JP5315715B2

JP5315715B2 - 光カプラ

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Publication number: JP5315715B2
Application number: JP2008037967A
Authority: JP
Inventors: 和宏寺田; 健二芳賀; 幸利伊縫; 明子沖田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2028-02-19
Also published as: CN101515050B; CN101515050A; JP2009198609A

Description

本発明は、光通信に用いる光カプラに関する。本発明において光カプラとは、任意の光入力端から入力された信号を、減衰量は異なるにしても全ての光出力端に分配して出力するものを言うものとする。この際、光入力端と光出力端に対となるものがある場合は、当該対となる光入力端から入力された信号は、それと対となる光出力端に出力されても、されなくても良いものとする。また、当該対となる光入力端と光出力端とは、一体化した１個の光端子である、光入出力端となっている場合を含む。

家庭内、若しくは、自動車、電車、航空機、船舶などの輸送機器内で構築されているＬＡＮ技術に、光通信技術を適用する試みが多数展開されている。ここにおいて、任意の光入力端から入力された信号を、低減衰量で全ての光出力端に分配して出力する光カプラが求められている。光カプラについては、例えば非特許文献１として示した富士ゼロックス社のホームページに簡明な説明がある。
一方、本願出願人らは、光硬化性樹脂液に、光ファイバ等から当該樹脂液の硬化光を照射すると、硬化樹脂による集光が生じることで、長尺の軸状のコアを形成する、自己形成光導波路を多数開発し、出願している。下記特許文献１乃至４はその一部である。
特許第４０１１２８３号特開２００２−３６５４５９特開２００４−１４９５７９特開２００５−３４７４４１ http://www.fujixerox.co.jp/company/tr/tr96/Takeshi＿Ota/T＿Ota101.html

光カプラの製造方法としては、通常、ガラスファイバの融着によるものが広く知られている。しかしガラスファイバを融着させるための装置自体が高価である。また、製造工程が複雑で長時間を要する。結果、ガラスファイバの融着による光カプラは極めてコストの高いものであった。さらに、ガラスファイバの融着による光カプラは、小規模光ＬＡＮで用いられるプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）との接続が容易でない。
また、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を用いた光カプラも知られている。しかし、これはプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を言わば束ねただけのものであり、大きさも例えば７ｃｍ程度と、光ＬＡＮを形成する装置としては大きなものしか知られてない。
一方、本発明者らは上記特許文献１乃至４に示した、自己形成光導波路の応用として光カプラを開発すべく鋭意努力した結果、以下に示す新規な光カプラを完成した。尚、本発明の光カプラは構造が新規であって、特に上記自己形成光導波路の製造方法を適用することで容易に製造可能なものである。

