JPH01191105A - 光導波路装置および光導波素子の接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 光導波路端部を有する接続端面を備える一対の光導波素
子をこれら光導波路端部が互いに対向するように接着・
融着することによってこれら光導波路素子を接続して構
成される光導波路装置および光導波素子の接続方法に関
し、光導波路に不所望の接着剤などが流入しないように
するために、互いに接続される２つの光導波素子の少な
くとも一方の接続端面の光導波路端部の周辺の少なくと
も一部に溝を設け、この溝で区分される外側領域および
内側領域にそれぞれ異なる接着剤を適用し得るようにし
た。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光情報伝送システムに用いられる光分岐、光
ケーブルコネクタ、光変調器などのブロック化された光
導波素子、光導波路を構成する光ファイバをプラスチッ
ク基板で挟着した光導波素子、を互いに接着・融着した
光導波路装置および光導波素子の接続方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図は互いに接着によって縦続接続された第１〜第３
の光導波素子Ｓ、、Ｓ２．Ｓ３からなる光導波路装置の
例を概念的に示す図であって、第１の光導波素子Ｓ１は
１本の光導波路を備える光フアイバ端末部であり、第２
の光導波素子Ｓ２は１本の光導波路を２本の光導波路に
分岐する分岐部であり、また第３の光導波素子Ｓ３は２
本の光導波路を備える光フアイバ端末部であって、全体
として１本の光導波路を２本の光導波路に分岐する場合
を示している。

この光導波素子としては、例えば特開昭６０−１０３３
１９号公報に「光分岐結合器」として記載されているよ
うな高分子光導波素子があり、このような光導波素子は
、この公報には光分岐回路フィルムとして開示されてい
るような、所望の光伝送路を構成する高分子光回路フィ
ルムを２枚のプラスチック基板間に挟着あるいは挟持さ
せた後、これら基板間を接着あるいは融着することによ
って製作されるものである。

このような光導波素子、例えばＳｌ　のプラスチック基
板の端面を他の光導波素子Ｓ２のプラスチック基板の端
面に接着するに際しては、これら光導波素子Ｓ、、Ｓ２
の少なくとも一方の接着端面および所望に応じて光導波
路端部に予め接着剤を塗布した後、光軸調整しながら端
面を突き合せて接着・固定し、あるいは、光軸調整しな
がらこれら端面を突き合せて接着剤を２つの光導波素子
間の界面に浸透させることによって接着する。

このように基板間の接着を行うための接着剤としては、
生産性の点からは速硬化性であることが望ましいが、接
着剤を塗布後に光軸調整しながら接着する場合には光軸
調整中に硬化が進むと作業性が悪くなという問題があり
、また、光導波路部分に接着剤が浸透する可能性がある
場合、あるいは意識的に光導波路部分に接着剤を塗布す
る場合には上記の要件に加えて光導波路間の接着剤層で
光の吸収、散乱、反射などによる光伝播損失を少なくす
るための光学的透明性が要求される。

しかしながら、光導波素子の基板を透明接着剤や紫外線
硬化型接着剤などによって接着して製作した上記のよう
な光導波路装置、特にプラスチック基板を使用した光導
波素子を用いた光導波路装置においては、高温条件下で
連続使用したり高温条件下で振動その他の応力が加わる
と光軸ズレが生じ、光伝送損失や光分岐精度の低下を起
こす欠点があった。

その原因として、従来から用いられている、エポキシ系
、アクリレート系、ウレタン系などを単独または併用し
た光学用透明接着剤、あるいはシアノアクリレート系、
紫外線硬化型のような速硬化性の接着剤を単独または上
記透明接着剤と共用した接着剤が、高温下で接着強度が
低下し、また外部応力や基板、接着剤層などの熱膨張に
より生じる内部応力によって変形や位置ズレを生ずるこ
とによるものであり、特にプラスチック基板を使用した
光導波素子においてはこの基板の熱膨張や変形による影
響が大きい。

上記のシアノアクリレート系接着剤については高温下で
もかなり良好な安定性を示すが、接着剤層が白化して透
明性を損なうために光導波路中に介在させるのは好まし
くなく、光導波路にかからないようにするために光導波
素子の接着端面の外辺部にしか塗布・接着することがで
きなかった。

