光部品及びその製造方法並びに光通信モジュール
【課題】接続される光素子を交換可能とした光部品
【解決手段】プレート1p上に、フィルム状の透明部材10と、波長選択性ミラー20、レセプタクル15a及び15bを配置し(3.A)、シリコンゴム枠2srで４面を囲い(3.B)、光硬化性樹脂液40を充填する(3.C)。コネクタ16a、16bをそれぞれに接続した光ファイバ30a、30bを用いて、硬化光を光硬化性樹脂液40に照射する(3.D)。硬化物41が波長選択性ミラー20を分岐点として、フィルム状の透明部材10並びにレセプタクル15a及び15bを接合する(3.E)。未硬化の光硬化性樹脂液40を除去し(3.F)、光硬化性樹脂液45から成るクラッド材を充填し、光硬化させ、クラッド45cを形成する(3.G)。波長選択性ミラー20を分岐点としたコア41により、フィルム状の透明部材10、レセプタクル15a及び15bが接合され、クラッド45cにより覆われた、光部品200が得られる(3.H)。
【解決手段】プレート1p上に、フィルム状の透明部材10と、波長選択性ミラー20、レセプタクル15a及び15bを配置し(3.A)、シリコンゴム枠2srで４面を囲い(3.B)、光硬化性樹脂液40を充填する(3.C)。コネクタ16a、16bをそれぞれに接続した光ファイバ30a、30bを用いて、硬化光を光硬化性樹脂液40に照射する(3.D)。硬化物41が波長選択性ミラー20を分岐点として、フィルム状の透明部材10並びにレセプタクル15a及び15bを接合する(3.E)。未硬化の光硬化性樹脂液40を除去し(3.F)、光硬化性樹脂液45から成るクラッド材を充填し、光硬化させ、クラッド45cを形成する(3.G)。波長選択性ミラー20を分岐点としたコア41により、フィルム状の透明部材10、レセプタクル15a及び15bが接合され、クラッド45cにより覆われた、光部品200が得られる(3.H)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本願出願人らによる、自己形成光導波路に関する。自己形成光導波路とは、未硬化の光硬化性樹脂に硬化光を照射し、硬化物により硬化光が集光されることで自己形成的に軸状に硬化物を得てコアとした光導波路である。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人らは、液状の未硬化の光硬化性樹脂（以下、単に光硬化性樹脂液と言う）を充填した透明筐体に光ファイバを挿入し、当該光ファイバから光硬化性樹脂液に硬化光を照射して、軸状のコアを形成する技術を開発し、多数報告している。これらは、完成品としては、透明筐体に光ファイバが挿入され、形成されたコアと、それを覆うクラッドとが当該透明筐体内部に保持されるものを基本としている。形成されたコア端に、例えば受発光素子（受光素子及び発光素子を包括的に言うもの。以下同じ）を結合させれば、光ファイバを介して光通信が可能である。本願出願人らは、コア形成の際にミラー、ハーフミラー、波長選択性ミラー（フィルタ、例えば所望に設計された誘電体多層膜）に向けてコアを成長させることで、ミラーによる９０度屈曲したコアや、分岐コアを有し、複数個の受発光素子と結合させた、光ファイバとの複数波長による光通信モジュールについても報告している。
【０００３】
一方、上記構成では、透明筐体と内部に保持されるクラッド及びコアとの膨張率の差による、高温高湿下におけるコアの断裂又はコア端の透明筐体及び光ファイバ端からの剥離が問題であるとして、下記特許文献１による解決方法が報告されている。特許文献１に記載の技術は、従来、透明筐体中にコア形成用の光硬化性樹脂液を保持して光ファイバ端から所望の透明筐体面までコアを形成した点を改め、コア形成用の光硬化性樹脂液を適当な保持部材中に保持し、光ファイバ端から受発光素子までコアを形成するものである。これにより、光ファイバ端からコアにより接続された受発光素子までを、コア形成用の保持部材から取り外して、例えば洗浄の後、それら全体をクラッド材で覆い、例えば硬化させる。これにより、透明筐体を用いないで光通信モジュールが形成されるので、膨張率の差の問題は解消される。コアが光ファイバ端や受発光素子から剥離する可能性は小さいので、高温高湿下でも使用に耐えうる光通信モジュールを構成できる。
【０００４】
