the optical components of the first embodiment and the second embodiment, the optical component of the third embodiment also has excellent resistance to high-intensity light.
[0031]
FIG. 4 is a schematic view showing a fourth embodiment of the optical component of the present invention. FIG. 4 (a) is a plan view, FIG. 4 (b) is a front view, and FIG. 4 (c) is a right side view. is there.
In the optical component of this embodiment, a distributed refractive index optical fiber (hereinafter referred to as “GI optical fiber”) 33 is provided on the
[0032]
The
The size of the holding
The
[0033]
The
The size of the
The
[0034]
Of the optical fibers used in the optical components as described above, the single mode optical fiber is used for transmission in the 1.55 μm band, so its cut-off wavelength is about 1.2 μm. However, since the wavelength of ultraviolet rays is about several tens to 400 nm, it is difficult to transmit ultraviolet rays having sufficient intensity when ultraviolet rays are incident on a single mode optical fiber.
Therefore, in the optical component of this embodiment, the GI
[0035]
The GI
The GI
[0036]
According to the method of manufacturing an optical component using such GI
Moreover, according to the manufacturing method of the optical component of this example, optical components such as AWG (Arrayed Waveguide Grating) using the thermo-optic effect and other PLC components can be efficiently manufactured.
[0037]
Specific examples will be described below with reference to FIGS. 1 and 5 to clarify the effects of the present invention.
(Example)
As an example, the optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 1 was manufactured.
(Comparative example)
As a comparative example, the optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 5 was manufactured.
Into these two optical multiplexers / demultiplexers, light having a wavelength of 1.55 μm is continuously incident at 500 mW, 1.0 W, 1.5 W, and 2.0 W with varying intensities, and the amount of change in insertion loss at that time is It was measured. The light intensity was maintained for 1 hour at each stage, and the total incident time was 4 hours.
The results are shown in Table 1.
[0038]
[Table 1]
[0039]
From the results of Table 1, in the optical multiplexer / demultiplexer of the example, an increase in insertion loss was hardly observed even when 2.0 W light was incident.
On the other hand, in the optical multiplexer / demultiplexer of the comparative example, it was observed that the insertion loss increases as the intensity of incident light increases.
From the above, it was confirmed that the optical multiplexer / demultiplexer of the example showed excellent resistance to high-intensity light.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, the optical component of the present invention is an optical component including a collimator lens and an optical fiber holding member, and in the vicinity of a light transmission path at the joint surface between the collimator lens and the optical fiber holding member. Since there is no adhesive layer formed by curing the adhesive, even if high-intensity light is incident on this optical multiplexer / demultiplexer, the incident light causes the joint surface between the collimator lens and the optical element, Alternatively, the adhesive does not generate heat on the joint surface between the collimator lens and the optical fiber holding member, so that the temperature does not increase and thermal decomposition does not occur. Therefore, the insertion loss of light does not increase at the joint surface between the collimator lens and the optical element or the joint surface between the collimator lens and the optical fiber holding member. In addition, the same number of parts as the conventional optical parts and excellent resistance to high-intensity light.
[0041]
Moreover, according to the method for manufacturing an optical component of the present invention, no adhesive layer is formed on the light transmission path. Therefore, even if high-intensity light is incident on the obtained optical component, the incident light adheres to the joint surface between the collimator lens and the optical element or the joint surface between the collimator lens and the optical fiber holding member. The agent generates heat and the temperature rises and does not thermally decompose. Therefore, the insertion loss of light does not increase on the joint surface between the collimator lens and the optical element of the obtained optical component or the joint surface between the collimator lens and the optical fiber holding member. In addition, it is possible to obtain an optical component having the same number of components as a conventional optical multiplexer / demultiplexer and having excellent resistance to high-intensity light.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical multiplexer / demultiplexer as a first embodiment of an optical component of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the joint surface of the optical fiber holding member according to the first embodiment of the optical component of the present invention.
3A and 3B are schematic configuration diagrams showing an optical component according to a third embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a front view.
