JPH02125206A - 光二分岐結合器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光伝送において使用される光二分岐結合器に
関し、更に詳しくは、分岐部がプラスチック材料からな
るプラスチック光ファイバ用平面導波路型光二分岐結合
器に関するものである。

〔従来の技術〕

光通信や光フアイバセンシング等の光伝送系においては
、光ファイバを通って来た光を二つの経路に分岐したり
、逆に二本の光ファイバを通って来た光を一本の経路に
結合したりする要請があり、ここには光分岐結合器が使
用される。ここで光ファイバとして石英光ファイバを用
いる光分岐結合器には、マイクロレンズやハーフミラ−
を用いる型のものや平面導波路を用いる型のものが実用
化されているが、プラスチック光ファイバに対応する光
分岐結合器は、未だ商品レベルのものが世に出ていない
のが現状である。これまでに試作されたものとしては、
例えば、宮地著「プラスチック光ファイバの応用技術−
１（電気書院）の第２１９頁に、ファイバテーバ加工集
中型二分岐結合器及びシリコンゴムの型をクランドとす
る導波路型二分岐結合器が示されているが、何れもその
製造工程は極めて煩雑で大量生産に耐え得るものとは考
えられない、一方、本発明者らは、表面が低屈折率の平
面基板の上に高屈折率のプラスチック材料からなる光導
波路を形成したことを特徴とする平面導波路型光デバイ
スを発明し、特願昭６３−１０１２５７号、及び特願昭
６３−２００９７号に開示した。この技術を用いた二分
岐結合器としては、Ｙ字型の分岐導波路を形成すれば良
く、第４図にその代表例を示した。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記発明においては、分岐部の先導波路をフォトリソグ
ラフィー法、即ち、基板上に塗布した感光性擾月脂に露
光、現像を施して形成するが、Ｙ字型の導波路を形成せ
しめる時に分岐部のキレが必ずしも良好でない、即ち、
第４図でθで示す鋭角部を、＠４図に示すようにシャー
プに作成することが困難なため、ここからの光の損失が
避けられないと云う解決課題を有していた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の背景を踏まえて鋭意検針の結果なされ
たものである。

即ち、本発明は、プラスチック光ファイバ用光二分岐結
合器であって、該結合器は、厚さが咳光ファイバの直径
の０．８倍から１．２倍の範囲の五角柱状の透明プラス
チック体からなり、該五角柱の道中１本の結合光ファイ
バと接する辺を第一辺とすると、２本の分岐光ファイバ
と接する辺は第三辺及び第四辺であり、該第一辺、第三
辺、第四辺の長さは夫々該光ファイバの直径の０．５倍
から１．５倍の範囲であり、該光ファイバと接しない第
二辺及び第五辺の長さは、該光ファイバの直径の２〜２
０倍の長さであり、第三辺は第二辺に対して実質的に直
角で、第四辺は第五辺に対して実質的に直角であること
を特徴とする光二分岐結合器に関するものである。

第１図に本発明の光二分岐結合器の一例とその使用態様
の一例を示す平面図、第２図にその斜視図を示す０図に
おいて、１は基板、２は光二分岐結合器、３はファイバ
ガイド、４はプラスチック光ファイバである。

本発明の光二分岐結合器は、第４図で示す従来のＹ字型
光二分岐結合器のような鋭角（θ）分岐部を有しないた
め、フォトリソグラフィー法によって容易に正確に作成
できる。

本発明の光二分岐結合器である五角柱状の透明プラスチ
ック体の第一辺、第三辺及び第四辺の端面にプラスチッ
ク光ファイバの端面を接着させることにより光二分岐結
合を形成することができる。

ここで該五角形の第一辺、第三辺及び第四辺の長さは、
該光ファイバの直径の０．５倍ないし１．５倍、好まし
くは０．６倍ないし１．４倍、更に好ましくは０．７倍
ないし１．３倍であり、第二辺と第五辺の長さは、該光
ファイバの直径の２倍以上、２０倍以下、好ましくは、
３倍以上１５倍以下である。又、咳五角柱の厚さは、該
光ファイバの直径の０．８倍ないし１．２倍、好ましく
は、０．９倍ないし１．１倍である。第１図に示すよう
に、光ファイバと接しない第二辺（ＢＣ）と第五辺（Ｅ
Ａ）の長さは相等しく、第一辺と第二辺とのなす角度と
第一辺と第五辺のなす角度は等しくするのが最も普通の
態様であるが、第一辺とそれに接する光ファイバの端面
を同じように斜めにして接着して、上の等条件を満足し
なくても目的は達することができる。