特許文献１の技術の概略を図５．Ａに示す。光硬化性樹脂液４０を配置するための領域２を有する型１に、光ファイバ３０、波長選択性ミラー２０、受発光素子５０ａ及び５０ｂを配置させる。型１における各部材の配置は次の通りである。光ファイバ３０は外部から挿入され、少なくともそのコア３０ｃの端面３０ｃｆが、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液４０に接する。波長選択性ミラー２０は、形成されるコアの分岐点となる部分が、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液４０に接する。受発光素子５０ａ及び５０ｂは、少なくともその受光面全体又は発光面全体が、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液４０に接する。このように配置された後、光ファイバ３０の他端に硬化光を導入すると、コア３０ｃの端面３０ｃｆから型１の領域２内部で光硬化性樹脂液４０に対して硬化光が放射される。これにより、自己形成的に、軸状のコア４１が成長する。
【特許文献１】特開２００５−３４７４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、光ファイバから所望の受発光素子までを、透明筐体を介さずにコアで接続できる。しかし逆に言えば、樹脂の対流、重力などにより設計された位置でコアが形成されず、受発光素子とコアとの位置ずれ（光軸のずれ）が生じたとしても、容易には、或いは全く、修正することができないという問題がある。図５．Ｂは、波長選択性ミラー２０で反射した硬化光により形成されるコア４１ａや、波長選択性ミラー２０を透過した硬化光により形成されるコア４１ｂが、各々、所望の光軸方向から時計回りにずれて成長する場合を示している。このような光軸ずれが生じると、受発光素子５０ａ及び５０ｂと、コア４１ａ及び４１ｂとの光結合損失が生じることが理解できる。受発光素子５０ａとコア４１ａとは接合しており、当該接合部を破壊しなければ光軸ずれを解消できない。受発光素子５０ｂとコア４１ｂについても同様である。また、一旦作製された光通信モジュールの受発光素子に故障が生じたとしても、交換は容易にはできないという問題もある。
【０００６】
そこで本発明者らは上記の課題について検討し、全く新しい構成の光部品を着想した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、自己形成的に光硬化性樹脂を硬化させたコアを有し、コア端の少なくとも一つが、コアの光軸に垂直方向に広がりを有し、且つ少なくとも所定の波長光に対して実質的に透明な部材と接合されて、他の光部品と光結合可能なチャネルを形成しており、コアの各コア端に接続された各部材は、コアを介して拘束されている他は互いに機械的接触無く独立しており、コアの各コア端に接続された各部材同士は、コア以外の部材と接触していないことを特徴とする光部品である。
本発明において「透明部材」とは、例えば剛性の無い透明フィルム、剛性を有する透明板、レンズ、所定帯域にのみ透明である光選択フィルタ、或いはそれら透明フィルム、透明板、波長選択性フィルタ又はレンズを有し、他の光部品と接続可能に治具を設けたコネクタ又はいわゆるコネクタレセプタクルを含むものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光部品のコアを、クラッド材で覆った構成を有し、コアの各コア端に接続された各部材同士は、コア及びクラッド材以外の部材と接触していないことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、コアはハーフミラー又は波長選択性ミラーを分岐点とする分岐を有していることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、光ファイバコネクタを接続するためのレセプタクルがコアの少なくとも１端に接続されていることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、チャネル、又は複数個のチャネルの少なくとも１箇所に受光素子及び／又は発光素子が結合された構成を有する光通信モジュールである。
【０００９】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光部品の製造方法において、コアを形成するための未硬化の液状の光硬化性樹脂に対して、透明な部材及び／又はレセプタクルを介して硬化光を導入することを特徴とする光部品の製造方法である。