しかしながら、このように光導波素子の接着端面の外辺
部のみにこのシアノアクリレート系接着剤を塗布する場
合でも、この接着剤の一部が光導波路間にまで流れ、一
対の光導波路装置の光導波路間の透明性を損なって光伝
送損失を増大させることがしばしば生じていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、光導波素子の例えばプラスチック基板間の高
温条件下における接着強度を改善するために光導波素子
相互間の接着に透明性の低い接着剤を使用するような場
合であっても、光導波路にこの接着剤が流入しないよう
に構成することによって、光導波路における接続損失の
増大や分岐精度の低下を生じることがないようにした光
導波路装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

一対の光導波素子の光導波路端部を有する接続端面を接
着することによって構成される光導波路装置において、
第１図（ａ）、　（ｂ）に示す光導波素子の実施例によ
ってその原理を示すように、光導波素子Ｓの少なくとも
一方の接続端面Ｃの光導波路端部Ｔの周辺の少なくとも
一部に溝Ｍを設け、この溝の外側領域Ａの少なくとも一
部を接着あるいは融着することによって上記一対の光導
波素子を互いに接続するようにした。

上記溝Ｍは光導波路の両側に対向して設けることができ
、この溝によって形成される内側領域Ｂの少なくとも一
部をこの溝の外側に塗布される接着剤あるいは融着剤と
は異なる種類の接着剤、例えば光学的透明接着剤、を用
いて接着するようにしてもよい。

また、光導波路端部を有する接続端面を備える一対の光
導波素子をこれら光導波路端部が互いに対向するように
接着配置する際に、上記光導波素子Ｓの少なくとも一方
の接続端面Ｃの光導波路端部Ｔの周辺の少なくとも一部
に溝Ｍを設けるとともに、この溝の外側領域Ａの少なく
とも一部を接着あるいは融着して上記一対の光導波素子
を接続する光導波素子の接続方法が提供される。

この溝′：ｖ１の内側領域Ｂの少なくとも一部を、この
溝の外側に塗布される接着剤とは異なる種類の接着剤を
用いて接着してもよい。

〔作　用〕

第１図（ａ）は、プラスチック基板Ｐ、、Ｐ、間に挟持
された２本の光導波路Ｔ、、Ｔ２を有する光導波素子に
おいて、他の光導波素子と接着される基板端面Ｃに露出
配置される上記２本の光導波路の端部を囲む全周に溝Ｍ
を設けることによって外側領域Ａと内側領域Ｂとに分割
したものであり、この外側領域Ａには接着強度などの機
械的な面で所望の接着特性を有する接着剤あるいは融着
剤を塗布あるいは浸透させることによって２つの光導波
素子を接続する。

このようにして、外側領域Ａに塗布・浸透された接着剤
などは、上記の溝Ｍが存在することによって内側領域Ｂ
にまで到達することがなくなり、また、光導波素子の接
着部の全周を接着することができるので、互いに接続さ
れる光導波素子の光導波路間に上記接着剤および塵埃な
どが介在するようになるのを避けることができる。

なお、上記内側領域Ｂには、予め光学的に透明な接着剤
を塗布しておくことによって光導波路間のマツチングを
行うことができることはいうまでもない。

また、同図ら）は、プラスチック基板Ｐ、、Ｐ、間に挟
持された１本の光導波路Ｔを有する光導波素子において
、他の光導波素子と接着される基板端面Ｃに露出配置さ
れる光導波路Ｔの端部の両側に対向して溝Ｍ１．Ｍ２を
設け、これによって接続端面Ｃを内側領域Ｂと２つの外
側領域ＡＩ、Ａ２とに分割したものである。

この外側領域Ａには主として機械的な接着強度・変形な
どの面から望ましい性質を有する接着剤あるいは融着剤
を塗布・浸透させることができ、また、内側領域Ｂには
光学的に望ましい性質、例えば透明性・マツチングオイ
ルとしての適性を有する接着剤を塗布・浸透させること
ができる。

この第１図ら）に示す実施例においては、外側領域Ａに
おける接着・融着が済んだ後に上記のような接着剤を浸
透させることが可能な点で、同図（ａ）に示す実施例に
比して有利である。