二分岐結合器となる五角柱状の透明プラスチック体は、
硬直基板上に固定されていることが好ましく、この際、
該基板表面の屈折率は、五角柱状透明プラスチック体の
屈折率よりも低い必要がある。このような構造体の好ま
しい作成法にフォトリソグラフ法を挙げることが出来る
。即ち、基板上に、感光性樹脂組成物を塗布する。ここ
で感光性樹脂組成物は、液状で無溶剤組成である必要が
あり、代表的構成例としては、（１１液状多官能七ツマ
−１（２）多官能モノマー十単官能モノマー、（３）線
状ポリマー十多官能七ツマ−１（４）線状ポリマー＋多
官能モノマー十単官能七ツマ−等の組合せで液状のもの
であり、夫々光重合開始剤を加える。更に増感剤、安定
剤等を加えても良い。この中でも特に、単官能モノマー
、該モノマーの少なくとも一つを繰り返し単位とするポ
リマー、多官能（メタ）アクリレート及び光開始剤を必
須構成成分とする感光性樹脂が好ましく、ここで用いる
モノマ、ポリマー、光開始剤の具体例は、特願昭６３−
１０１２５７号に開示されている。該開示は本発明の内
容をなす。

上記の基板は、感光性樹脂を保持するために用いられる
ものであるから、保持できればどのような材質、形状で
あっても良い、しかし、基板を光導波路と一体で使用す
る目的で用いる場合、基板は先導波路のクラッド部とし
て作用するため光導波路の屈折率よりも低い屈折率を有
し、かつ、先導波路との接着性が良好でなければならな
い０本発明で用いる光導波路の屈折率は大量１．５〜１
．６の範囲にあるのが普通であるから、基板の屈折率は
大量１．５以下でなければならない。又、基板の屈折率
が１．５以上である場合、基板の表面に屈折率１．５以
下、厚み１０μ■以上の腺を形成する等の方法を採るこ
ともできる。

基板の材料の具体例としては、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアクリロニ
トリル、ポリメチルメタクリレート、ポリオキシメチレ
ン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シリコン樹
脂、ポリフン化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン等の
高分子材料、ソーダガラス、パイレックスガラス、バイ
コールガラス、石英ガラス等のガラス材料、石英、ＮＨ
４１（２ＰＯ斗、ＫＨ，ＰＯや、シリコン等の単結晶材
料、及びアルミニウム、銅、ニッケル等の金属材料等が
挙げられるが、これに限定されない、又、基板と先導波
路の接着性を向上させる目的等で基板の表面を処理する
ことも可能である。かかる処理剤の例としては、上記高
分子材料のコロナ放電処理、上記ガラス材料のシランカ
ップリング処理が挙げられる。

本発明で用いる感光性樹脂を支持体上に展延する方法と
しては、特に限定されないが、塗布法が好ましい、塗布
法としては、スピンコード法、バーコード法、ロールコ
ート法、デイツプ法等がある。

第３図は、展延法の１例を具体的に示すものであるが、
基板ｌ上に設置した、先導波路形成に所望の厚みを有す
るスペーサ５の間に、感光性樹脂６を注入し、その上に
保護フィルム７を置き、保護フィルム上から丸棒等を用
いてスペーサの厚みまで展延する。

次に、五角形パターンを有するフォトマスクを通して活
性光を照射し、該感光性樹脂を選択的に硬化せしめた後
、有機溶媒を用いて未露光部を現像除去することにより
五角柱状透明プラスチック体を形成せしめるものである
。ここで、活性光としては紫外線が好ましく、現像法と
しては、デイツプ法、超音波現像法、スプレー法等が好
ましい。

本発明の実施のためのフォトリソグラフ法で用いる現像
液は、感光性樹脂の露光部に対する熔解性が未露光部の
熔解性よりも低いものであれば、特に限定されるもので
はなく、又、最適な現像液も当然感光性樹脂の組成に依
存する。

ビニル重合性単量体及び重合体として、メチルメタクリ
レートとポリメチルメタクリレートの組合せを用いる場
合、及びスチレンとポリスチレンの組合せを用いる場合
の現像液の例としては、メチルエチルケトン、１，１．
１−　）リクロロエタン、トルエン、テトラヒドロフラ
ン等又はこれらの混合物を挙げることができる。

次に本発明の光二分岐結合器について述べる。

光二分岐結合器の厚みは、用途に応して種々可能である
が、市販のプラスチック光ファイバの直径カ０．２５１
１１Ｉナイシ２ｆｆｉ１１テアルノテ、好ましくは０．
２１ないし２．４ｍｍの範囲となる。更に好ましくは０
．４１ないし１　、２＋ａｍである。

フォトリソグラフィー法の利点は１、光二分岐結合器に
要求される微妙な形状の形成をフォトマスクの設計によ
り達成出来ること、大量複製が可能であること、プロセ
スが簡単であること等である。

更に、フォトリソグラフィー法を用いることにより、光
ファイバを固定保持するガイドを光二分岐結合器と同時
に形成すること、二り出来る。このガイドに関しては特
願昭６３−２００９７号に浸しく記載されている。その
記載内容は本発明の記載、η容をなす。

又、本光二分岐結合器にはその上面に屈・、−率のより
低い樹脂層を塗布することが好ましい、こ）樹脂とし、
では、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等が推奨される。