請求項７に係る発明は、更に、未硬化の液状の光硬化性樹脂に直接接触した光ファイバ端からも硬化光を導入することを特徴とする。
請求項８に係る発明は、硬化光は、合計２箇所以上から導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
自己形成光導波路に接続される受発光素子その他の光部品を交換可能とするためには、コア端に、それら受発光素子その他の光部品に光結合可能な部材と接合していれば良い。この際、各コア端の部材が例えば透明筐体のような連続した部材であると、特許文献１に記載された従来の問題点が発生する。そこで適当な大きさの、各コア端が独立しているような透明部材を用いる。これにより、透明筐体を用いた場合の例えば温度変化その他による透明筐体からのコアの分離の問題は生じない。また、各コア端の透明部材を介して光結合させる受発光素子その他の光部品は、公知の技術で所望に交換可能に結合される。受発光素子その他の光部品を光結合させる際、光軸合わせは容易である。また、受発光素子その他の光部品に故障が生じた場合、公知の技術で所望に交換可能となる。
【００１１】
コアのみの構成では、言わば肉の無い骨格状であって使用時の耐性に乏しいので、クラッド材で覆うようにすると良い。この際も、「筐体」に対して受発光素子その他の光部品や、コアや分岐点がある場合のハーフミラーや波長選択性ミラーが拘束されると、特許文献１に記載された従来の問題点が発生する。そこで、それら光部品等は、コアとクラッド材以外には直接接触しないようにし、クラッド材を何らかの筐体等で支持する構成とすると良い。或いはクラッド材により十分な強度が得られるのであれば、筐体は必要ない。
【００１２】
透明部材を有する光部品のコアを自己形成的に硬化させる際、当該透明部材から硬化光を導入可能であり、これにより、少なくとも当該導入部である透明部材との接合点におけるコア光軸を設計位置とすることが容易となる。また、複数箇所から硬化光を導入すると、いわゆる光はんだ効果により、硬化物が一体化する際、お互いに光軸のずれを補償するように接続される。これによりコアの分岐点その他での光伝送損失を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に用いる光硬化性樹脂液は、入手可能な任意のものを適用できる。硬化機構も、ラジカル重合、カチオン重合其の他任意である。硬化光は一般的にはレーザ光が好ましい。レーザの波長と強度で、光硬化性樹脂液の硬化速度を調整すると良い。尚、光硬化開始剤（光重合開始剤）は光硬化性樹脂液とレーザの波長に応じ、入手可能な任意のものを適用できる。これらについては、本願出願人が共願人である例えば特開２００４−１４９５７９に次のものが列挙されている。
【００１４】
構造単位中にフェニル基等の芳香族環を一つ以上含んだものが高屈折率、脂肪族系のみからなる場合は低屈折率となる。屈折率を下げるために構造単位中の水素の一部をフッ素に置換したものであっても良い。
脂肪族系としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコール。
芳香族系としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＦ、ノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物等。
これら、あるいはこれらから任意に１種乃至複数種選択された多価アルコールのオリゴマー（ポリエーテル）の構造を有する比較的低分子（分子量３０００程度以下）骨格に、反応基として次の官能基等を導入したもの。
〔ラジカル重合性材料〕
ラジカル重合可能なアクリロイル基等のエチレン性不飽和反応性基を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する光重合性モノマー及び／又はオリゴマー。エチレン性不飽和反応性基を有するものの例としては、（メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステル等の共役酸エステルを挙げることができる。
〔カチオン重合性材料〕
