JPH0815538A - 光導波路モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光回路の性能に温度の影響が表れない光導波
路モジュールを提供する。 【構成】 基板５の表面にマッハツェンダ型等の光回路
８を形成した光導波路モジュールにおいて、少なくとも
この光回路８の上部を避けて上記基板５を覆う補強部材
６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光信号の光分岐、光合
分波、波長分離等を行うために、基板上に光導波路型の
光回路を設けた光導波路モジュールに係り、特に、光回
路の性能に温度の影響が表れない光導波路モジュールに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信技術の発展に伴い、光分岐、光合
分波、波長分離等を行う光導波路モジュールには高い信
頼性、優れた経済性が求められるようになっている。こ
の光導波路モジュールは、基板に設けた光導波路に光入
出力用の光ファイバを接続したものが一般的である。こ
のような構成の光導波路モジュールにあっては、その接
続部分が信頼性を決定付ける重要な部分となる。

【０００３】従来の光導波路モジュールの構造は、図７
に示されるように、光ファイバ２を保持した上下ブロッ
ク３，４が直方体の基板５の両端に接合されており、基
板５の上部は全面が補強板５２で覆われ、全体で直方体
となっている。図には表れないが、基板５の上面に一端
の光ファイバ２から他端の光ファイバ２へ向けて光導波
路が形成されている。この光導波路及び光ファイバは通
常、複数本設けられ、さらに基板上での光導波路の引き
回し配置により光分岐、光合分波、波長分離等の機能を
有する光回路が形成されている。このような構成によ
り、この光導波路モジュール５１は、一端の光ファイバ
と他端の光ファイバとの間で光分岐、光合分波、波長分
離等を行うことができる。

【０００４】光導波路に光ファイバ２を光結合した状態
で固定するために、光ファイバ２がＶ溝を有する下ブロ
ック４とその上部を覆う上ブロック３とで挟んで固定さ
れ、この上下ブロック３，４に基板の端面が接着により
接合されている。接着には光学接着剤、例えば、屈折率
整合効果を有する紫外線硬化樹脂が用いられる。光ファ
イバ及び光導波路が複数の場合、光ファイバ２を並べて
上下から上下ブロック３，４で挟み、光導波路は基板５
の上面に並べて形成される。各光ファイバ２は上下ブロ
ック３，４に挟まれているので、全光軸が一致した状態
では、基板５と下ブロック４とが正対し、上ブロック３
と補強板５２とが正対することになる。これら基板５と
下ブロック４とが接着され、上ブロック３と補強板５２
とが接着されている。また、補強板５２と基板５とは接
着剤により接着されている。

【０００５】補強板５２は上下ブロック３，４と基板５
との接合を強化すると共に光導波路モジュール５１全体
の機械的強度を増すために設けられている。即ち、補強
板５２が無いと、接着面積が小さくなり、接合強度が低
下する。接合強度が低いと光導波路モジュールの長期信
頼性が失われることになる。このため補強板５２を設け
ることによって、接着面積を大きくし、長期信頼性を確
保しているのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
光導波路モジュールは雰囲気温度に対する特性に問題が
あった。図６に示されるように、温度変動を与えると、
その温度変動に伴い光導波路に損失変動が生じ、曲線４
２のような結果になるのである。このような特性がある
と、温度変動がある環境では、光分岐、光合分波、波長
分離等を所望の分岐比で安定して行うことができない。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、光回路の性能に温度の影響が表れない光導波路モジ
ュールを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板の表面にマッハツェンダ型等の光回路
を形成した光導波路モジュールにおいて、少なくともこ
の光回路の上部を避けて上記基板を覆う補強部材を設け
たものである。

【０００９】上記光回路を上記基板の端部から離れた位
置に形成し、上記補強部材を上記基板の両端部から上記
光回路の近傍までそれぞれ設け、光回路の上部が空いて
いるのもよい。

【００１０】上記補強部材に光回路の上部を跨ぐ溝部を
形成し、この溝部の両側で補強部材と基板とを接着して
もよい。

【００１１】上記溝部は基板表面からの隙間が０．３ｍ
ｍ以上であってもよい。

【００１２】上記溝部が、その底部から側壁部に向って
曲面で立ち上がってもよい。

【００１３】上記曲面の径が０．２５ｍｍ以上であって
もよい。

【００１４】上記補強部材を上記基板と一体的に形成し
てもよい。

【００１５】また、基板の表面にマッハツェンダ型等の
光回路を形成し、これらの光回路の導波路部分に光ファ
イバを光結合するために、複数本の光ファイバを並べて
上下からブロックで挟み、一方のブロックに上記基板の
端面を接着した光導波路モジュールにおいて、少なくと
も上記光回路の上部を避けて上記基板を覆う補強部材を
設け、この補強部材をもう一方のブロックに接着したも
のである。

