JP7302241B2 - 光導波路 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路に関する。

従来の光導波路としては、板状をなす基材と、光学接着剤を介して基材上に接合され、層状をなすコア層と、光学接着剤を介してコア層上に接合され、コア層を保護する板状のキャップと、を備える光導波路が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

"広帯域もつれ光子対発生用周期分極反転素子の開発"，島津評論 別刷，第７４巻，第３・４号，２０１８年３月，ｐ．１２７－１３４

製造過程での制限や製造コスト削減等の諸条件によっては、キャップを省略した光導波路が求められる場合がある。キャップが省略された光導波路は、コア層が露出した状態となり、例えば誤って光導波路を落下させた場合、その落下の衝撃でコア層の端面が欠損するおそれがある。
本発明の目的は、簡単な構成でコア層を保護することができる光導波路を提供することにある。

本発明の態様は、板状の基材と、前記基材上に層状に形成され、光が透過し、該光の光軸方向の一方側に位置する第１面と、他方側に位置する第２面と、前記基材と反対側に位置する第３面と、前記光軸方向と直交する幅方向の一方側に位置する第４面と、を有するコア層と、前記第１面と前記第３面と前記第４面で形成される角部を覆う突出部と、を備える光導波路に関する。

本発明によれば、突出部を形成するという簡単な構成で、コア層、特に第１面を確実に保護することができる。

図１は、本発明の光導波路の第１実施形態を示す側面図である。 図２は、図１中の矢印Ａ方向から見た図（平面図）である。 図３は、図１中の矢印Ｂ方向から見た図（正面図）である。 図４は、図１に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。 図５は、図１に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。 図６は、図１に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。 図７は、図１に示す光導波路において、突出部の機能が発揮されている状態を示す図である。 図８は、図７中の矢印Ｃ方向から見た図である。 図９は、本発明の光導波路の第２実施形態を示す正面図である。 図１０は、本発明の光導波路の第３実施形態を示す側面図である。 図１１は、本発明の光導波路の第４実施形態を示す正面図である。

以下、本発明の光導波路を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の光導波路の第１実施形態を示す側面図である。図２は、図１中の矢印Ａ方向から見た図（平面図）である。図３は、図１中の矢印Ｂ方向から見た図（正面図）である。図４は、図１に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。図５は、図１に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。図６は、図１に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。図７は、図１に示す光導波路において、突出部の機能が発揮されている状態を示す図である。図８は、図７中の矢印Ｃ方向から見た図である。なお、以下では、説明の都合上、図１、図３～図８中の上側を「上（または上方）」、下側を「下（または下方）」という（図９～図１１についても同様）。また、図１、図２、図４～図６中の左側を「左（または左方）」、右側を「右（または右方）」ということがある（図１０についても同様）。また、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定し、光導波路の長手方向がＸ軸方向となり、幅方向がＹ軸方向となり、厚さ方向がＺ軸方向となっている。また、各軸方向の矢印側を「正側」といい、矢印と反対側を「負側」という。

図１～図３に示すように、光導波路１は、基材２と、基材２上に形成されたコア層３と、コア層３上に形成された突出部４と、を備えている。光導波路１は、光情報通信システム、干渉計などの測定装置、光ディスク用のピックアップレーザ、印刷装置等の各種分野において使用される。

基材２は、板状をなす部材である。基材２の大きさは、任意であるが、例えば、全長Ｌ_２が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるのが好ましい。また、幅Ｗ_２は、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であるのが好ましい。また、厚さｔ_２は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であるのが好ましい。

また、幅Ｗ_２は、Ｘ軸方向に沿って一定であるが、これに限定されず、変化していてもよい。厚さｔ_２も、Ｘ軸方向に沿って一定であるが、これに限定されず、変化していてもよい。
基材２の構成材料としては、本実施形態では水晶を使用した例とし、その他に、例えば、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス等の各種ガラス材料等も使用することができる。

基材２の上面２１の全面には、層状のコア層３が接合されている。コア層３は、Ｘ軸方向に沿って光ＬＴが透過することができる。なお、光ＬＴは、本実施形態ではＸ軸方向負側から正側に向かう一方向となっているが、これに限定されず、反対方向、すなわち、Ｘ軸方向正側から負側に向かう方向にも通過することもできる。