本発明において、光導波素子の接続端面に設けられる溝
の形状および光導波路の数は何ら限定されるものではな
く、また、本発明における「光導波素子」は、第１図お
よび第２図について説明したような光ファイバや光分岐
回路を基板で挟着したものに限定されるものではなく、
光源・光変調素子あるいは受光素子を含む光導波素子な
どにも適用し得ることは明らかであろう。

さらに、本発明における「光導波路」としては上記した
高分子光導波路あるいはプラスチック製またはガラス製
の光ファイバなどの光伝送素子を含むものであり、また
、その数も２つ以上の複数の光導波路端部が光導波素子
の他の光導波素子との接着面に存在していても同様に適
用できるものである。

また、本発明の外側領域の接着に使用される「接着剤」
は、通常の意味での接着を行うためのシアノアクリレー
ト系などの接着剤のみならず、溶解接着法による接着を
行うために、光導波素子の筐体として用いられているプ
ラスチックの溶解剤や、この筐体の材料として使用した
プラスチックを溶解した溶液などを含むものである。

上記光導波素子の基板の材料は適宜のものでよいが、製
作上の便宜などからプラスチックであることが好ましく
、例えば、ポリカーボネート、ＡＢＳ、、ｔ！リフエニ
レンエーテル、ＰＰ５１ポリスチレン、ポリアミド、ポ
リイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン
、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、メラミン樹脂、ＢＴ樹脂などのプラスチックを用
いることができる。

また、基板を溶着することによって光導波素子を接着す
るための溶剤としては、基板として使用する樹脂に応じ
て、塩化メチレンの如きハロゲン化炭化水素、アルコー
ル、ケトン、芳香族炭化水素、有機酸、アルデヒド類な
どの適当な溶剤を選択することができる。

なお、本発明の実施態様としては、上記の溝の内側領域
Ｂには、この溝の外側に塗布される接着剤とは異なる種
類の接着剤、例えばエポキシ系、アクリレート系、ウレ
タン系などを単独または併用した光学用透明接着剤を用
いて一対の光導波路間を光学的に接続するためのマツチ
ングオイルとしての機能を兼ねさせながら接着するよう
にすることができる。

〔実施例〕

以下本発明を適用した実施例を説明する。

（実施例１） 第３図は第２図に概念的に図示した光導波路装置に本発
明を適用して作製した光分岐装置の実施例を示すもので
、同図（ａ）、　（ｂ）は得られた光分岐装置の斜視図
および平面図、（Ｃ）はその製作途中の状態を示す図で
ある。なお、各光導波素子の他の光導波素子との接着面
は、第１図（ｂ）に示したごとき対向する溝を設けた形
状に構成されているものである。

第３図（ａ）、　（ｂ）から明らかなように、この実施
例は、入力端の一本の光ファイバＬ、からの光を第２の
光導波素子Ｓ２に供給するための光フアイバ端末部であ
る第１の光導波素子Ｓ１と、光を分岐するための上言己
第２の光導波素子Ｓ２と、この第２の光導波素子Ｓ２か
らの２本の光を並行した２本の出力側光ファイバＬ　Ｏ
ｌ　＋　　Ｌ　Ｏ２に供給するための光フアイバ端末部
である第３の光導波素子Ｓ３とからなり、上記第１およ
び第３の光導波素子Ｓ１、Ｓ３には本発明によって設け
られた対向した２本の溝Ｍ＋、Ｍ２がそれぞれ設けられ
ている。

この光を分岐するための第２の光導波素子Ｓ２は、例え
ば先に引用した特開昭６０−１０３３１９号公報に「光
分岐結合器」として記載されているようなプラスチック
基板を用いた高分子光導波素子である。

先ず第１の光導波素子Ｓｌ　と第２の光導波素子Ｓ２と
を接着するために、例えば特開昭６１−２５６３０７号
公報に記載されているような方法によって、光学微動台
を用いて第１の光導波素子Ｓ１と第２の光導波素子Ｓ２
との光軸が一致するように相対的な位置を調整し、この
位置合わせが終了すれば、第３図（Ｃ）に示すように、
光フアイバ端末部である第１の光導波素子Ｓ１の接続端
面の溝Ｍｌ、Ｍ２の外辺部ＡＩ、Ａ２に瞬間接着剤とし
て一般的に使用されるシアノアクリレート系接着剤（商
品名「アロンα＃２０１Ｊ　）を第３図（Ｃ）に太線で
示したように塗布してから室温下に放置することによっ
てこれら光導波素子Ｓｌ、Ｓ２を互いに接着し、第３図
（Ｃ）に示すような状態にする。

