JPH09159855A - 光学フィルタの光導波路への挿入方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 挿入・位置調整及び固定に要する時間を短縮
し、歩留まり向上させる光学フィルタの光導波路への挿
入方法及び装置を提供する。 【解決手段】 光導波路１の上面に溝４を切り、この溝
４内に薄板状の光学フィルタ３を挿入した後、この光学
フィルタ３の上端から座屈荷重をかけ、この光学フィル
タ３の変形によって溝４内での位置を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路に光学フ
ィルタを挿入した光学素子の製造技術に係り、特に、挿
入・位置調整及び固定に要する時間を短縮し、歩留まり
を向上させる光学フィルタの光導波路への挿入方法及び
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信の分野における波長分波器には、
方向性結合器或いはマッハツェンダＷＤＭが搭載された
光導波路が用いられている。同じように光導波路を利用
した波長分波器として、光導波路に光学フィルタを挿入
したものがある。例えば、図４に示されるように、Ｙ分
岐にバンドパスフィルタを組み合わせて波長分波器とす
る。この場合、予め光導波路１に幅約３０μｍ、深さ約
２００μｍの溝４を形成しておき、この溝４内に厚さ１
５μｍ程度の薄板状の光学フィルタ３を挿入し、屈折率
整合のとれた接着剤で固定する。この光学フィルタ３
は、例えば波長１．３μｍ帯は通過させ波長１．５μｍ
帯は反射するように構成されている。図４のようにＹ分
岐の一端から入射した波長１．３μｍ及び１．５μｍの
光は光学フィルタ３により波長１．３μｍの光が通過
し、波長１．５μｍの光が反射することによって他の二
端にそれぞれ波長分波される。この波長分波器にあって
は、反射を利用しているため、Ｙ分岐のどの位置に光学
フィルタ３を置くかによって特性に大きな差が生じる。
この差は溝４内での光学フィルタ３の位置によっても生
じるので、溝４内に光学フィルタ３を挿入した後に位置
調整が必要となる。

【０００３】従来の位置調整及び固定方法は、図５に示
されるように、光学フィルタの片面に触手（アーム）を
押し付けて溝内を幅方向に移動させるものである。１は
光導波路、２は光が伝搬するコア、３は光学フィルタ、
４は溝、５はアームである。このアーム５は図示されな
いｘｙｚ３軸の微動台に取り付けられている。光学フィ
ルタ３を溝４内に挿入した後、３軸の微動台に取り付け
られたアーム５のｘ軸を移動させ、光学フィルタ３を最
適位置に移動させる。移動し過ぎて最適位置を越えてし
まった場合、アーム５をｘ軸の逆方向に取り付け直して
光学フィルタ３の反対側から同様のことを行う（破線で
示す）。光学フィルタ３が最適位置に調整されたら、熱
硬化型接着剤で固定する。熱硬化型接着剤を用いる理由
は、接着強度が強いこと及び信頼性が高いことである。

【０００４】この他の位置調整方法として、光学フィル
タを機械的に把持して移動させる方法がある。

【０００５】溝４内に光学フィルタ３を挿入する方法
は、光学フィルタ３を機械的に或いはバキュームによっ
てチャックし、そのときの光学フィルタ３の位置をＣＣ
Ｄカメラ等によってモニタしつつ行う。このチャック装
置はｘｙｚθψ５軸の微動台に取り付けられている。光
導波路１に設けられた溝４も同様にＣＣＤカメラ等によ
ってモニタする。光学フィルタ３がうまく溝４内に挿入
されるようにチャック装置を移動させ、挿入終了後、光
学フィルタ３を解放する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図５で説明した位置調
整及び固定方法では光学フィルタ３の片側からの押し付
けによっているため、失敗すると反対側からのやり直し
となり、多くの時間を費やしてしまう。また、固定の際
に、光学フィルタ３が片側のみ支えられているため、接
着剤が硬化するとき光学フィルタ３が動いてしまうこと
がある。光学フィルタ３が最適位置から外れて固定され
たものは特性が悪くなるので製品にならない。従って、
歩留まりが低下してしまう。

【０００７】光学フィルタ３を機械的に把持して移動さ
せる方法では、この光学フィルタ３が１５μｍと非常に
薄いので把持したときに割れてしまうことがある。ま
た、把持する装置はその機構が空間を占めるので接着剤
を供給するための作業空間が確保しにくい。