請求項１に係る発明は、１個の光入力端と１個の光出力端とを１対として、３対から成る光入力端及び光出力端と、各対の光入力端及び光出力端に対応して、それぞれが配設された３個のハーフミラーと、光入力端と光出力端から入射される光硬化性樹脂を光硬化させる波長の光の経路に沿って硬化され、異なる方向からの光により成長したコアが光ハンダ効果により滑らかな側面で合体した接続部を有し、３個の光入力端と３個の光出力端と３個のハーフミラーとを繋ぎ、ハーフミラーとの接続部に他の部分より径の大きい光ハンダ効果により形成された瘤状のコアを有し、３個のハーフミラーが分岐点となっている、光硬化性樹脂から成る軸状の自己形成による光導波路とを有し、軸状の光導波路は、ハーフミラーを３個の頂点に有する三角形部分と、当該三角形の３個の辺を長さ方向に延長して、各ハーフミラーについて一方の方向に延長され、そのハーフミラーに対応した光入力端に接続された第１延長部と、他の方向に延長され、そのハーフミラーに対応した光出力端に接続された第２延長部とを有し、三角形の各頂点に位置するハーフミラーは、各々当該頂点を形成する２辺の成す面に垂直で当該２辺の成す内角の二等分線を含む平面に配置され、任意の光入力端から入力された信号光は、その光入力端に対応するハーフミラーに入射して反射光と透過光となり、反射光は隣接する一方のハーフミラーに入射しそのハーフミラーによる透過又は反射した光がそのハーフミラーに対応した光出力端に入力され、透過光は隣接する他方のハーフミラーに入射しそのハーフミラーによる透過又は反射した光がそのハーフミラーに対応した光出力端に入力され、信号光を入力する光入力端と対となる出力端以外の２個の光出力端にのみ各々減衰を伴って分配されることを特徴とする光カプラである。
ここで、ハーフミラーとは、例えば誘電体多層膜から成り、入射した光の一部を透過し、一部が反射するものを言うものとする。ここにおいて、透過率と反射率が５０％ずつのものに限定されるものではなく、所望の波長において所望の透過率及び反射率とすれば良い。信号光として複数の波長または波長帯域が設定されている場合は、少なくとも信号光として用いる波長に対し、透過率も反射率も１００％とならなければ良い。これは以下の請求項でも同じである。
尚、光硬化性樹脂を硬化させるための光の波長に対して、請求項１又は２に言うハーフミラーの作用は、必ずしもハーフミラーである必要もない。尤も、硬化波長に対してもハーフミラーの作用を生ずることが好ましい。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光カプラにおいて、対となる光入力端と光出力端のうち、少なくとも１対は、１個の光入出力端子であることを特徴とする。
本明細書には、上記発明とは別に、以下のことも記載されている。
複数個の光入力端と、複数個の光出力端と、複数個のハーフミラーと、複数個の光入力端と複数個の光出力端と複数個のハーフミラーとを繋ぎ、複数個のハーフミラーが分岐点となっている軸状の光導波路とを有し、軸状の光導波路は、複数個のハーフミラーを繋ぐ部分が多角形を形成している光カプラが記載されている。また、更に１個のミラーを有し、当該ミラーが前記軸状の光導波路の屈曲点となっており、軸状の光導波路は、複数個のハーフミラーとミラーを繋ぐ部分が多角形を形成している構造が記載されている。
尚、ミラーは、実質的に透過が無い物であれば良く、所望の波長において透過率が完全に０％であることを要求するものでも、当該波長において反射率が完全に１００％であることを要求するものでもない。これは以下の構造においても同じである。

また、ハーフミラーはｎ個であり、光入力端はｎ_I個（但しｎ_I≦ｎ）であり、光出力端はｎ_O個（但しｎ_O≦ｎ）であり、軸状の光導波路は、ｎ個のハーフミラーをｎ個の頂点に有するｎ角形部分と、当該ｎ角形のｎ個の辺を長さ方向に延長してｎ_I個の光入力端及びｎ_O個の光出力端をハーフミラーと繋ぐ部分とを有し、ｎ角形の各頂点に位置するハーフミラーは、各々当該頂点の内角二等分線に垂直に配置され、ｎ_I個の光入力端の任意の光入力端から入力された信号光は、ｎ_O個の光出力端の全てに各々減衰を伴って分配されることを特徴とする光カプラも記載されている。光入力端の個数ｎ_Iと光出力端の個数ｎ_Oは異なっていても良いが、同数でも良い。

ハーフミラーを分岐点且つ多角形の頂点とした、軸状の光導波路コアを有する新規なカプラについて説明する。任意の光入力端から入力された信号を、減衰量は異なるにしても全ての光出力端に分配して出力する。この際、光入力端と光出力端に対となるものがある場合は、当該対となる光入力端から入力された信号は、それと対となる光出力端に出力されても、されなくても良いものとする。また、当該対となる光入力端と光出力端とは、一体化した１個の光端子である、光入出力端となっている場合を含むものとする。
軸状の光導波路コアは、光硬化性樹脂を用いた自己形成光導波路の技術により容易に形成できる。
即ち、以下の各図においてハーフミラー及びミラーを適当な筐体内部に保持し、当該筐体内部に液状の光硬化性樹脂を配置して、各図において光入力端、光出力端、光入出力端として示した位置の例えば全てから、光硬化性樹脂を硬化しうる波長の光を照射する。すると、光入力端、光出力端、光入出力端として示した位置から軸状の自己形成光導波路が成長を始める。こうして、各図において示した光の経路に沿ってコアが形成される。異なる方向からコアが成長し、合体した場合はいわゆる光ハンダ効果により、合体部が側面が滑らかな柱状となって好適である。また、２方向からハーフミラー及びミラーの反射（屈曲）部に成長した場合に、当該反射（屈曲）部においても光ハンダ効果により径の大きい瘤状のコアができることもある。
また、以下に示す通り、１個のミラーを追加してもカプラが形成可能である。