又、光ファイバとガイドは接着剤で固定することが好ま
しい。

従来の光二分岐結合器の例を第４図に示すが、これに比
べ分岐部での光損失が少なく、より良好な挿入損失を与
えることが確認された。

〔実施例〕

以下に、実施例をもって本発明の具体的実施態様を示す
が、本発明はこれにより限定されるものではない。

実施例１ ポリメチルメタクリレート２５重量部、２官能メタクリ
レートＲ−６０４（日本化薬■製）４２重量部、メチル
メタクリレート３３重量部を、７０℃で加熱混合した後
、光開始剤ジメトキシフェニルアセトフェノン１笛量部
を混合し７均一な溶液とした。フッ素樹脂を厚み３０μ
ｍで被覆した厚さ１１１１１１１のアクリル板を支持体
とし、厚さ１ｎｕ＋＋のスペーサーを用い、上記の感光
性樹脂の溶液を注入し、離型処理をした厚さ２５μ−の
ポリエチレンテレフタレート・フィルムを保護フィルム
として展延した後、五角柱状光二分岐結合器及び光フア
イバ軸合わせ用ガイドのパターンを有するフォトマスク
を設置した。

フォトマスクを介して高圧水銀ランプから紫外線を１０
００＋＊Ｊ／−照射し、７０℃で１０分間加熱し、保護
フィルム及びスペーサを除去した後、１，１．１−　ト
リクロロエタンで現像し、五角柱状光二分岐結合器及び
ファイバガイドを同時に形成させた。ここにおいて五角
柱パターンの各辺の長さは、第一辺（第１図ＡＢ）　＝
　１　ｍ＋＊、第二辺（同ＢＣ）＝５ｍｍ、第三辺（同
ＣＤ）　＝　１　ａｓ、第四辺（同ＤＢ）＝１＋ｍ、第
三辺（同Ｅ＾）＝５＋ｗ＠、ＺＡＢｃ　　（第１図にお
いて八ＢとＢＣの成す角度を示す）　−ＺＢＡＥ　、　
、？ＢＣＤ　＝／ＤＥＡ＝９０°である。この時２，４
ＣＤＥ　−１６８，６°となる。又、矩形状の光フアイ
バガイドは巾１ｍｍ、長さ５＋ＩＩＩＩ＋とした０次に
、ファイバ径１ｍｍ、コード外径２　、２ｍｓ＋、長さ
２ｍのプラス千ツク光ファイバコード“ルミナスＴＣ−
１０００（旭化成工業■製）の片端の芯線を出し、端面
研磨し、上記の五角柱光二分岐結合器の各端面に、光軸
合わせ用ガイドを介して端面接続した。マツチング液と
してＵＶ硬化型フッ素樹脂を用い、光フアイバコードの
片端に光二分岐結合器を取りつけ、波長０．６６μ麟の
ＬＥＤ光源（ＮＡ、。−０，２１＞を用いて光伝送特性
を評（面した。

結果は、過剰損失３．４ｄＢ、分配均一性０．２ｄＢで
あった。ここには光二分岐結合器との接続損失及び光フ
ァイバの導波損失も含む。

比較例１ 五角形パターンの代わりに第４図に示したＹ字型分岐パ
ターン（分岐角θ−１１，４°）を用いる以外は、実施
例１と全く同様の方法で光二分岐結合器を形成した。過
剰損失は４．９ｄＢ　、分配均一性は１．０ｄＢであっ
た。

〔発明の効果〕

本発明の光二分岐結合器は、鋭角の分岐部を有しないで
、分岐部が９０°以上の五角柱であるためフォトリソグ
ラフィー法により正確容易に作成でき、しかも光の損失
は、理想的に出来たＹ字型分岐結合器に劣らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光二分岐結合器とその使用の態様の
一例を示す平面図、第２図はその斜視図、第３図は感光
性樹脂を支持体に展延す乙方法の例を示す断面図、第４
図は比較例で用いた従来のＹ字型二分岐結合器の平面図
である。 １・・・基板 ２・・・光二分岐結合器 ３・・・ファイバガイド ４・・・プラスチック光ファイバ ５・・・スペーサ ６・・・感光性樹脂 ７・・・保護フィルム 特許出願人　　旭化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　　星野　透 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック光ファイバ用光二分岐結合器であっ
   て、該結合器は、厚さが該光ファイバの直径の０．８倍
   から１．２倍の範囲の五角柱状の透明プラスチック体か
   らなり、該五角柱の辺中１本の結合光ファイバと接する
   辺を第一辺とすると、２本の分岐光ファイバと接する辺
   は第三辺及び第四辺であり、該第一辺、第三辺、第四辺
   の長さは夫々該光ファイバの直径の０．５倍から１．５
   倍の範囲であり、該光ファイバと接しない第二辺及び第
   五辺の長さは、該光ファイバの直径の２〜２０倍の長さ
   であり、第三辺は第二辺に対して実質的に直角で、第四
   辺は第五辺に対して実質的に直角であることを特徴とす
   る光二分岐結合器。