【０００８】また、固定に要する時間は、熱硬化型接着
剤の硬化が８０℃において３０分もかかるため、長時間
を要する。

【０００９】前述の光学フィルタの挿入方法では、光学
フィルタ３がうまく溝４に挿入されるようになるまでの
調整時間が長くなる。これは光学フィルタ３と溝４との
平行度を合わせるための角度調整が必要だからである。
また、このようにして光学フィルタ３を機械的に掴まえ
た状態で位置・角度を調整している間に光学フィルタ３
が破損することもある。そして、せっかく光学フィルタ
３を溝４に挿入してチャック装置を解放にしても、静電
気のため光学フィルタ３がチャック装置から外れないこ
ともある。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、挿入・位置調整及び固定に要する時間を短縮し、歩
留まり向上させる光学フィルタの光導波路への挿入方法
及び装置を提供することにある。

【００１１】

【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、光導波路の上面に溝を切り、この溝内に薄
板状の光学フィルタを挿入した後、この光学フィルタの
上端から座屈荷重をかけ、この光学フィルタの変形によ
って溝内での位置を調整するものである。

【００１２】上記位置調整した光学フィルタを紫外線硬
化型接着剤で固定してもよい。

【００１３】その装置は、光導波路の上面に切られた溝
内に薄板状の光学フィルタを挿入する装置において、こ
の光学フィルタの上端に接しこの光学フィルタに座屈荷
重をかけるアームを設け、このアームをｘｙｚ３軸の微
動台に取り付け、このアームを水平移動させて上記光学
フィルタの変形による溝内での位置を調整するようにし
たものである。

【００１４】また、光導波路の上面に溝を切り、この溝
内に薄板状の光学フィルタを挿入する方法において、上
記光導波路上の所定の位置に上記光学フィルタを通すた
めのスリットを有する案内具をあてがい、この案内具の
スリットを通して上記溝内に上記光学フィルタを挿入す
るものである。

【００１５】その装置は、光導波路の上面に切られた溝
内に薄板状の光学フィルタを挿入する装置において、上
記光学フィルタを通すためのスリットを有し上記光導波
路上を移動可能な案内具を設け、このスリットの幅を上
記溝幅よりも狭くしたものである。

【００１６】上記案内具は、そのスリットに平行な端部
からスリットの中心までの距離と上記光導波路の端部か
ら上記溝の中心までの距離との差が上記溝幅の半分以下
になるよう形成されてもよい。

【００１７】上記案内具は、スリットの上部に、上方へ
向けて上記溝幅よりも広く開口し下方では上記スリット
幅まですぼんだ受け口を有してもよい。

【００１８】本発明にあっては、光学フィルタを最適位
置に調整するとき、光学フィルタの上端から座屈荷重を
かけて行う。これにより光学フィルタの下端は溝の底部
に押し付けられて固定される。この光学フィルタは座屈
によって溝の幅方向に変形して位置が移動する。この変
形は光学フィルタの両面どちらにでも生じさせることが
できる。光学フィルタに座屈荷重をかけているアームを
水平移動させれば、光学フィルタの下端が溝の底部に押
し付けられている位置にかかわらず、光学フィルタの位
置は溝の幅方向どこにでも移動できる。

【００１９】紫外線硬化型接着剤は短時間で硬化させる
ことができる。

【００２０】光導波路上に案内具をあてがうと、そのス
リットを通して溝内に光学フィルタを挿入することがで
きる。また、案内具を溝の幅方向に移動させることによ
り位置調整ができる。これにはスリットの幅が溝幅より
も狭いほうが有利である。

【００２１】案内具の端部を光導波路の端部に合わせた
とき、スリットの中心が必ず溝上に位置するので位置合
わせが容易となる。

【００２２】案内具の受け口は溝幅よりも広いので光学
フィルタを入れやすい。受け口に入った光学フィルタは
自然にスリットに案内され、スリットを通して溝内に挿
入される。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の挿入方法のうち、位置調
整及び固定方法は、図１に示されるように、光学フィル
タの上端に触手（アーム）を押し付けて座屈荷重をか
け、光学フィルタの変形によって溝内での位置を調整す
るものである。１は光導波路、２は光が伝搬するコア、
３は光学フィルタ、４は溝、５はアームである。このア
ームは図示されないｘｙｚ３軸の微動台に取り付けられ
ている。

【００２４】このように予め光導波路１には幅約３０μ
ｍ、深さ約２００μｍの溝４がダイシング等によって切
られている。この溝４内に厚さ１５μｍ程度の薄板状の
光学フィルタ３が挿入されている。この光学フィルタ３
は、波長１．３μｍ帯は通過させ波長１．５μｍ帯は反
射するバンドパスフィルタである。ここで、光学フィル
タ３をただ単に溝４内に挿入しただけの状態では、通過
光の出射は保証されるが反射光の出射は保証されない。
なぜなら図４のＹ分岐の一端から入射した光は、光学フ
ィルタを通過した場合、必ず他の一端へ向かうが、光学
フィルタで反射した場合、残る一端へ向かうかどうかは
反射した位置による。溝４内での光学フィルタ３の位置
によりこのＹ分岐から出射される反射光の損失が決まる
ことになる。このために最適位置への位置調整が必要と
なる。