光導波路で多角形を形成し、全ての頂点にハーフミラーを配置して、例えば当該多角形に対して、全ての信号光が右回りになる場合を考える。尚、当該多角形に対して、全ての信号光が左回りになる場合も同様である。光導波路の多角形に対して、全ての信号光が右回りになるようにすると各辺を延長した場合に頂点から外側を見て右側の延長側に信号光が出力されることが理解できる。光カプラの原理を図１で説明する。
考えている多角形をｎ角形（ｎは３以上の自然数）とし、各頂点をＰ−ｉ（ｉはｎ以下の自然数）とおく。以下の説明で、ｉ＋１やｉ＋２がｎを超えた場合は、各々ｉ＋１−ｎ、ｉ＋２−ｎを示すものとする。
図１のように、頂点Ｐ−ｉに、当該内角二等分線に垂直にハーフミラーＨＭ−ｉが配置されている。頂点Ｐ−ｉを成す二辺を延長し、図１のように、当該延長の内、左斜め上方向から信号光の入力Ｉｎ−ｉがされたとすると、ハーフミラーＨＭ−ｉ上の頂点Ｐ−ｉにおいて一部反射され、出力Ｏｕｔ−ｉとなる。また透過光は頂点Ｐ−ｉの右隣の頂点Ｐ−（ｉ＋１）に達する。頂点Ｐ−（ｉ＋１）には当該内角二等分線に垂直にハーフミラーＨＭ−（ｉ＋１）が配置されているので、透過光は出力Ｏｕｔ−（ｉ＋１）となり、一部反射されてさらに右隣の頂点Ｐ−（ｉ＋２）に達する。これを繰り返して頂点Ｐ−ｉに、信号光の入力Ｉｎ−ｉがされると、それは減衰を伴って全ての出力Ｏｕｔ−ｊ（ｊはｎ以下の自然数）に分配されることとなる。図１においては、頂点Ｐ−ｉにされた信号光の入力Ｉｎ−ｉは、ハーフミラーＨＭ−ｉで反射されて当該頂点Ｐ−ｉから外側を見て右側の延長側に信号光が出力され（Ｏｕｔ−ｉ）、ハーフミラーＨＭ−ｉを透過した信号光は多角形を右回りしながら各頂点Ｐ−ｊのハーフミラーＨＭ−ｊを透過した信号光が、当該頂点Ｐ−ｊから外側を見て右側の延長側に出力される（Ｏｕｔ−ｊ）。各頂点Ｐ−ｊのハーフミラーＨＭ−ｊで反射した信号光が、多角形の右回りの次の頂点Ｐ−（ｊ＋１）のハーフミラーＨＭ−（ｊ＋１）に達する。こうして、全ての頂点に減衰を伴って信号光が分配され、各頂点から外側を見て右側の延長側に信号光が出力される。

容易に理解できる通り、各頂点から外側を見て左側の延長側から入力された信号光は全てこのように多角形を右回りに伝送し、各頂点において各頂点から外側を見て右側の延長側に信号光が出力される。
即ち、ハーフミラーの配置された多角形の各頂点の、多角形の２つの辺の延長のうち、各頂点から外側を見て右側の延長側に光出力端を、各頂点から外側を見て左側の延長側に光入力端を配置させれば良い。
全く逆に、ハーフミラーの配置された多角形の各頂点の、多角形の２つの辺の延長のうち、各頂点から外側を見て左側の延長側に光出力端を、各頂点から外側を見て右側の延長側に光入力端を配置させても良い。
この配置は、例えば４対の光入力端Ｉｎ−１〜４と光出力端Ｏｕｔ−１〜４を有するものとして図２．Ａや図２．Ｂの通りにできる。即ち、四角形ＡＢＣＤの各頂点にハーフミラーＨＭ−ａ〜ｄを、各頂点の内角二等分線に垂直に配置する。４頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは都合により右回りに配置した。
図２．Ａにおいては、頂点Ａに、ベクトルＡＢ方向に光入力端Ｉｎ−１から入力し、ベクトルＤＡ方向に光出力端Ｏｕｔ−１から取り出す構成を示している。他の４頂点における入出力も同様である。
図２．Ｂにおいては、頂点Ｂに、ベクトルＢＣ方向に光入力端Ｉｎ−１から入力し、頂点ＡにおいてベクトルＤＡ方向に光出力端Ｏｕｔ−１から取り出す構成を示している。他の４頂点における入出力も同様である。
図２．Ｃは図２．ＢからＩｎ−４とＯｕｔ−４を除いた、３対の光入力端と光出力端を有する光カプラの原理図である。