次いで、第２の光導波素子Ｓ２である高分子光導波素子
の反対面に光フアイバ端末部である第３の光導波素子Ｓ
、を配置し、上記と同様に光軸の調整と接着とを行って
第３図（ａ）、　（ｂ）に示す光分岐装置を完成させる
。

このようにして得られた光分岐装置を恒温槽に収容し、
この恒温槽外に設けた発光ダイオードからの光を光ファ
イバＬｌ　、光フアイバ端末部である第１の光導波素子
を経てこの光分岐装置に入光させ、出力側の２本の光フ
ァイバＬ　Ｏｌ　＋　　Ｌ　Ｏ２からの出力光を恒温槽
外に設けた光バーワーメータで測定しながら常温から７
５℃まで１℃／分の割合で温度が上昇するように加熱し
、７５℃で６０分間保持した後、恒温槽から取りだして
室温下に放置し冷却した。

２本の出力光ファイバＬ。ｌ＋　　ＬＯ２の出力値（ｄ
ｂ値）の経時的変化を加熱前の出力値（ｄｂ値）からの
変動として示すと次の第１表のようになり、極めて安定
な温度特性を示し、また挿入損失はコネクタ接続損失を
含め、第１ポートで５．９ｄＢ。

第２ポートで６．３ｄＢと低損失であった。

（実施例２） 実施例１として説明した光分岐装置において、前記の溝
Ｍ　＋　、　Ｍ　２では挟まれた、本発明の内側領域に
相当する中央部にエポキシ系光学用透明接着剤（商品名
「コニシＥ−７０Ｊ）を浸透させた後７５℃で硬化させ
た。

実施例１と同様の試験を行った結果は、上記第１表に示
すように加熱前後での出力（直の変動は０゜１ｄＢ以内
と良好であった。また、コネクタ接続損失を含む挿入損
失はそれぞれ５．２ｄＢと５．８ｄＢとなって実施例１
より０．７ｄＢ低下し、中央部に塗布した接着剤がマツ
チングオイルとしての機能を果していることが判る。

（実施例３） 実施例１における各光導波素子の基板材料としてポリカ
ーボネートを使用し、ポリカーボネートの良溶剤である
塩化メチレンを接着剤として使用して実施例１と同様に
製作した光分岐装置を実施例１におけると同様に加熱試
験した結果、第１表に示すように試験前後での出力値の
変動は実施例１より僅かに大きな程度であり実用上何ら
問題ないレベルであった。また本例でのコネクタ接続損
失を含む挿入損失はそれぞれ６．５　ｄＢ、　６．３　
ｄＢであった。

（実施例４） 実施例３で試験済の光分岐装置の、実施例２におけると
同様に溝ではさまれた内側領域にエポキシ系透明接着剤
を浸透硬化させた後、実施例１と同様に加熱試験した結
果第３表に示すように出力値の変動は０．ｌｄＢ以内と
良好であった。

挿入損失はそれぞれ６゜（）ｄＢ、５．８ｄＢとなって
上記の実施例３より０．５ｄＢ低下し、これによっても
実施例２と同様に本発明の内側領域に塗布されたエポキ
シ系透明接着剤がマツチングオイル機能を果しているこ
とがを確認できた。

なお、上記の実施例１〜４として説明した光分岐装置は
、上記した加熱試験をそれぞれ繰り返しても出力値変動
は殆どなく安定であった。

（比較例１） 第３図に示した溝Ｍ＋、Ｍ２を設けない平板状の基板を
用いて光導波素子の接続端面全体に透明性エポキシ接着
剤を塗布して室温で硬化・接着させた光分岐装置を実施
例１と同様に加熱試験した結果、第１表に示すように５
０℃前後で損失が大きく増加し、最終的には２ｄＢ以上
も損失が増加した。

なお、室温で硬化・接着させるのに代えて、基板および
接着剤部分を８０℃に加熱して接着剤を硬化させること
によって製作した光分岐装置を実施例１と同様に加熱試
験した結果、上記の比較例１より相当改善されて加熱接
着の効果は見られるが、上記本発明の実施例に比べれば
安定な性能が得られなかった。