カチオン重合可能なオキシラン環（エポキシド）、オキセタン環等の反応性エーテル構造を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する、光重合性のモノマー及び／又はオリゴマー。オキシラン環（エポキシド）としては、オキシラニル基の他、3,4-エポキシシクロヘキシル基なども含まれる。またオキセタン環とは、４員環構造のエーテルである。
【００１５】
〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るラジカル重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン類、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン及びN,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン及び2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン及び4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、並びに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。尚、ラジカル重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
〔カチオン重合開始剤〕
カチオン重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るカチオン重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、チオピリニウム塩が挙げられるが、熱的に比較的安定であるジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p-アニシル)ヨードニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムなどの芳香族ヨードニウム塩、ジフェニルスルホニウム、ジトリルスルホニウム、フェニル(p-アニシル)スルホニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)スルホニウム、ビス(p-クロロフェニル)スルホニウムなどの芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤が好ましい。芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤を使用する場合、アニオンとしてはBF4-、AsF6-、SbF6-、PF6-、B(C6F5)4-などが挙げられる。尚、カチオン重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
【００１６】
透明部材は、少なくとも所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である部材であれば、任意のものを選択できる。実質的に透明とは、当該所望の波長又は波長帯域の光に対して透過率が６６％以上が好ましい。透過率は８０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上である。但し波長選択性フィルタ（剛性のあるもの又はないもの）の場合は、他の波長帯域を遮断することに重きを置く場合は、最大透過率を与える所望の波長又は波長帯域の光に対して透過率が６６％未満でも構わない。
【００１７】
コネクタ又はコネクタレセプタクルとしては、以下では光ファイバコネクタに対するレセプタクルを例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、何らかのコネクタの一部をなし、自己形成光導波路であるコアに接続された部分が少なくとも所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である部材であるような任意のコネクタ又はコネクタレセプタクルを用いうる。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の具体的な第１の実施例に係る光部品１００及び光通信モジュール１００Ｍの製造方法を示す工程図である。本発明の本質を説明するため、本実施例及び実施例２においては工程を概念的に説明する。