以下、本発明の原理について説明する。本発明は、上記の原理において、光入力端子と光出力端子を対として３対、ハーフミラーを３個設けたものである。本発明のように、光導波路で三角形を形成し、全ての頂点にハーフミラーを配置する。これを図３．Ａ及び図３．Ｂで説明する。三角形の３つの頂点をＡ、Ｂ、Ｃとし、それらに置かれたハーフミラーをＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ、ＨＭ−ｃとする。
図３．ＡのようにハーフミラーＨＭ−ａにベクトルＡＣ方向に入射した信号光Ｉｎ−ａ−１はベクトルＡＢ方向とＡＣ方向に分配され、三角形ＡＢＣの頂点Ａの両隣の２頂点Ｂ及びＣに到達する。各頂点Ｂ及びＣにおいては、ハーフミラーＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃにより、２方向に分岐するが、これは当該三角形の頂点Ｂ及びＣを形成する２辺の延長側である。この際例えば頂点Ａから頂点Ｂに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｃに向うことは無い。同様に、頂点Ａから頂点Ｃに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｂに向うことは無い。
そこで、各頂点に対してそれを成す２辺の延長方向の何れかに光入力端を、それと対となる光出力端を必ず同じ頂点に設ける（図３．Ｂ）。すると、頂点Ａに設けられた光入力端Ｉｎ−ａから入力された信号光は、頂点Ｂに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｂと頂点Ｃに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｃから減衰を伴って取り出すことが可能である。同様に、頂点Ｂに設けられた光入力端Ｉｎ−ｂから入力された信号光は、頂点Ｃに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｃと頂点Ａに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ａから減衰を伴って取り出すことが可能であり、頂点Ｃに設けられた光入力端Ｉｎ−ｃから入力された信号光は、頂点Ａに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ａと頂点Ｂに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｂから減衰を伴って取り出すことが可能である。この時、各頂点に設けられた対をなす光入力端と光出力端は、各々独立して入れ換えても光カプラとしての機能に変化は無い。
各頂点での光入力端と光出力端を一体化すると（図３．Ｃ）、頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａから入力された信号光は、頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂと頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃから減衰を伴って取り出すことが可能である。同様に、頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂから入力された信号光は、頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃと頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａから減衰を伴って取り出すことが可能であり、頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃから入力された信号光は、頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａと頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂから減衰を伴って取り出すことが可能である。

