JPS63244005A

JPS63244005A - 光学装置

Info

Publication number: JPS63244005A
Application number: JP7853087A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Yoshinaga; 吉永　彰俊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、光通信で用いる光学装置に係わり、特に光学
部品をガラス基板上に位置決めして保持した光学装置に
関する。

（従来の技術）近年、光通信で用いる光学装置は、低コスト化のために
、これを構成する光学部品をできるだけ調整箇所を少な
く、且つ半田接着のように金属固定する方法で組立てる
方式が検討され、一部実用化されている。上記方式の一
つに、エツチング加工した感光性ガラス基板や機械加工
したガラス基板等を用いて、本基板上に光学部品を無調
整で位置決めし、これらを半田により固定する方法があ
る。このうち、例えば感光性ガラス基板は、紫外線露光
用のマスクとして高精度のものを用いれば、位置決め用
の所定の形状を高精度に加工できる特長を有しており、
一部側用されている。

第１１図は従来の光学装置を示す概略構成図であり、１
は位置決め用ガラス基板、２．３．４は各種コリメータ
、５は光ファイバ、６はプリズム、７は干渉膜フィルタ
を示している。この装置では、光ファイバ５からコリメ
ータ４に導びかれた波長λ１の光は、プリズム６及び干
渉膜フィルタ７により反射され、コリメータ３に導かれ
る。また、コリメータ２からの波長λ２の光は、プリズ
ム６及び干渉膜フィルタ７を透過してコリメータ４に導
かれる。これにより、光合分波器が実現されている。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、従来のガラス基板を用いた場合、高１
度の位置決めはできるものの、迷光対策が必ずしも十分
ではなく、漏話が生じる虞れがある。例えば、コリメー
タ２から出射光は、コリメータ４の光フアイバ５内には
多くは結合せず、ガラス基板１内の散乱光となる。そし
てこの散乱光は、コリメータ３内の受光素子等に入射し
、これが寓話発生の要因となる。また、上記散乱光の影
響をなくすには、ガラス基板１の所定の部分に光吸収性
部材を塗布しなければならず、その作業が非常に面倒で
あった。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように、従来技術による化学切削或いは機械切削
したガラス基板を用いた光学装置では、ガラス基板内で
散乱された光が受光素子に漏れ込み、漏話の要因となる
問題があり、さらにこれを簡易に解決する手段はなかっ
た。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、構成の複雑化を招くことなく、さらに
面倒な作業を要することなく、漏話の発生要因となる散
乱光を低減することができ、信頼性及び特性の向上をは
かり得る光学装置を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、使用する。ガラス基板を着色或いは該
基板に遷移金属イオンを含ませる等して、漏話の発生要
因である散乱光の低減をはかることにある。

即ち本発明は、化学切削或いは機械切削により加工され
たガラス基板と、このガラス基板に位置決めして保持さ
れる光学部品とを具備した光学装置において、ガラス基
板にγ線等の電磁波を照射したり、ガラス基板を遷移金
属イオンを含ませた組成とする等により、前記ガラス基
板自体に使用する波長の光に対して遮光性を持たせるよ
うにしたものである。

（作用）本発明によれば、ガラスを化学切削或いは機械切削によ
り加工した後、γ線等の電磁波を照射することにより、
ガラス基板は着色される。このため、光回路部品内で発
生し、所定の光路以外を通過する散乱光はガラス基板で
吸収されることになる。また、ガラス基板を遷移金属イ
オンを０．２〜３重量％含む組成とすることにより、光
回路部品内で発生し、所定の光路以外を通過する散乱光
は、遷移金属イオンによって吸収されることになる。

ここで、ガラスにγ線等の電磁波を照射すると、第２図
に示す如き光吸収バンドを示す。この光吸収は、照射す
る電磁波の線量に依存し、線量が大きい程吸収が大きく
なる。即ち、光回路部品で使用する波長に対し、必要な
吸収を生じさせるだけの線量で照射すれば、迷光の要因
となる散乱光を吸取させることができ、これにより漏話
の小さい光学装置を実現することが可能となる。また、
ガラスに遷移金属イオンを添加すると、第５図に示す如
く遷移金属イオン特有の吸収バンドを示す。