【００１９】
まず、図１．Ａのように、光硬化性樹脂液４０を配置するための直方体状の領域２を有する型１を用意し、板状の透明部材１０ａ及び１０ｂを領域２の奥面２Ｅと右面２Ｒに密着させる。また、領域２の左面２Ｌから光ファイバ３０を挿入し、コア３０ｃの端面３０ｃｆを透明部材１０ｂに相対させる。また、波長選択性ミラー２０を、図１．Ａのように奥面２Ｅと右面２Ｒの二等分面に平行に配置する。こうして、光硬化性樹脂液４０を直方体状の領域２に充填し、光ファイバ３０の他端から硬化光を導入してコア３０ｃの端面３０ｃｆから硬化物４１を軸状に形成し、成長させる。硬化物４１はコア３０ｃの端面３０ｃｆから、硬化光の方向に成長し、波長選択性ミラー２０で分岐４１ａ及び４１ｂを形成し、各々板状の透明部材１０ａ及び１０ｂに向かって成長する（図１．Ｂ）。こうして、領域２を有する型１をはずし、未硬化の光硬化性樹脂液４０を除去すると、硬化物である４１、４１ａ及び４１ｂから成るコアと、それらの集合点（コアの分岐点）に位置する波長選択性ミラー２０、コアの分岐４１ａに接続された板状の透明部材１０ａ、コアの分岐４１ｂに接続された板状の透明部材１０ｂ、及び、コア４１に接続された光ファイバ３０から成る光部品１００が形成される（図１．Ｃ）。この後、板状の透明部材１０ａのコア４１ａの反対側に、コア４１ａと光軸を合わせて受発光素子５０ａを、板状の透明部材１０ｂのコア４１ｂの反対側に、コア４１ｂと光軸を合わせて受発光素子５０ｂを結合させれば、光通信モジュール１００Ｍを構成できる（図１．Ｄ）。
【００２０】
本実施例による図１．Ｃの光部品１００は、分岐を有するコア（４１、４１ａ、４１ｂ）を有し、２つのコア端に２つの板状の透明部材１０ａ及び１０ｂを有しているので、当該２つの板状の透明部材１０ａ及び１０ｂに、任意の光部品又は光素子を配置させることができる。コア４１ａ、４１ｂを仮想的に板状の透明部材１０ａ及び１０ｂ内部に延長させた場合の重なりが「チャネル」である。当該チャネルに、外部に接続する光部品、例えば受発光素子の受光面又は発光面の中心を配置すると良い。また、その際、光部品又は光素子と、コア４１ａ及び４１ｂとの光軸合わせが容易にできる。本実施例による図１．Ｄの光通信モジュール１００Ｍは、受発光素子５０ａ及び５０ｂに故障が生じたとしても、容易に交換可能である。図１．Ｃの光部品１００、図１．Ｄの光通信モジュール１００Ｍは所望のクラッド材で覆うことができる。その際、受発光素子５０ａ及び５０ｂ及び、それらを配置させるべき２つの板状の透明部材１０ａ及び１０ｂの面をクラッド材で覆わないようにできる。
【実施例２】
【００２１】
図１においては、波長選択性ミラー２０での２つの分岐４１ａ及び４１ｂが、コア４１と９０度及び０度を成さず、光軸がずれた図を示して、そのような場合でも本願発明が有効であることを示した。本実施例においては、本願発明により、全分岐が所望の方向に成長させることができることを示す。
【００２２】
図２は、本発明の具体的な第２の実施例に係る光部品１１０及び光通信モジュール１１０Ｍの製造方法を示す工程図である。まず、図２．Ａのように、光硬化性樹脂液４０を配置するための直方体状の領域２’を有する型１’を用意し、板状の透明部材１０ａ及び１０ｂを領域２’の奥面２Ｅと右面２Ｒに密着させる。ここで、本実施例の型１’が実施例１の型１と異なる点は、奥面２Ｅと右面２Ｒに密着させた板状の透明部材１０ａ及び１０ｂに対し、光ファイバ３０ａ及び３０ｂを外部から挿入して当接させることができることである。また、領域２の左面２Ｌから光ファイバ３０を挿入し、コア３０ｃの端面３０ｃｆを透明部材１０ｂに相対させる。また、波長選択性ミラー２０を、図２．Ａのように奥面２Ｅと右面２Ｒの二等分面に平行に配置する。
【００２３】
次に、光硬化性樹脂液４０を直方体状の領域２に充填し、光ファイバ３０、３０ａ及び３０ｂの他端から硬化光を導入してコア３０ｃの端面３０ｃｆ、コア３０ａｃに当接した透明部材１０ａ、コア３０ｂｃに当接した透明部材１０ｂから硬化物４１、４１ａ’及び４１ｂ’を軸状に形成し、成長させる（２．Ｂ）。硬化物４１はコア３０ｃの端面３０ｃｆから、硬化光の方向に成長し、波長選択性ミラー２０に達する。同様に、硬化物４１ａ’はコア３０ａｃから硬化光の方向に成長し、波長選択性ミラー２０に達し、硬化物４１ｂ’はコア３０ｂｃから硬化光の方向に成長し、波長選択性ミラー２０に達する。こうして、各光ファイバ３０、３０ａ及び３０ｂから導入する硬化光の強度を調整すると、ほぼ波長選択性ミラー２０付近で硬化物４１、４１ａ’及び４１ｂ’が合体するようにでき、他の方向には成長しないようにできる。この際、いわゆる光はんだの効果も利用して、波長選択性ミラー２０を透過又は反射した硬化光による硬化物を合体させることも可能である。