本発明とは別に、ミラーを１個かませれば、三角形を四角形とできる。これを図４で示す。図４．Ａ及び図４．Ｂに示す通り、右回りに４頂点ＡＢＣＤを有する四角形を考える。頂点ＤにはミラーＭを配置する。
図４．Ａのように、ハーフミラーＨＭ−ａにベクトルＡＢ方向に入射した信号光Ｉｎ−ａ−１はベクトルＡＢ方向とＡＤ方向に分配され、四角形ＡＢＣＤの頂点Ａの両隣の２頂点Ｂ及びＤに到達する。頂点Ｄでは、ミラーＭにより信号光はベクトルＤＣ方向に向きを変えて頂点Ｃに到達する。各頂点Ｂ及びＣにおいては、ハーフミラーＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃにより、２方向に分岐するが、これは当該四角形の頂点Ｂ及びＣを形成する２辺の延長側である。この際例えば頂点Ａから頂点Ｂに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｃに向うことは無い。同様に、頂点Ａから頂点Ｄを経由して頂点Ｃに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｂに向うことは無い。以上は、ハーフミラーＨＭ−ａにベクトルＡＤ方向に入射した信号光Ｉｎ−ａ−２を考えても全く同様であり、ハーフミラーＨＭ−ｃにベクトルＣＢ方向やＣＤ方向に入射した信号光を考えても全く同様である。
図４．Ｂのように、ハーフミラーＨＭ−ｂにベクトルＢＣ方向に入射した信号光Ｉｎ−ｂ−１はベクトルＢＡ方向とＢＣ方向に分配され、四角形ＡＢＣＤの頂点Ｂの両隣の２頂点Ａ及びＣに到達する。各頂点Ａ及びＣにおいては、ハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃにより、２方向に分岐するが、これは当該四角形の頂点Ａ及びＣを形成する２辺の延長側である。この際例えば頂点Ｂから頂点Ａに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｄに向うことは無い。同様に、頂点Ｂから頂点Ｃに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｄに向うことは無い。以上は、ハーフミラーＨＭ−ｂにベクトルＢＡ方向に入射した信号光Ｉｎ−ｂ−２を考えても全く同様である。
こうして、図４．Ｃのように、各頂点Ａ、Ｂ、Ｃに対してそれを成す２辺の延長方向の何れかに光入力端を、それと対となる光出力端を必ず同じ頂点に設ける。すると、頂点Ａに設けられた光入力端Ｉｎ−ａから入力された信号光は、頂点Ｂに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｂと頂点Ｃに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｃから減衰を伴って取り出すことが可能である。同様に、頂点Ｂに設けられた光入力端Ｉｎ−ｂから入力された信号光は、頂点Ｃに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｃと頂点Ａに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ａから減衰を伴って取り出すことが可能であり、頂点Ｃに設けられた光入力端Ｉｎ−ｃから入力された信号光は、頂点Ａに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ａと頂点Ｂに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｂから減衰を伴って取り出すことが可能である。この時、各頂点に設けられた対をなす光入力端と光出力端は、各々の頂点ごとに他の頂点と独立して入れ換えても光カプラとしての機能に変化は無い。
各頂点での光入力端と光出力端を一体化すると（図４．Ｄ及び図４．Ｅ）、頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａから入力された信号光は、頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂと頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃから減衰を伴って取り出すことが可能である。同様に、頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂから入力された信号光は、頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃと頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａから減衰を伴って取り出すことが可能であり、頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃから入力された信号光は、頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａと頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂから減衰を伴って取り出すことが可能である。

こうして、光入力端、光出力端、光入出力端とハーフミラー及びミラーが、各図で示した光の経路を全て含むように、軸状のコアで接続される。こうして、コアのｎ角形部分と、ｎ角形部分の各辺をハーフミラーを通り越して延長したコアの枝状部分とで、光カプラが形成される。コアを形成する前に筐体を加工して、光入力端、光出力端、光入出力端に光ファイバその他の外部光導波路を容易に接続できるようにすることも任意である。こうして、コアを形成するための硬化光導入端と、コアを形成したのちの光入力端、光出力端、光入出力端とを筐体の同じ位置にすることで、光カプラを容易に製造できる。コア周囲をクラッド材で覆うかどうかは任意である。
尚、図１乃至図４を用いた説明においては、幾何光学に基づき理想的な状態を説明したが、例えば光硬化性樹脂を用いた光導波路は径を有するコアであり、ハーフミラーやミラーも単なる平面ではなく厚さを有しているため、散乱光が生じ、例えば図１乃至図４を用いた説明では到達しないはずの位置に当該散乱光がノイズとなって到達することがあり得る。
このように、図１乃至図４を用いた説明は極めて簡略化して、本願各発明の原理を説明するものであり、径を有する光導波路の伝送経路が、あたかも直線であるかのように示したが、本発明に係る光カプラは、必ずしも図１乃至図４を用いた説明通りに全ての信号経路が限定されるものではない。

本発明の実施に用いるハーフミラーとミラーは、入手可能な任意の材料、任意の部材により形成できる。尚、以下の説明で容易に理解できる通り、ハーフミラーはその両面で反射を想定しており、透過光と光路がほぼ一致する必要があるので、ハーフミラーの厚さは薄い方が、理想的には平面が好ましい。
また、本発明の本質部分ではないが、光カプラに外部から光ファイバ等の外部光導波路を接続する必要があるので、光カプラには当該接続構造が設けられるべきである。当該接続構造は、コネクタ又はコネクタレセプタクルとして使用可能な任意のものを選択できる。