光回路部品で使用する波長により適切な遷移金属イオン
を選択し添加すれば、迷光の吸収材料となり、これによ
り漏話の小さい光学装置を実現することが可能となる。

なお、遷移金属イオンを添加すると他の波長領域でも吸
収が増大するが、特に感光性ガラスを使用する場合では
、加工の際露光する紫外波長領域での吸収は小さく、露
光の障害となることはなく、また遷移金属イオンを３重
量％程度添加しても、露光後の熱処理による結晶化には
影響は及ぼさないので、加工に支障を来たすことはない
。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光学装置を示す
概略構成図であり、１．３μ乳と１．５５μｍの２波の
光合分波器を構成した例である。図中１１はエツチング
加工により所定の形状１寸法に作成したガラス基板であ
り、このガラス基板１１にはコバルト（６０）のγ線を
、線量率１×１０８レントゲン／時間で、合計１Ｘ１０
’レントゲン照射した。１Ｘ１０’レントゲン照射した
ガラスの吸収係数は、第２図に示す如り１．３μｍ、　
１．５５μｍで８ｄＢ／履であり、散乱光（迷光）の殆
ど全てを吸収することができる。

ガラス基板１１上にレンズ付きＬＥＤコリメータ１２．
レンズ付きＡＰＤコリメータ１３及びレンズ付き光フア
イバコリメータ１４を設置され、さらに上記コリメータ
１２．１３．１４の間には合分波用プリズム１６及び干
渉膜フィルタ１７が設置され、これにより光合分波器が
作製されている。

なお、この光合分波器は、光ファイバ１５から光フアイ
バコリメータ１４に導入された波長λ１の光は、プリズ
ム１６及び干渉膜フィルタ１７により反射してレンズ付
きＡＰＤコリメータ１３に導かれる。また、レンズ付き
ＬＥＤコリメータ１２からの波長λ２の光は、プリズム
１６及び干渉膜フィルタ１７を透過して光フアイバコリ
メータ１４に導かれるものとなっている。

かくして構成された本ＩＩＩは、ガラス基板１１が１．
３μｍ及び１．５μ７ＦＬの光に対し８　ｄ　Ｂ　／　
ｗａと大きな吸収係数を有しているので、コリメータ１
２、〜，１４、プリズム１６及び干渉膜フィルタ１７等
からなる光回路部品内で発生し所定の光路以外を通過す
る散乱光、即ち迷光の殆ど全てをガラス基板１１で吸収
することができる。従って、漏話の小さい光合分波器を
実現することができる。

また、ガラス基板１１の所定部分に光吸収部材を塗布す
る等の面倒な作業を要することなく、基板全体にγ線を
照射するのみの簡易な工程で実現することができる。

なお、この実施例では電磁波としてγ線を使用したが、
紫外線や電子線等の他の電磁波を使用することも可能で
ある。さらに、電磁波の照射量は、使用する波長に対し
てガラス基板の吸収係数が十分大きくなるように選択す
ればよい。また、ガラス基板を加工する手段としては、
化学切削に限らず機械切削を利用してもよい。

第３図は本発明の第２の実施例を示す概略構成図である
。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した第１の実施例と異なる点は、
ガラス基板内に導光用光ファイバを配置したことにある
。ガラス基板１１上に、ダイシングマシーンで必要な溝
を形成した後、先の実施例と同様、コバルト（６０）の
γ線を線量率１×１０８レントゲン／時間で、合計Ｉ　
Ｘ　１０９レントゲン照射した。その後、加工溝内に導
光用光フフイパ３１，３２．３３及び干渉膜フィルタ１
７を設置し、さらにレンズ付きＬＥＤコリメータ１２、
レンズ付きＡＰＤコリメータ１３及び光ファイバ１５を
設置し、光合分波器を作製した。