【００２４】
こうして、領域２’を有する型１’をはずし、未硬化の光硬化性樹脂液４０を除去すると、硬化物である４１、４１ａ’及び４１ｂ’から成るコアと、それらの集合点（コアの分岐点）に位置する波長選択性ミラー２０、コアの分岐４１ａ’に接続された板状の透明部材１０ａ、コアの分岐４１ｂ’に接続された板状の透明部材１０ｂ、及び、コア４１に接続された光ファイバ３０から成る光部品１１０が形成される（図２．Ｃ）。この後、板状の透明部材１０ａのコア４１ａ’の反対側に、コア４１ａ’と光軸を合わせて受発光素子５０ａを、板状の透明部材１０ｂのコア４１ｂ’の反対側に、コア４１ｂ’と光軸を合わせて受発光素子５０ｂを結合させれば、光通信モジュール１１０Ｍを構成できる（図２．Ｄ）。
【００２５】
本実施例の、透明部材１０ａ及び１０ｂをも介した３方向からの硬化光の導入によれば、波長選択性ミラー２０の配置ずれにより実施例１にて生じていた、コア４１、４１ａ、４１ｂの光軸のずれを解消することが可能である。また、本実施例においてもコア４１ａ’、４１ｂ’を仮想的に板状の透明部材１０ａ及び１０ｂ内部に延長させた場合の重なりが「チャネル」であるが、当該チャネルは、光ファイバ３０ａ及び３０ｂのコア３０ａｃ、３０ｂｃを仮想的に板状の透明部材１０ａ及び１０ｂ内部に延長させた場合の重なりと重なる。即ち、当該チャネルは光ファイバ３０ａ及び３０ｂのコア３０ａｃ、３０ｂｃから硬化光を照射した時に仮想的に存在していたものである。
【実施例３】
【００２６】
図３は、本発明の具体的な第３の実施例に係る光部品２００（図３．Ｈ）の製造方法を示す工程図である。本実施例においては、プレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとにより、実施例１及び２における直方体状の領域を有する型を形成する。また、本実施例においては、フィルム状の透明部材１０として、東レ製のルミラーＵ３４を、波長選択性ミラー２０として硬化光の波長４８８ｎｍにおいて５０％反射し５０％透過する誘電体多層膜を用いた。
【００２７】
図３．Ａに示すように、プレート１ｐ上に、フィルム状の透明部材１０と、波長選択性ミラー２０、光ファイバコネクタに対するレセプタクル１５ａ及び１５ｂを配置させる。図３．Ｂに示すように、シリコンゴム枠２ｓｒで、４面を囲い、光硬化性樹脂液４０を配置する直方体状の領域を形成する。尚、上面（紙面手前側）は開放しておく。フィルム状の透明部材１０、波長選択性ミラー２０、光ファイバコネクタに対するレセプタクル１５ａ及び１５ｂの配置は次の通りである。光ファイバコネクタに対するレセプタクル１５ａ及び１５ｂを光軸を一致させて向かい合わせ、それに対して４５度を成すように波長選択性ミラー２０を配置させる。レセプタクル１５ａの光軸が波長選択性ミラー２０により反射され、元の光軸から９０度の角度方向を、中心における法線とするようにフィルム状の透明部材１０を配置させる。フィルム状の透明部材１０はシリコンゴム枠２ｓｒ奥面に貼り付ける。
【００２８】
次に、光硬化性樹脂液４０をプレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとで形成された直方体状の領域内部に充填する（図３．Ｃ）。コア形成用の光硬化性樹脂液４０としては、ＥＯ変性ビスフェノールＡジアクリレートとポリプロピレングリコールジアクリレートの混合物に光重合開始剤を添加した組成物を用いた。次に、コネクタ１６ａを一端に接続した光ファイバ３０ａと、コネクタ１６ｂを一端に接続した光ファイバ３０ｂとを用意し、コネクタ１６ａをレセプタクル１５ａに、コネクタ１６ｂをレセプタクル１５ｂに結合させる。光ファイバ３０ａ及び３０ｂとしては、旭硝子製Ｌｕｃｉｎａ（コア径１２０μｍ）を用いた。こうして、光ファイバ３０ａ及び光ファイバ３０ｂの他端からアルゴンレーザによる波長４８８ｎｍの硬化光を導入し、レセプタクル１５ａ及び１５ｂを介して光硬化性樹脂液４０に照射する（図３．ＤでＬ）。