本発明の光カプラの光導波路を自己形成光導波路とする場合、上記特許文献１乃至４に示された様々な手法を用いることができる。尚、コアのみを形成して、クラッドを形成しない、即ちコア周囲の空気をクラッドとした光カプラとしても良い。
自己形成光導波路を形成するための光硬化性樹脂液は、入手可能な任意のものを適用できる。硬化機構も、ラジカル重合、カチオン重合其の他任意である。硬化光は一般的にはレーザ光が好ましい。レーザの波長と強度で、光硬化性樹脂液の硬化速度を調整すると良い。尚、光硬化開始剤（光重合開始剤）は光硬化性樹脂液とレーザの波長に応じ、入手可能な任意のものを適用できる。これらについては、本願出願人が共願人である例えば特許文献３に次のものが列挙されている。

構造単位中にフェニル基等の芳香族環を一つ以上含んだものが高屈折率、脂肪族系のみからなる場合は低屈折率となる。屈折率を下げるために構造単位中の水素の一部をフッ素に置換したものであっても良い。
脂肪族系としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコール。
芳香族系としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＦ、ノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物等。
これら、あるいはこれらから任意に１種乃至複数種選択された多価アルコールのオリゴマー（ポリエーテル）の構造を有する比較的低分子（分子量３０００程度以下）骨格に、反応基として次の官能基等を導入したもの。
〔ラジカル重合性材料〕
ラジカル重合可能なアクリロイル基等のエチレン性不飽和反応性基を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する光重合性モノマー及び／又はオリゴマー。エチレン性不飽和反応性基を有するものの例としては、（メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステル等の共役酸エステルを挙げることができる。
〔カチオン重合性材料〕
カチオン重合可能なオキシラン環（エポキシド）、オキセタン環等の反応性エーテル構造を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する、光重合性のモノマー及び／又はオリゴマー。オキシラン環（エポキシド）としては、オキシラニル基の他、3,4-エポキシシクロヘキシル基なども含まれる。またオキセタン環とは、４員環構造のエーテルである。

〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るラジカル重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン類、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン及びN,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン及び2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン及び4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、並びに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。尚、ラジカル重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
〔カチオン重合開始剤〕
カチオン重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るカチオン重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、チオピリニウム塩が挙げられるが、熱的に比較的安定であるジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p-アニシル)ヨードニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムなどの芳香族ヨードニウム塩、ジフェニルスルホニウム、ジトリルスルホニウム、フェニル(p-アニシル)スルホニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)スルホニウム、ビス(p-クロロフェニル)スルホニウムなどの芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤が好ましい。芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤を使用する場合、アニオンとしてはBF₄ ^-、AsF₆ ^-、SbF₆ ^-、PF₆ ^-、B(C₆F₅)₄ ^-などが挙げられる。尚、カチオン重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。