このような構成であっても、ガラス基板１１の着色によ
り散乱光の影響を少なくすることができ、先の実施例と
同様の効果が得られる。

第４図は本発明の第３の実施例を示す概略構成図である
。なお、第３図と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。

この実施例は、迷光対策としてガラス基板を着色する代
りに、導光用光ファイバの側面を、使用する波長の光を
吸収する有機物質で被覆したものである。所定の形状に
エツチング加工した感光性ガラス基板１１上に、先の第
２の実施例と同様に、導光用光ファイバ３１，３２．３
３及び干渉膜フィルタ１７を無調整で位置決めし、その
後これらを黒色のエポキシ系樹脂接着剤４０で基板１１
上に固定した。次いで、発光素子が内蔵されたレンズ付
きコリメータ１２．受光素子が内蔵されたレンズ付きコ
リメータ１３及び伝送用光ファイバ１５を、それぞれ導
光用光ファイバ３１．３２゜３３と位置合わせを行った
のち固定して、光合分波器を作製した。

このように構成された装置にあっては、光ファイバ３１
．３２．３３の側面に使用する波長の光を吸収する有機
物質が覆われているので、ガラス基板１１内で散乱され
た光は、光ファイバ３１゜３２．３３内に入ることはな
く、また光ファイバのクラッドを伝わる光は有機物質に
より吸収されるので、漏話の小さい元号分波器を実現す
ることができる。従って、先の実施例と同様の効果が得
られる。

次に、本発明の第４の実施例について説明する。

この実施例は、前記第１の実施例の改良で、γ線の照射
の代りにガラス基板として、０．２〜３重量％の遷移金
属イオンを含む組成のものを用いたことにある。即ち、
コバルトイオンを０．８重量％含んだ通常の窓用ガラス
板を、露光・熱処理の後、ダイシングマシーンで必要な
溝を形成してガラス基板１１を作製した。この基板１１
上に先の第１の実施例と同様に各種コリメータ１２，１
３゜１４、プリズム１６及び干渉膜フィルタ１７等を設
置して、光合分波器を作製した。

ここで、ガラスに遷移金属イオンを添加すると、第５図
に示す如く、遷移金属特有の吸収バンドを示す。なお、
第５図は遷移金属イオンを０．８重量％含ませた時の特
性図である。光回路部品で使用する波長により適切な遷
移金属イオンを選択すれば、迷光の吸収材となり、漏話
を小さくすることができる。なお、遷移金属イオンを添
加すると、他の波長域でも吸収が増大するが、特に感光
性ガラスを使用する場合では、加工の際露光する紫外波
長領域での吸収は小さく、露光の障害となることはなく
、また遷移金属イオンを３重量％程度添加しても、露光
後の熱！ｌ理による結晶化には影響を及ぼさないので加
工に支障を来たすことはない。

従って本実施例によれば、第５図から明らかなように、
コバルトイオンを０．８重量％添加するこトニより、１
．３μｍ、　１．５５μｍで１０ｄＢ／ａｍ程度の吸収
係数となり、殆ど全ての遮光を吸収することができる。

従って、先の第１の実施例と同様の効果が得られる。

ここで、第４の実施例では遷移金属イオンとしてコバル
トイオンを用いたが、これの代りにニッケルイオン、銅
イオン、或いはこれらの少なくとも１種を用いることが
可能である。ざらに、添加量は０．３〜３！量％の範囲
で、適宜選択すればよい。