基材２とコア層３との接合方法としては、特に限定されず、例えば、互いの接合面をプラズマを用いて親水化処理して接合し、その後、乾燥させる方法や、互いの接合面をアルゴンを用いて活性化して接合する方法等が挙げられる。このような接合方法により、基材２とコア層３との接合に接着剤を用いるのを省略することができる。
なお、基材２とコア層３とは、直接的に接合されているが、これに限定されず、例えば、基材２とコア層３と間に、クラッド層等が設けられていてもよい。

コア層３は、本実施形態では下記の第１面３１、第２面３２、第３面３３、第４面３４および第５面３５の５つの面を有する。
第１面３１は、光ＬＴの光軸方向の一方側、すなわち、Ｘ軸方向負側に位置する端面（第１端面）である。第１面３１は、光ＬＴが入射する入射面となる。
第２面３２は、光ＬＴの光軸方向の他方側、すなわち、Ｘ軸方向正側に位置する端面（第２端面）である。第２面３２は、光ＬＴが出射する出射面となる。

第３面３３は、コア層３の基材２と反対側、すなわち、上側に位置する上面である。
第４面３４は、コア層３のＹ軸方向正側に位置する側面（第１側面）である。
第５面３５は、コア層３のＹ軸方向負側に位置する側面（第２側面）である。
なお、コア層３の厚さｔ_３は、任意であるが、例えば、３μｍ以上６μｍ以下であるのが好ましい。また、厚さｔ_３は、Ｘ軸方向に沿って一定であるが、これに限定されず、変化していてもよい。

コア層３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、または、ＫＮｂＯ_３系の非線形結晶光学効果を有する結晶を使用することができる。
また、コア層３には、例えば、高調波波長変換素子として機能させるため、電圧印加等の公知の手法により、所望する波長に整合させるように事前に周期的分極反転が施されている。

図１、図２に示すように、突出部４は、コア層３の第１面３１および第２面３２の双方の面に配置されている。突出部４は、光導波路１の落下時にコア層３を保護する部分である。以下、第１面３１に配置されている突出部４を「突出部４Ａ」といい、第２面３２に配置されている突出部４を「突出部４Ｂ」という。突出部４Ａは、第１面３１上でＹ軸方向正側に偏在して配置されており、突出部４Ｂは、第２面３２上でＹ軸方向負側に偏在して配置されている。突出部４Ａと突出部４Ｂとは、配置箇所が異なること以外は、同じ構成であるため、突出部４Ａについて代表的に説明する。

図３に示すように、突出部４Ａは、第１面３１と第３面３３と第４面３４で形成される角部３６に配置されている。これにより、突出部４Ａは、コア層３の幅方向の一方側（Ｙ軸方向正側）に偏在して配置された状態となる。このような配置により、突出部４Ａが光ＬＴの光路を阻害するのが防止され、よって、光ＬＴがコア層３を十分に透過することができる。

なお、コア層３の第１面３１（一方の面）に臨む方向から見たとき、突出部４Ａの第１面３１の幅に占める割合は、特に限定されないが、例えば、１％以上１０％以下であるのが好ましい。これにより、突出部４Ａが前記の偏在配置状態と相まって、突出部４Ａが光ＬＴの光路を阻害するのがより確実に防止される。

突出部４Ａは、第１面３１の一部と、第３面３３の一部と、第４面３４の一部とを一括して覆っている。また、突出部４Ａは、第１面３１、第３面３３および第４面３４から、例えば球状に（丸みを帯びて）突出している。特に、突出部４の第１面３１からの突出量ＰＡ_３１は、例えば、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であるのが好ましい。これにより、後述するように、光導波路１の落下時に第１面３１を保護する機能（以下単に「保護機能」という）が確実に発揮される。

突出部４Ａは、例えば、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂で構成されているのが好ましい。これにより、突出部４の形成を迅速かつ容易に行うことができる。
次に、突出部４Ａが紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂で構成されている場合の、突出部４の形成方法の一例について、図４～図６を参照しつつ説明する。