【００１６】

【作用】本出願人は、損失変動の原因を究明した。これ
によると、従来は、補強板を基板上部に接着するために
接着剤を用いているが、この接着剤と補強板との熱膨脹
係数が異なるため、温度が変動すると応力が生じ、光導
波路にもこの応力の影響が及ぶことがわかった。温度の
差によって光導波路に応力の差が表れ、この応力の差に
よって光回路における分岐比が変わってしまうのであ
る。その結果として、図６に示したような温度による損
失変動が生じるのである。

【００１７】本発明の構成により、補強部材が光回路部
の上部を避けて基板を覆うので、光回路の上部は開放さ
れ、補強部材も接着剤も存在しない。このため温度変動
があっても光回路には応力が生じない。従って、光回路
は温度変動の影響を受けることなく、所定の分岐比を維
持することになる。

【００１８】補強部材は、ブロックとの接着面積を大き
くするために、基板の端部全面にあるとよい。このため
には、光回路を基板の端部から離れた位置に形成し、上
記補強部材を上記基板の両端部から上記光回路の近傍ま
でそれぞれ設けるとよい。これにより、光回路の上部が
空いており、補強部材が基板の端部近傍のみにあること
になる。即ち、補強部材が光回路の上部を避けて基板を
覆うことができる。

【００１９】補強部材が光回路の上部を跨ぐ溝部を有
し、この補強部材と基板とが溝部の両側で接着された場
合も、補強部材が光回路の上部を避けて基板を覆うこと
になり、光回路は温度変動の影響を受けない。

【００２０】溝部は基板表面からの隙間が０．３ｍｍ未
満であると接着の際に接着剤が溝部に流入する可能性が
あるが、０．３ｍｍ以上であれば、接着の際に接着剤が
溝部に流入することがない。

【００２１】溝部は基板表面から離れた底部とこの底部
より基板表面に近付く側壁部とを有するが、これらが境
界で直交すると、応力集中が起きやすい。底部から側壁
部に向って曲面で立ち上がっていると、応力集中を避け
ることができる。

【００２２】曲面の径が０．２５ｍｍ未満であると、応
力集中を避ける効果が小さいが、０．２５ｍｍ以上であ
れば、応力集中を十分に避けることができる。

【００２３】補強部材と基板とを接着すると、前記のよ
うに接着剤と補強部材との熱膨脹係数の相違によって応
力が生じる。補強部材と基板とを一体的に形成すれば、
接着剤が存在しないので応力が生じない。

【００２４】また、ブロックで挟んだ光ファイバを光回
路の導波路部分に光結合する場合、一方のブロックに基
板の端面を接着し、補強部材をもう一方のブロックに接
着しているので、接合強度は高められる。

【００２５】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００２６】図１に示されるように、光導波路モジュー
ル１は、光ファイバ２を挟んで保持した直方体の上下ブ
ロック３，４が、下ブロック４と同じ高さの直方体の基
板５の両端に接合されており、基板５の上部は両端の中
間の一部を除いて補強部材６で覆われ、光導波路モジュ
ール１全体では凹部を有する直方体となっている。図示
されるように２つの補強部材６は上ブロック３と同じ高
さであるが、補強部材６同士は必ずしも同じ形状ではな
い。図には一部しか表れないが、基板５の表面に一端の
光ファイバ２から他端の光ファイバ２へ向けて光導波路
７が形成されている。この実施例では光導波路７は２本
設けられ、基板５上での光導波路７の引き回し配置によ
り光分岐、光合分波、波長分離等の機能を有する光回路
８が形成されている。この光回路８の上部は補強部材６
で覆われておらず、凹部に相当している。

【００２７】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、それぞれ光回
路８の具体例を示している。図２（ａ）は、２本の光導
波路７が１本になり、分岐２１を形成しているＹ分岐型
光回路である。図２（ｂ）は２本の光導波路７が所定の
区間で所定の距離まで近接し、相互の光導波路７で損失
（光結合）が生じるように構成した方向性結合器型光回
路である。図２（ｃ）は２つの方向性結合器型光回路を
光路長の異なる光導波路７ａ，７ｂで結んだマッハツェ
ンダ（ＭＺ）型光回路である。これらの光回路８は、光
導波路７が分岐している近傍、光導波路７が近接してい
る近傍、及び２つの方向性結合器型光回路間のように、
光導波路７を部分的に互いに近接させて形成され、所定
の分岐比を得るための重要部分となっている。光回路８
の両側は通常の光導波路７である。