なお、上記各実施例で用いた干渉膜フィルタ１７として
は、ガラスも含めたその厚みが０．２５ａｍ以下で複数
の干渉膜が一体化されたものであり、且つ両端がガラス
で各端部のガラス厚が略同じものを用いればよい。この
干渉膜フィルタ１７の製造工程としては、 ■　０．２５厘以上のガラス板上に干渉膜フィルタを蒸
着したのち、 ■　基板と同じ材質のガラス板を干渉膜を中心に貼り合
わせ、 ■　貼り合わせたガラス板を０．１μｍ以下の厚みまで
研磨し、 ■　さらに、０．２５ａｓ＋以上のガラス基土に干渉膜
フィルタを蒸着したものを、干渉膜側で貼り合わせ、■
　しかるのち、ガラスを０．１ａｍ＋以下の厚さまで研
磨し、 ■　必要に応じて■■の工程を繰返した後、他端のガラ
スを０．１ｍ１ＩＪ：Ｊ、下に研磨すればよい。

上記のように複数の干渉膜が一体化された干渉膜フィル
タは、その両端のガラス厚が略同じであるため、干渉膜
とガラスとの線膨張係数が異なっても反ることはない。

また、反りの小さい厚みを有するガラス基板上に、干渉
膜を蒸着させた後の貼り合わせ、研磨の繰返し工程で、
反ることがなくＷＪｉ！されるので、その反りのない干
渉膜フィルタを実現することができる。

干渉膜フィルタの具体的製造工程としては、第６図（ａ
）〜（ｆ）に示すようにすればよい。この工程では、ｏ
、４ａｍ厚さのＢＫづガラス５１に、ＳｉＯ２とＴ　ｉ
　０２を交互に蒸着法により積層させて干渉１１１６）
を形成したものに、ＢＫづガラス５２を貼り合わせ、し
かる後ガラス５２を０．０５ｍ１の厚さまで研磨した。

さらに、この上に干渉膜６２を形成したガラス５３を貼
り合わせ、ガラス５３を０．０５Ｍの厚さまで研磨した
。その後、ガラス５１も０．０５ｍ５＋の厚さまで研磨
して全体の厚さで０、１５．の干渉膜フィルタを実現し
た。

また、干渉膜フィルタの他の例として、漏話減衰量を向
上させるための２つの干渉膜と、所定の波長のみを反射
させるための１つの干渉膜、計３つの干渉膜を重ねても
よい。第６図の干渉膜フィルタの上にざらに干渉膜が蒸
着されたガラスを貼り合わせたのち、両端のガラスをそ
れぞれ０．０５Ｍｍの厚さまで研磨して、全体の厚さで
０．２履の干渉膜フィルタを実現してもよい。このよう
な干渉膜フィルタは、複数の干渉膜が一体化されている
にも拘らず、薄くても反りがなく良好な平面度を有する
。

また、光回路部品を局所加熱してメタル固定する場合に
は、第７図に示すヒータを用いればよい。

このヒータは、ニクロム線７１の外周部に部分的にガラ
ス質７２が付着されたものである。ガラス質７２には線
膨張係数が９２ｘ１０−　’　／’Ｃの半田ガラスを用
いた。

このヒータの形成工程としては、次のようにした。まず
、第８図（ａ）に示す如く、容５ｉ８３中に収容された
分散液８２内に、ガラスを付着させるべきヒータ線８１
と白金電極８０を浸漬させ、両者の闇に電圧を印加した
。分散液８２は、イソプロピルアルコールが主成分で、
これに少量の硝酸イツトリウムと硝酸マグネシウムを添
加し、１０μｍ以下の粒径半田ガラスを分散させたもの
である。白金電橋８０１１１１を＋、ヒータ線８１側を
−として、両者間に２５０■の電圧を印加した。

このようにしてガラス微粉末をヒータ線８１上に堆積さ
せた後、第８図（ｂ）に示す如くヒータ線８１に電流を
流し加熱することにより、堆積させたガラス微粉末８４
をガラス化した。

第９図は上記ヒータ線を曲げ加工してヒータを構成した
例を示す図である。（ａ）で１重に巻いたもので、（ｂ
）は場所的に効率を上げるために多重に巻いたものであ
る。このようなヒータ線は、曲げ加工してもヒータ線上
のガラスは剥離することもなく、例えば導体上に巻いて
も、導体とヒータ、それにヒータ同志が接触してショー
トすることはない。