光ファイバ３０ａ及び３０ｂのそれぞれに導入する硬化光の強度及び照射時間を適切にすると、軸状の硬化物４１が、波長選択性ミラー２０を分岐点として、フィルム状の透明部材１０並びにレセプタクル１５ａ及び１５ｂを接合する（図３．Ｅ）。この後、コネクタ１６ａを一端に接続した光ファイバ３０ａと、コネクタ１６ｂを一端に接続した光ファイバ３０ｂとを、各々レセプタクル１５ａ及び１５ｂから分離し、未硬化の光硬化性樹脂液４０をプレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとで形成された直方体状の領域内部から除去する（図３．Ｆ）。次に、光硬化性樹脂液４５から成るクラッド材をプレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとで形成された直方体状の領域内部に充填し、光硬化させ、硬化物（クラッド）４５ｃを形成する（図３．Ｇ）。この際、クラッド形成用の光硬化性樹脂液４５としては、ポリプロピレングリコールジアクリレートに光重合開始剤を添加した組成物を用いた。また、光硬化には紫外線ランプを用いた。こうして、プレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとをはずせば、波長選択性ミラー２０を分岐点としたコアである硬化物４１により、フィルム状の透明部材１０並びにレセプタクル１５ａ及び１５ｂが接合され、クラッドである硬化物４５ｃにより覆われた、光部品２００が得られる（図３．Ｈ）。
【００２９】
〔その他〕
本発明は基本的には筐体を有しない光部品又は光通信モジュールを特徴とするものであるが、そのような光部品又は光通信モジュールを筐体又は何らかの支持体に拘束させることは本願発明から逸脱しない。この際、例えば、次のようなことも可能である。
図４．Ａは、図１．Ｃと同様であって、実施例１に従って形成された光部品１００である。図１．Ｃにも示した通り、コア４１の光軸と分岐４１ａの光軸とは９０度を成さず、コア４１の光軸と分岐４１ｂの光軸とは一致していない。そこで例えば、１０ａ及び１０ｂとして剛性のある板状の透明部材を用いている場合はそれらを、１０ａ及び１０ｂとして剛性の無いフィルム状の透明部材を用いている場合は、分岐４１ａ及び４１ｂのそれらとの接合部付近を、図４．Ａの矢印に示す方向に移動させて（コアである分岐４１ａ及び４１ｂに力を加えて）、分岐４１ａ及び透明部材１０ａの接続部と、分岐４１ｂ及び透明部材１０ｂの接続部とを本来の位置に配置させることも可能である（図４．Ｂの光部品１００’）。この後受発光素子５０ａ及び５０ｂを当該修正された分岐４１ａ及び透明部材１０ａの接続部と、分岐４１ｂ及び透明部材１０ｂの接続部と位置合わせをすることで、設計通りの配置の光通信モジュール１００’Ｍとすることもできる（図４．Ｃ）。図４．Ｂの光部品１００’、図４．Ｃの光通信モジュール１００’Ｍはコア４１、４１ａ、４１ｂ及び／又は透明部材１０ａ及び１０ｂ更には波長選択性ミラー２０に応力が係った状態であるので、筐体等に拘束させる必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光部品１００及び光通信モジュール１００Ｍの製造方法を示す工程図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る光部品１１０及び光通信モジュール１１０Ｍの製造方法を示す工程図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る光通信モジュール２００Ｍの製造方法を示す工程図。
【図４】光部品１００を補正した光部品１００’及びそれを用いた光通信モジュール１００’Ｍの説明図。
【図５】特許文献１の技術の説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１：型
１ｐ：プレート
２：光硬化性樹脂液４０を配置する直方体状の領域
２ｓｒ：シリコンゴム枠
１０ａ、１０ｂ：板状の透明部材
１０：フィルム状の透明部材
２０：波長選択性ミラー
３０、３０ａ、３０ｂ：光ファイバ
３０ｃ、３０ａｃ、３０ｂｃ：光ファイバのコア
４０：光硬化性樹脂液
４１：光硬化性樹脂液４０の硬化物（コア）
４１ａ、４１ａ’、４１ｂ、４１ｂ’：光硬化性樹脂液４０の硬化物（コア、分岐）
４５：光硬化性樹脂液
４５ｃ：光硬化性樹脂液４５の硬化物（クラッド）