【００２５】そこで、図１（ａ）に示されるように、ア
ーム５をｙ軸方向に移動させ光学フィルタ３の上端に押
し当て、座屈荷重をかける。次いで、図１（ｂ）に示さ
れるように、アーム５をｘ軸方向に移動させる。光学フ
ィルタ３は座屈によって溝４の幅方向に変形して位置が
移動する。このときＹ分岐に光を入射させ反射光をモニ
タしておく。反射光の損失が少なくなるまでアーム５を
移動させる。移動方向は逆転することが可能である。こ
れは、光学フィルタ３の下端が溝４の底部（点Ａ）に押
し付けられて固定され、そこが支点となるからである。
このようにして光学フィルタ３は図１（ｂ）の実線の位
置から破線の位置までの間で任意に最適位置に移動でき
る。

【００２６】位置調整の後、紫外線硬化型接着剤（ＵＶ
硬化型接着剤）を溝４内に注入する。なお、接着剤の注
入は位置調整の前に行っても差支えない。その後、紫外
線を約１分間照射することにより、接着剤を硬化させ
る。この紫外線照射中もアーム５によって光学フィルタ
３を押さえていることにより、接着剤硬化前後の位置移
動がなく、反射光の損失が増すことはない。このように
して、短時間で光学フィルタ３の固定が完了する。

【００２７】以上の位置調整及び固定方法にあっては、
一度アームをセットしたらこれを取り付け直すことなく
短時間で位置調整が完了する。これは、光学フィルタ３
の上部から座屈荷重をかけ光学フィルタ３の下部を支点
にして移動するようにしたため、一方向だけでなく逆方
向にも移動可能になったからである。また、ＵＶ硬化型
接着剤を用いることで接着剤の硬化が大幅に短縮され
た。そして、硬化中にも座屈荷重を維持することで接着
剤硬化前後の光学フィルタ３を不動にしたので、最適位
置が保たれ、反射光の損失が増さないので歩留まりが向
上する。

【００２８】次に、本発明による挿入方法は、図２に示
されるように、スリットを通して溝内に光学フィルタを
挿入するものである。１は光導波路、３は光学フィル
タ、４は溝、６は案内具である。光導波路１には図示し
ないがＹ分岐が形成されている。案内具６は、主に、入
射端側可動ブロック６ａ、出射端側可動ブロック６ｂ、
固定ブロック６ｃの３つの部分から構成されている。案
内具６は光導波路１とほぼ同形であり、光導波路１上に
重ねるようにして使用される。固定ブロック６ｃは光導
波路１の側部に沿って、光導波路１の入射端１ａから出
射端１ｂまで延出されている。入射端側可動ブロック６
ａ及び出射端側可動ブロック６ｂは少なくともＹ分岐の
上部を覆うようにそれぞれほぼ直方体状に形成されてお
り、両者の互いに向き合う端面間がスリット７となる。
これら端面の上肩部にはそれぞれ傾斜が形成され、これ
により受け口８が形成されている。受け口８は下方に向
かってすぼみスリット７に連なっている。入射端側可動
ブロック６ａ及び出射端側可動ブロック６ｂは固定ブロ
ック６ｃに沿ってそれぞれスライドさせることができ
る。このスライドによりスリット７の幅の調整が可能と
なる。なお、案内具６をｘｙｚ３軸の微動台に取り付け
てもよく、その場合、案内具６で光学フィルタ３の位置
調整が可能となる。

【００２９】スリット７の幅と溝４の幅との関係は、図
３に示されるように、スリット幅ｂ≦溝幅ａである。ま
た、受け口８の上方に向いた開口幅は、溝幅ａ≦開口幅
ｃの関係にある。一例を示すと、溝幅ａ＝３０μｍ、ス
リット幅ｂ＝２０μｍ、開口幅ｃ＝１ｍｍである。な
お、案内具６で位置調整する場合、スリット幅ｂはでき
る限り光学フィルタ３の厚さに近いのがよい。

【００３０】案内具６に紫外線を通す材質、例えば石英
ガラスを用いると、紫外線硬化型接着剤による固定の際
にも案内具６を使用できる。

【００３１】光学フィルタ３の挿入に際し、まず案内具
６を光導波路１上にあてがう。このとき案内具６の入射
端側端部からスリット７の中心までの距離と光導波路１
の入射端１ａから溝４の中心までの距離ｌとが等しくな
るようにしておく。これにより、案内具６の入射端側端
部を光導波路１の入射端１ａに揃えただけで、スリット
７の中心と溝４の中心とが一致することになる。次に、
光学フィルタ３を受け口８の上方より受け口８に入れ
る。受け口８はその開口幅ｃが溝幅ａよりも広いので光
学フィルタ３を入れやすい。受け口８に入った光学フィ
ルタ３は自然にスリット７に案内され、さらにスリット
７を通して溝４内に挿入され、図３のようになる。