［１］
図４に示すように、光導波路１の母材となる、基材２とコア層３との積層体１’を用意する。コア層３上には、未だ、突出部４が形成されてない状態となっている。
［２］
図５に示すように、細管で構成されたノズル１０を用いて、液状の樹脂材料４’を、突出部４Ａを形成する分だけ、コア層３の所定箇所に供給する。
［３］
図６に示すように、樹脂材料４’を硬化させて突出部４Ａを形成する。この硬化方法としては、樹脂材料４’が紫外線硬化樹脂の場合には、樹脂材料４’に紫外線を照射する方法が採られ、樹脂材料４’が熱硬化性樹脂の場合には、樹脂材料４’を加熱する方法が採られる。

なお、突出部４Ａの構成材料としては、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂に限定されず、例えば、その他の樹脂材料を用いることもできる。この場合、例えば、積層体１’とは別体の突出部４Ａを予め用意しておく。そして、この突出部４Ａを積層体１’のコア層３に接着剤を介して接着する。これにより、光導波路１が得られる。

次に、突出部４Ａの保護機能が発揮される状態の一例について、図７、図８を参照しつつ説明する。
図７、図８に示すように、光導波路１が第１面３１側を下方にして落下して、床面２０に衝突した際、突出部４Ａは、第１面３１全体よりも先に床面２０に接することとなる。この場合、第１面３１の全体が床面２０に接触するのを防止することができる。これにより、第１面３１が保護され、よって、第１面３１の縁部等が欠損する（破損する）のを確実に防止することができる。そして、前述した各種分野で、この光導波路１を使用する場合、光ＬＴは、入射面である第１面３１に十分に入射することができる。

このように光導波路１では、突出部４Ａを形成するという簡単な構成で、コア層３、特に第１面３１を確実に保護することができる。
また、前述したように、本実施形態の光導波路１は、コア層３の第１面３１および第２面３２の双方に突出部４が配置されている。これにより、光導波路１が第１面３１側、または、第２面３２側のどちら側から落下しても、落下した側の面を確実に保護することができる。

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の光導波路の第２実施形態を示す正面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導波路の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、突出部の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図９に示すように、コア層３の第１面３１に臨む方向から見たとき、各突出部４は、楕円形（または長円形）をなす。
例えば、幅Ｗ_２の大きさによっては、突出部４のＹ軸方向の長さを長く確保したい場合がある。この場合、楕円形をなす突出部４が適している。

＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の光導波路の第３実施形態を示す側面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導波路の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、光導波路の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図１０に示すように、光導波路１は、第３面３３上にコア層３よりも薄く層状に形成された膜５を備える。膜５の厚さｔ_５は、例えば、０．２μｍ以上０．５μｍ以下の範囲にあるのが好ましい。
膜５は、例えば、誘電体で構成することができる。この場合、膜５は、防汚機能を有し、コア層３の第３面３３を塵や埃等の汚れから保護することができる。
なお、突出部４は、第３面３３を膜５ごと覆っている。

＜第４実施形態＞
図１１は、本発明の光導波路の第４実施形態を示す正面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導波路の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、コア層の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図１１に示すように、コア層３は、第３面３３にＸ軸方向に沿って形成された複数の溝３７が形成されて、リッジ型のコア層となっている。各溝３７は、第１面３１に開口するとともに、第２面３２にも開口する。このようなコア層３は、光ＬＴの指向性（直進性）が向上し、よって、迅速な光伝達（情報伝達）が可能となる。

以上、本発明の光導波路を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光導波路を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の光導波路は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、突出部４は、前記各実施形態では第１面３１および第２面３２の双方の面に配置されているが、これに限定されず、例えば、第１面３１および第２面３２のうちの一方の面に配置されていてもよい。

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）一態様に係る光導波路（１）は、
板状の基材（２）と、
前記基材（２）上に層状に形成され、光（ＬＴ）が透過し、該光（ＬＴ）の光軸方向の一方側に位置する第１面（３１）と、他方側に位置する第２面（３２）と、前記コア層（３）の前記基材（２）と反対側に位置する第３面（３３）と、を有するコア層（３）と、
前記第１面（３１）および前記第２面（３２）のうちの少なくとも一方の面の一部を覆い、該一方の面から突出するとともに、前記第３面（３３）の一部を覆い、該第３面（３３）から突出する突出部（４）と、を備える。