【００２８】なお、１つの基板表面に形成される光回路
８は１つとは限らず、上記各種の光回路８を複合して形
成してもよい。また、光導波路７の本数は何本でもよ
い。

【００２９】図１の光導波路モジュール１は、光ファイ
バ２がＶ溝（図示せず）を有する下ブロック４とその上
部を覆う上ブロック３とで挟んで固定されている。各光
ファイバ２が各光導波路７に光軸が一致した状態で、光
学接着剤により下ブロック４に基板５の端面が接着さ
れ、かつ上ブロック３に補強部材６が接着されている。
また、補強部材６と基板５とは接着剤により接着されて
いる。

【００３０】次に実施例の作用を述べる。

【００３１】補強部材６が光回路８の上部を避けて基板
５を覆うので、光回路８の上部は開放され補強部材６も
接着剤も存在しない。このため温度変動があっても光回
路８には応力が生じない。従って、光回路８は温度変動
の影響を受けることなく、所定の分岐比を維持すること
になる。

【００３２】また、下ブロック４に基板５の端面が接着
され、かつ上ブロック３に補強部材６が接着されている
ので、接合強度は高い。そして、補強部材６は、基板５
の端部全面にあるので上ブロック３との接着面積は最大
である。

【００３３】光回路８は基板５の端部から離れた位置に
形成されている。この実施例では、基板５の両端に光フ
ァイバ２が接続されるので、光回路８は基板５の両端の
中間にあることになる。また、補強部材６は基板５の端
部近傍のみに設けられている。この実施例では、基板５
の両端部から光回路８の近傍までに補強部材６があるこ
とになる。光回路８の上部は空いている。このため、補
強部材６が光回路８の上部を避けて基板５を覆うことが
できる。

【００３４】本発明の光導波路モジュール１に雰囲気温
度の変動を与えて損失の変動を調べた。その結果を図６
に示す。温度のグラフに示されるように、低い温度と高
い温度とが繰り返し与えられている。これに対し、損失
変動のグラフに示されるように、本発明の結果（曲線４
１）は、ほぼ０ｄＢの近傍を維持している。このよう
に、温度変動にはほぼ無関係に損失が一定していること
がわかった。従って、光回路８の性能に温度が影響しな
いことになる。併記された従来例の損失変動（曲線４
２）と比較すると、その効果は顕著である。

【００３５】他の実施例を説明する。

【００３６】補強部材６と基板５とを接着すると、接着
剤と補強部材との熱膨脹係数の相違によって応力が生じ
る。補強部材６と基板５とを一体的に形成すれば、接着
剤が存在しないので応力が生じない。そこで、図３に示
されるように、凹部を有する直方体の基板補強一体部材
３１の凹部表面に光回路８が存在し、他の光導波路部分
は基板補強一体部材３１内にあるようにしてもよい。こ
れには、例えば、まず光導波路部分が中に通っている基
板補強一体部材３１を形成し、その後、凹部表面に光回
路８をエッチング等により形成する。光ファイバ２及び
上下ブロック３，４は前記実施例と同じである。この構
成でも、上下ブロック３，４との接合面積が大きく、接
合強度が高い。また、光回路８のある凹部表面は勿論、
他の光導波路部分にも温度変動による応力差が生じない
ので、損失変動が生じない。

【００３７】図４の実施例では、光導波路モジュール１
は、図１の例と同様に光ファイバ２を挟んで保持した直
方体の上下ブロック３，４が、下ブロック４と同じ高さ
の直方体の基板５の両端に接合されており、基板５の上
部は両端の中間の一部を除いて補強部材６で覆われてい
る。ただし、図１の例とは異なり光導波路モジュール１
全体で直方体となっている。補強部材６は基板５の全面
を覆ってはいるが、一部に溝部６１が形成されているた
め、この溝部６１のところだけ基板５との間に隙間がで
きている。この溝部６１は、光回路の上部を跨ぐ位置に
ある。光回路は、図１の光回路８と同様のものである
が、図４では溝部６１に隠れている。補強部材６と基板
５とは溝部６１を除く全面で接着剤により接着されてい
る。