（比較例２） 比較例１と同様に、溝のない平板状の基板を用いた光導
波素子の接続端面全体に紫外線硬化型接着剤を塗布して
室温で紫外光を照射しながら硬化・接着させた高分子光
導波素子を実施例１と同様に加熱試験した結果、６０℃
前後で損失が大きく増加し、最終的には１．５ｄＢ以上
も損失が増加した。

上述の比較例１，２の光分岐装置について加熱試験を繰
り返すと損失増加の程度は段々減少するが、その損失の
絶対量は積算されて著しく増加するばかりでなく、本発
明の実施例に比べて極めて熱安定性に欠けていた。

なお、上述の第３図図示の実施例においては、第１およ
び第３の光導波素子Ｓ、、Ｓ３の第２の光導波素子Ｓ２
との接着面のみに溝を設けたものを示したが、本発明に
おいては、例えば第２の光導波素子Ｓ２の上記第１およ
び第３の光導波素子Ｓ１、Ｓ３との接着面にも同様な溝
を設けることによって対向する接着面の双方に溝を設け
るようにしてもよいし、さらにこれら第１および第３の
光導波素子Ｓ＋、Ｓｓの接着面は平面状として第２の光
導波素子の両側接着面のみに溝を設けるようにしてもよ
いことも明らかであろう。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光導波素子の接着面の溝で区分された
外側領域においては光学的特性を考慮することなく接着
・融着を行なうことができ、また、内側領域では、接着
するか否かを選択し、あるいは外側領域とは異なった種
類の接着剤を使用することができる。

したがって、溝の外側領域には、この光導波路システム
の使用条件にあわせて、高温下においても接続強度の高
い接着剤を適用し、あるいは基板４相互を溶解接着する
ために基板材料であるプラスチックの溶解剤や、基板に
使用したプラスチックを溶解した溶液などを、光学的特
性を考慮することなく塗布することがで舎る。

また、溝にはさまれた内側領域には、必要に応じて透明
性の良好な光学用接着剤を塗布することにより、光導波
路の対向部間での光の反射・拡散・吸収などによる損失
を少なくするマツチングオイル機能を付与することがで
き、このときには接着強度などの機械的な特性について
の要求については外側領域での接着に依存することがで
きるので、機械的な要求については軽減ないしは無視す
ることができ、光学的な要求について配慮すれば足りる
という格別の効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光導波素子の実施例を示す図、 第２図は光導波路素子を縦続接続して構成された光導波
路装置の例を示す図、 第３図は本発明による光導波路装置の実施例を示す図で
ある。 特許出願人　　三菱瓦斯化学株式会社 光導沢素子の大施例 第１図 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の光導波素子（Ｓ）の光導波路端部（Ｔ）を
   有する接続端面（Ｃ）を接着することによって構成され
   る光導波路装置において、 上記光導波素子の少なくとも一方の接続端面の光導波路
   端部の周辺の少なくとも一部に溝（Ｍ）を設け、この溝
   の外側領域（Ａ）の少なくとも一部を接着あるいは融着
   することによって上記一対の光導波素子を互いに接続し
   たことを特徴とする光導波路装置。
2. （２）上記溝が光導波路の両側に対向して設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波
   路装置。
3. （３）上記溝によって形成される内側領域（Ｂ）の少な
   くとも一部をこの溝の外側に塗布される接着剤あるいは
   融着剤とは異なる種類の接着剤を用いて接着したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の光
   導波路装置。
4. （４）内側領域（Ｂ）の少なくとも一部に塗布される接
   着剤が光学的透明接着剤であることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の光導波路装置。
5. （５）光導波路端部を有する接続端面を備える一対の光
   導波素子をこれら光導波路端部が互いに対向するように
   接着配置する際に、上記光導波素子（Ｓ）の少なくとも
   一方の接続端面（Ｃ）の光導波路端部（Ｔ）の周辺の少
   なくとも一部に溝（Ｍ）を設けるとともに、この溝の外
   側領域（Ａ）の少なくとも一部を接着あるいは融着して
   上記一対の光導波素子を接続するようにしたことを特徴
   とする光導波素子の接続方法。
6. （６）上記溝の内側領域（Ｂ）の少なくとも一部をこの
   溝の外側に塗布される接着剤とは異なる種類の接着剤を
   用いて接着したことを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の光導波素子の接続方法。