本発明による光カプラを作製した。図５はその写真図である。図５の光カプラは図４．Ｃで原理を説明した光カプラである。３枚のハーフミラーと１枚のミラーに４頂点をおく四角形の一辺が５ｍｍのものである。図５の光カプラを形成するためには、例えば透明筐体の底に３枚のハーフミラーと１枚のミラーを固定して液状の光硬化性樹脂を満たし、６個の入出力端の位置から、例えば光ファイバを用いて、当該光硬化性樹脂を硬化させうる波長の硬化光を導入する。当該硬化光は例えばレーザ光が好ましい。こうして、上記特許文献１乃至４の技術により、硬化物の屈折率が未硬化の液状物よりも屈折率が高いことで集光が生じて、長尺の軸状のコアが硬化光の６個の導入端から順次成長する。当該軸状のコアは３枚のハーフミラーと１枚のミラーに達すると各々透過及び反射して、さらに軸状のコアが成長していく。この際、いわゆる光ハンダにより、異なる方向から延びたコアの合体部は滑らかな側面を有する、１本の軸状のコアとなる。こうして、６個の導入端からの光の中心軸が、３枚のハーフミラーと１枚のミラーとで透過及び反射する方向全てに軸状のコアが形成されることで、６個の入出力端と３枚のハーフミラーと１枚のミラーとが、径を有する光導波路のコアで接続される。この光導波路は、実質的に図４の各図で説明したような、１つの光入力端から４つの光入力端への光伝送を行いうるものである。
実際、図５の光カプラにおいては、Ｉｎ−ａからＯｕｔ−ｂ、ｃへの伝送損失に対し、Ｉｎ−ａからＯｕｔ−ａへの好ましからざる伝送損失が約１０ｄＢ大きく、良好な光カプラとして用いることができることがわかった。
図５に図４．Ｃで原理を説明した光カプラの完成写真を示したが、ほとんど同様に、図２．Ｂ及び２．Ｃ、図３．Ｂ及び３．Ｃ、図４．Ｄ及び４．Ｅで原理を説明した光カプラを、自己形成光導波路により作成できた。尚、図５の写真図の光カプラの作用でも説明したが、図１乃至図４の理想的な伝搬原理の他に、そのような説明では伝送しないはずの出力端にも、一部漏れ光が出力されることも同様である。
この場合、それら各原理図で、光入力端、光出力端、光入出力端として示した位置から、光ファイバにより硬化光を導入することで、光ファイバ等の外部光導波路と接続するためのコアの枝部が形成される。この際、本来光経路としては不要である部分にコアが部分的に形成されたとしても、本願発明の効果は低減しない。

本発明の光カプラを幹線から各端末に分岐するための分岐装置として用いることで、光ＬＡＮを構成可能である。

本願の請求項４に係る光カプラの原理の説明図。本願の請求項４に係る光カプラの原理の更なる説明図。本願の請求項５に係る光カプラの原理の説明図。本願の他の例に係る光カプラの原理の説明図。図４．Ｃの原理図に対応する、本発明による光カプラの写真図。

ＨＭ：ハーフミラー
Ｍ：ミラー

Claims

１個の光入力端と１個の光出力端とを１対として、３対から成る光入力端及び光出力端と、
前記各対の前記光入力端及び前記光出力端に対応して、それぞれが配設された３個のハーフミラーと、
前記光入力端と前記光出力端から入射される光硬化性樹脂を光硬化させる波長の光の経路に沿って硬化され、異なる方向からの光により成長したコアが光ハンダ効果により滑らかな側面で合体した接続部を有し、前記３個の光入力端と前記３個の光出力端と前記３個のハーフミラーとを繋ぎ、前記ハーフミラーとの接続部に他の部分より径の大きい光ハンダ効果により形成された瘤状のコアを有し、前記３個のハーフミラーが分岐点となっている、前記光硬化性樹脂から成る軸状の自己形成による光導波路とを有し、
前記軸状の光導波路は、前記ハーフミラーを３個の頂点に有する三角形部分と、当該三角形の３個の辺を長さ方向に延長して、各ハーフミラーについて一方の方向に延長され、そのハーフミラーに対応した前記光入力端に接続された第１延長部と、他の方向に延長され、そのハーフミラーに対応した前記光出力端に接続された第２延長部とを有し、
前記三角形の各頂点に位置する前記ハーフミラーは、各々当該頂点を形成する２辺の成す面に垂直で当該２辺の成す内角の二等分線を含む平面に配置され、
任意の前記光入力端から入力された信号光は、その光入力端に対応するハーフミラーに入射して反射光と透過光となり、前記反射光は隣接する一方のハーフミラーに入射しそのハーフミラーによる透過又は反射した光がそのハーフミラーに対応した前記光出力端に入力され、前記透過光は隣接する他方のハーフミラーに入射しそのハーフミラーによる透過又は反射した光がそのハーフミラーに対応した前記光出力端に入力され、前記信号光を入力する前記光入力端と対となる前記出力端以外の２個の前記光出力端にのみ各々減衰を伴って分配される
ことを特徴とする光カプラ。
前記対となる前記光入力端と前記光出力端のうち、少なくとも１対は、１個の光入出力端子であることを特徴とする請求項１に記載の光カプラ。