第１項に記載の光導波路によれば、突出部を形成するという簡単な構成で、コア層、特に第１面を確実に保護することができる。

（第２項）第１項に記載の光導波路（１）において、
前記突出部（４）は、前記コア層（３）の幅方向の一方側に偏在して配置されている。

第２項に記載の光導波路によれば、突出部が光の光路を阻害するのが防止され、よって、光がコア層を十分に透過することができる。

（第３項）第１項または第２項に記載の光導波路（１）において、
前記突出部（４）の前記一方の面からの突出量は、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下である。

第３項に記載の光導波路によれば、光導波路の落下時に一方の面を保護する機能が確実に発揮される。

（第４項）第１項～第３項のいずれか１項に記載の光導波路（１）において、
前記一方の面に臨む方向から見たとき、前記突出部（４）の前記一方の面の幅に占める割合は、１％以上１０％以下である。

第４項に記載の光導波路によれば、突出部が光の光路を阻害するのが防止され、よって、光がコア層を十分に透過することができる。

（第５項）第１項～第４項のいずれか１項に記載の光導波路（１）において、
前記突出部（４）は、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂で構成されている。

第５項に記載の光導波路によれば、突出部の形成を迅速かつ容易に行うことができる。

（第６項）第１項～第５項のいずれか１項に記載の光導波路（１）において、
前記突出部（４）は、前記光導波路（１）の落下時に前記一方の面を保護する機能を有する。

第６項に記載の光導波路によれば、一方の面を確実に保護することができる。

（第７項）第１項～第６項のいずれか１項に記載の光導波路（１）において、
前記突出部（４）は、前記第１面（３１）および前記第２面（３２）の双方の面に配置されている。

第７項に記載の光導波路によれば、光導波路が第１面側、または、第２面側のどちら側から落下しても、落下した側の面を保護することができる。

（第８項）第１項～第７項のいずれか１項に記載の光導波路（１）において、
前記第３面（３３）上に前記コア層（３）よりも薄く層状に形成された膜（５）を備える。

第８項に記載の光導波路によれば、例えば膜が防汚機能を有する場合、コア層を塵や埃等の汚れから保護することができる。

１ 光導波路
１’ 積層体
２ 基材
２１ 上面
３ コア層
３１ 第１面（第１端面）
３２ 第２面（第２端面）
３３ 第３面
３４ 第４面
３５ 第５面
３６ 角部
３７ 溝
４ 突出部
４Ａ 突出部
４Ｂ 突出部
４’ 樹脂材料
５ 膜
１０ ノズル
２０ 床面
ＬＴ 光
Ｌ_２ 全長
ＰＡ_３１ 突出量
ｔ_２ 厚さ
ｔ_３ 厚さ
ｔ_５ 厚さ
Ｗ_２ 幅

Claims (9)

1. 板状の基材と、
   前記基材上に層状に形成され、光が透過し、該光の光軸方向の一方側に位置する第１面と、他方側に位置する第２面と、前記基材と反対側に位置する第３面と、前記光軸方向と直交する幅方向の一方側に位置する第４面と、を有するコア層と、
   前記第１面と前記第３面と前記第４面で形成される角部を覆う突出部と、を備える光導波路。
2. 前記突出部は、前記コア層の前記幅方向の一方側に偏在して配置されている請求項１に記載の光導波路。
3. 前記突出部の前記第１面および前記第２面のうち少なくとも一方の面からの突出量は、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下である請求項１または２に記載の光導波路。
4. 前記第１面および前記第２面のうち少なくとも一方の面に臨む方向から見たとき、前記突出部の前記一方の面の幅に占める割合は、１％以上１０％以下である請求項１～３のいずれか１項に記載の光導波路。
5. 前記突出部は、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂で構成されている請求項１～４のいずれか１項に記載の光導波路。
6. 前記突出部は、前記光導波路の落下時に前記第１面および前記第２面のうち少なくとも一方の面を保護する機能を有する請求項１～５のいずれか１項に記載の光導波路。
7. 前記突出部は、前記第１面および前記第２面の双方の面に配置されている請求項１～６のいずれか１項に記載の光導波路。
8. 前記第３面上に前記コア層よりも薄く層状に形成された膜を備える請求項１～７のいずれか１項に記載の光導波路。
9. 前記突出部は、前記第１面、前記第３面および前記第４面から、丸みを帯びて突出している請求項１～８のいずれか１項に記載の光導波路。
   

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