第１０図は第９図のヒータを導体で形成されている部品
９２に巻き、部品９１と半田固定した例を示す図である
。部品９１には発光素子或いは受光素子が内蔵されてお
り、部品９１内の温度上昇は極力抑える必要がある。第
１０図では半田固定されるべき部分を予め半田メッキし
ておき、部品９２上に第９図のヒータを巻付け、まず部
品９２上の半田を溶解させ、その後これを部品９１と接
触させ、部品９１の半田を瞬時に溶解させ、両方の部品
９１．９２を半田固定する。このようにして半田固定す
ることにより、部品９１の温度上昇を小さく抑えること
ができる。

上記のヒータ線は、その外周部がガラス等の絶縁性で耐
熱性の無機化合物により被覆されている構成となってい
るため、ショートが生じることはなく、また被覆は１０
〜９５％の外周面のみであるため、曲げ加工等の加工に
よっても絶縁物が剥離しない。また、ヒータ線の外周部
全面に絶縁物を被覆する場合には、ヒータ線材と絶縁物
の線膨張係数は非常に近いものでなければ、線膨張係数
の差に基づき絶縁物が剥離するが、ヒータ線の外周部が
局部的に被覆されている場合には、その制約が小さくな
り、線膨張係数の差は２０Ｘ１０−７　／”Ｃ以下であ
れば十分である。従って、ヒータ線材と絶縁物との組合
わせの自由度が大きくなる。また、電着法によりガラス
等の微粉末をヒータ線の外周に堆積させた後、ヒータ線
に電流を流すことによっても可能であるため、非常に簡
便な方法で製造することができる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、電磁波の照射や遷
移金属イオンの添加等により、ガラス基板自体に使用す
る光に対して遮光性持たせることができる。従って、構
成の複雑化を招くことなく、さらに面倒な作業を要する
ことなく、漏話の発生要因となる散乱光をなくすことが
でき、信頼性及び特性の向上をはかり得る光学装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光学装置を示す
概略構成図、第２図は波長に対する吸収損失を示す特性
図、第３図は本発明の第２の実施例を示す概略構成図、
第４図は本発明の第３の実施例を示す概略構成図、第５
図は本発明の第４の実施例を説明するためのもので波長
に対する吸収係数を示す特性図、第６図は本発明に用い
た干渉膜フィルタの製造工程を示す断面図、第７図は半
田付けに用いたヒータ線の構造を示す斜視図、第８図は
上記ヒータ線の製造工程を示す模式図、第９図は上記ヒ
ータ線を巻装して構成したヒータを示す斜視図、第１０
図は上記ヒータを用いた光学部品の接着法を説明するた
めの図、第１１図は従来の光学装置を示す概略構成図で
ある。１１・・・位置決め用ガラス基板、１２・・・レンズ付
きＬＥＤコリメータ、１３・・・レンズ付きＡＰＤコリ
メータ、１４・・・光フアイバコリメータ、１５・・・
光フ？イパ、１６・・・プリズム、７７・・・干渉膜フ
ィルタ、３１，３２，３３・・・導光用光ファイバ、４
０・・・樹脂接着材。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第３図第２図第４図第　５　図第６図第８図第１０図第　１１　　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学切削或いは機械切削により加工されたガラス
基板と、このガラス基板に位置決めして保持される光学
部品とを具備した光学装置において、前記ガラス基板は
使用する光に対して遮光性を有するものであることを特
徴とする光学装置。
（２）前記ガラス基板は、電磁波の照射により着色され
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
学装置。
（３）前記電磁波は、γ線であることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の光学装置。
（４）前記ガラス基板は、０．２〜３重量％の遷移金属
イオンを含む組成であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光学装置。
（５）前記遷移金属イオンは、コバルトイオン、ニッケ
ルイオン及び銅イオンのうちの少なくとも１種であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光学装置。
（６）前記光学部品は光ファイバであり、この光ファイ
バの側面が使用する波長の光を吸収する有機物質で覆わ
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
光学装置。