FIG. 4 is a schematic view showing a fourth embodiment of the optical component of the present invention, FIG. 4 (a) is a plan view, FIG. 4 (b) is a front view, and FIG. 4 (c) is a right side view. is there.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional optical multiplexer / demultiplexer.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a conventional optical multiplexer / demultiplexer.
[Explanation of symbols]
21 ... Collimator lens, 21a ... One end face, 21b ... The other end face, 22 ... Dielectric multilayer filter, 23 ... First optical fiber holding member, 23a, 24a,. -Fine pores, 23b, 24b ... joint surface, 24 ... second optical fiber holding member, 25 ... first port, 26 ... second port, 27, 30 ... light Fiber strands, 27a, 30a ... bare optical fiber parts, 27b, 30b ... coating layer, 28 ... third port, 31 ... first optical fiber array, 31a, 32a ... Base material, 31b, 32b ... lid, 31c, 32c ... holding part, 31d, 32d ... pore, 32 ... second optical fiber array, 33, 34 ... distributed refractive index light fiber
Claims (2)
前記光ファイバ保持部材に収納されている光ファイバの、前記コリメータレンズが配置された側とは反対側の末端から紫外線を入射し、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材との近接部分に紫外線を出射しつつ、該近接部分に紫外線硬化型の接着剤を注入し、該近接部分において、光ファイバの端末から広がっている紫外線に前記接着剤を接触させて硬化させ、光の伝送路近傍への接着剤の浸透を防止して、光の伝送路近傍に接着剤層を形成しないようにしてから、さらに光の伝送路近傍以外において前記接着剤を硬化して、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材を接合することを特徴とする光部品の製造方法。The collimator lens and the optical fiber holding member are arranged close to each other so that their optical axes coincide,
Ultraviolet light is incident from the end of the optical fiber housed in the optical fiber holding member on the side opposite to the side on which the collimator lens is disposed, and the ultraviolet light is applied to the vicinity of the collimator lens and the optical fiber holding member. while shines out, injecting an ultraviolet curable adhesive to said adjacent portions, in the adjacent portion, the UV that extends from the terminal of the optical fiber is brought into contact with the adhesive was cured, the transmission line near the optical The adhesive layer is prevented from penetrating and an adhesive layer is not formed in the vicinity of the light transmission path, and then the adhesive is cured outside the vicinity of the light transmission path, so that the collimator lens and the optical fiber are cured. A method for producing an optical component, comprising: joining a holding member.
前記コリメータレンズの端面から紫外線を入射し、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材との近接部分において、紫外線が、前記光ファイバ保持部材に収納されている光ファイバの端末の外周を覆うようにしつつ、該近接部分に紫外線硬化型の接着剤を注入し、該近接部分において、光ファイバの端末の外周を覆っている紫外線に前記接着剤を接触させて硬化させ、光の伝送路近傍への接着剤の浸透を防止して、光の伝送路近傍に接着剤層を形成しないようにしてから、さらに光の伝送路近傍以外において前記接着剤を硬化して、前記コリメータレンズと前記光ファイバ保持部材を接合することを特徴とする光部品の製造方法。The collimator lens and the optical fiber holding member are arranged close to each other so that their optical axes coincide,
To incident ultraviolet from the end surface of the collimator lens, Oite the adjacent portion of the optical fiber holding member and the collimator lens, ultraviolet rays, it covers the outer periphery of the terminal of the optical fiber housed in the optical fiber holding member Then, an ultraviolet curable adhesive is injected into the adjacent portion, and the adhesive is brought into contact with the ultraviolet light covering the outer periphery of the end of the optical fiber at the adjacent portion to be cured, to the vicinity of the light transmission path. The adhesive layer is prevented from penetrating and an adhesive layer is not formed in the vicinity of the light transmission path, and then the adhesive is cured outside the vicinity of the light transmission path, so that the collimator lens and the optical fiber are cured. A method for producing an optical component, comprising: joining a holding member.
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