【００３８】図１の例では、補強部材６が２体に別れ、
補強されない凹部が有ったために、引っ張り、曲げ等に
対する補強効果がまだ十分ではなかったが、図４の例で
は、補強部材６が１体となったため、光導波路モジュー
ル１全体としての引っ張り、曲げ等に対する強度が５倍
になった。このように図４の構成は補強効果に優れてい
る。また、補強部材６が基板５と同寸法であるから接着
の作業性もよい。

【００３９】溝部６１の加工方法は、研削、エッチング
等でもよいし、他の方法でもよい。ただし、加工面には
微小な傷をつけないことが望ましい。また、溝部６１は
基板表面からの隙間が０．３ｍｍ以上あれば、接着の際
に接着剤が溝部６１に流入することがない。

【００４０】なお、この実施例による導波路の温度特性
は、−２０℃〜７０℃の温度サイクルで挿入損失の変化
量が±０．１ｄＢ以下であった。接着剤が溝部に流入し
た場合の導波路の温度特性は、−２０℃〜７０℃の温度
サイクルで挿入損失の変化量が±０．３ｄＢ以上となっ
た。

【００４１】図５の実施例は、補強部材６の溝部６１を
コ字状とせずに、Ｒをつけたものである。溝部がコ字状
の場合、底部と側壁部とが直交するので、応力集中が起
きやすい。図５のように、側壁部７１と底部７２との境
界がＲ曲面であれば、応力集中を避けることができる。
Ｒ曲面の径が０．２５ｍｍ以下であると、このＲ部分で
の欠け、割れが見られるが、０．２５ｍｍ以上あれば、
十分な強度があることがわかった。

【００４２】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４３】（１）光回路の上部が開放されているの
で、温度変動による応力が光回路に及ばず、光回路の性
能に温度の影響が表れない。

【００４４】（２）接合面積が大きくできるので、高い
接合強度が得られ、長期信頼性に優れている。

【００４５】（３）補強部材が光回路の上部を跨ぐよう
にした場合、光導波路モジュール全体としての強度にも
優れ、かつ製造が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光導波路モジュールの
斜視図である。

【図２】本発明の光回路を形成する光導波路の平面図で
ある。

【図３】本発明の他の実施例を示す光導波路モジュール
の斜視図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す光導波路モジュール
の斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す補強部材の側断面図
である。

【図６】本発明と従来例の温度変動に対する損失変動の
グラフである。

【図７】従来例を示す光導波路モジュールの斜視図であ
る。

【符号の説明】

２ 光ファイバ ３ 上ブロック ４ 下ブロック ５ 基板 ６ 補強部材 ７ 光導波路 ８ 光回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 龍太 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 根本 博正 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面にマッハツェンダ型等の光回
   路を形成した光導波路モジュールにおいて、少なくとも
   この光回路の上部を避けて上記基板を覆う補強部材を設
   けたことを特徴とする光導波路モジュール。
2. 【請求項２】 上記光回路を上記基板の端部から離れた
   位置に形成し、上記補強部材を上記基板の両端部から上
   記光回路の近傍までそれぞれ設け、光回路の上部が空い
   ていることを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュ
   ール。
3. 【請求項３】 上記補強部材に光回路の上部を跨ぐ溝部
   を形成し、この溝部の両側で補強部材と基板とを接着し
   たことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュー
   ル。
4. 【請求項４】 上記溝部は基板表面からの隙間が０．３
   ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３記載の光導波
   路モジュール。
5. 【請求項５】 上記溝部が、その底部から側壁部に向っ
   て曲面で立ち上がっていることを特徴とする請求項３又
   は４記載の光導波路モジュール。
6. 【請求項６】 上記曲面の径が０．２５ｍｍ以上である
   ことを特徴とする請求項５記載の光導波路モジュール。
7. 【請求項７】 上記補強部材を上記基板と一体的に形成
   したことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の光導
   波路モジュール。
8. 【請求項８】 基板の表面にマッハツェンダ型等の光回
   路を形成し、これらの光回路の導波路部分に光ファイバ
   を光結合するために、複数本の光ファイバを並べて上下
   からブロックで挟み、一方のブロックに上記基板の端面
   を接着した光導波路モジュールにおいて、少なくとも上
   記光回路の上部を避けて上記基板を覆う補強部材を設
   け、この補強部材をもう一方のブロックに接着したこと
   を特徴とする光導波路モジュール。