【００３２】図３に示されるように、光学フィルタ３
は、その下端を溝４の底部に接し起立した状態となる。
光学フィルタ３は、ほぼ溝４の中心に位置する。これ
は、スリット７の中心と溝４の中心とが一致しており、
かつスリット幅ｂが狭いため、光学フィルタ３が溝４の
中心に挿入されたからである。このように、光導波路１
の端部から溝４の中心までの距離ｌを基準にして案内具
６の端部からスリット７の中心までの距離を決定してお
くことにより、案内具６の端部を光導波路１の端部に合
わせたとき、スリット７の中心が所定の位置に定まる。

【００３３】以上の挿入方法にあっては、受け口８を有
する案内具６を用いるので、挿入が簡単で短時間にでき
る。また、スリット７によって予め定めた位置に正確に
挿入できる。

【００３４】波長分波器にあっては、シリコンベースの
石英系導波路に方向性結合器或いはマッハツェンダＷＤ
Ｍを搭載すると、ベースと導波路部分との線膨脹率差に
より歪みが発生し、プロセス偏差が発生しやすい。その
結果、製品の歩留まりが低下する。その点、単にＹ分岐
にバンドパスフィルタを組み合わせて構成した波長分波
器は有利であり、普及が望まれる。本発明はこの種の波
長分波器の製造時間を短縮すると共に歩留まりを向上さ
せるので量産性に優れている。

【００３５】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３６】（１）光学フィルタの移動方向が反転可能
になったので、短時間で位置調整ができる。

【００３７】（２）紫外線硬化型接着剤を用いるので、
短時間で固定ができる。

【００３８】（３）接着中に光学フィルタが不動である
ため、歩留まりが向上する。

【００３９】（４）案内具を用いるので、挿入が正確か
つ簡単で短時間にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法による波長分波器の製造中の断面
図である。

【図２】本発明の方法による波長分波器の製造中の斜視
図である。

【図３】本発明の方法による波長分波器の製造中の断面
図である。

【図４】波長分波器の平面図である。

【図５】従来の方法による波長分波器の製造中の断面図
である。

【符号の説明】

１ 光導波路 ２ コア ３ 光学フィルタ ４ 溝 ５ アーム ６ 案内具 ７ スリット ８ 受け口

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路の上面に溝を切り、この溝内に
   薄板状の光学フィルタを挿入した後、この光学フィルタ
   の上端から座屈荷重をかけ、この光学フィルタの変形に
   よって溝内での位置を調整することを特徴とする光学フ
   ィルタの光導波路への挿入方法。
2. 【請求項２】 上記位置調整した光学フィルタを紫外線
   硬化型接着剤で固定することを特徴とする請求項１記載
   の光学フィルタの光導波路への挿入方法。
3. 【請求項３】 光導波路の上面に切られた溝内に薄板状
   の光学フィルタを挿入する装置において、この光学フィ
   ルタの上端に接しこの光学フィルタに座屈荷重をかける
   アームを設け、このアームをｘｙｚ３軸の微動台に取り
   付け、このアームを水平移動させて上記光学フィルタの
   変形による溝内での位置を調整するようにしたことを特
   徴とする光学フィルタの光導波路への挿入装置。
4. 【請求項４】 光導波路の上面に溝を切り、この溝内に
   薄板状の光学フィルタを挿入する方法において、上記光
   導波路上の所定の位置に上記光学フィルタを通すための
   スリットを有する案内具をあてがい、この案内具のスリ
   ットを通して上記溝内に上記光学フィルタを挿入するこ
   とを特徴とする光学フィルタの光導波路への挿入方法。
5. 【請求項５】 光導波路の上面に切られた溝内に薄板状
   の光学フィルタを挿入する装置において、上記光学フィ
   ルタを通すためのスリットを有し上記光導波路上を移動
   可能な案内具を設け、このスリットの幅を上記溝幅より
   も狭くしたことを特徴とする光学フィルタの光導波路へ
   の挿入装置。
6. 【請求項６】 上記案内具は、そのスリットに平行な端
   部からスリットの中心までの距離と上記光導波路の端部
   から上記溝の中心までの距離との差が上記溝幅の半分以
   下になるよう形成されることを特徴とする請求項５記載
   の光学フィルタの光導波路への挿入装置。
7. 【請求項７】 上記案内具は、スリットの上部に、上方
   へ向けて上記溝幅よりも広く開口し下方では上記スリッ
   ト幅まですぼんだ受け口を有することを特徴とする請求
   項５または６記載の光学フィルタの光導波路への挿入装
   置。