５０ａ、５０ｂ：受発光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本願出願人らによる、自己形成光導波路に関する。自己形成光導波路とは、未硬化の光硬化性樹脂に硬化光を照射し、硬化物により硬化光が集光されることで自己形成的に軸状に硬化物を得てコアとした光導波路である。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人らは、液状の未硬化の光硬化性樹脂（以下、単に光硬化性樹脂液と言う）を充填した透明筐体に光ファイバを挿入し、当該光ファイバから光硬化性樹脂液に硬化光を照射して、軸状のコアを形成する技術を開発し、多数報告している。これらは、完成品としては、透明筐体に光ファイバが挿入され、形成されたコアと、それを覆うクラッドとが当該透明筐体内部に保持されるものを基本としている。形成されたコア端に、例えば受発光素子（受光素子及び発光素子を包括的に言うもの。以下同じ）を結合させれば、光ファイバを介して光通信が可能である。本願出願人らは、コア形成の際にミラー、ハーフミラー、波長選択性ミラー（フィルタ、例えば所望に設計された誘電体多層膜）に向けてコアを成長させることで、ミラーによる９０度屈曲したコアや、分岐コアを有し、複数個の受発光素子と結合させた、光ファイバとの複数波長による光通信モジュールについても報告している。
【０００３】
一方、上記構成では、透明筐体と内部に保持されるクラッド及びコアとの膨張率の差による、高温高湿下におけるコアの断裂又はコア端の透明筐体及び光ファイバ端からの剥離が問題であるとして、下記特許文献１による解決方法が報告されている。特許文献１に記載の技術は、従来、透明筐体中にコア形成用の光硬化性樹脂液を保持して光ファイバ端から所望の透明筐体面までコアを形成した点を改め、コア形成用の光硬化性樹脂液を適当な保持部材中に保持し、光ファイバ端から受発光素子までコアを形成するものである。これにより、光ファイバ端からコアにより接続された受発光素子までを、コア形成用の保持部材から取り外して、例えば洗浄の後、それら全体をクラッド材で覆い、例えば硬化させる。これにより、透明筐体を用いないで光通信モジュールが形成されるので、膨張率の差の問題は解消される。コアが光ファイバ端や受発光素子から剥離する可能性は小さいので、高温高湿下でも使用に耐えうる光通信モジュールを構成できる。
【０００４】
特許文献１の技術の概略を図５．Ａに示す。光硬化性樹脂液４０を配置するための領域２を有する型１に、光ファイバ３０、波長選択性ミラー２０、受発光素子５０ａ及び５０ｂを配置させる。型１における各部材の配置は次の通りである。光ファイバ３０は外部から挿入され、少なくともそのコア３０ｃの端面３０ｃｆが、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液４０に接する。波長選択性ミラー２０は、形成されるコアの分岐点となる部分が、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液４０に接する。受発光素子５０ａ及び５０ｂは、少なくともその受光面全体又は発光面全体が、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液４０に接する。このように配置された後、光ファイバ３０の他端に硬化光を導入すると、コア３０ｃの端面３０ｃｆから型１の領域２内部で光硬化性樹脂液４０に対して硬化光が放射される。これにより、自己形成的に、軸状のコア４１が成長する。
【特許文献１】特開２００５−３４７４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、光ファイバから所望の受発光素子までを、透明筐体を介さずにコアで接続できる。しかし逆に言えば、樹脂の対流、重力などにより設計された位置でコアが形成されず、受発光素子とコアとの位置ずれ（光軸のずれ）が生じたとしても、容易には、或いは全く、修正することができないという問題がある。図５．Ｂは、波長選択性ミラー２０で反射した硬化光により形成されるコア４１ａや、波長選択性ミラー２０を透過した硬化光により形成されるコア４１ｂが、各々、所望の光軸方向から時計回りにずれて成長する場合を示している。このような光軸ずれが生じると、受発光素子５０ａ及び５０ｂと、コア４１ａ及び４１ｂとの光結合損失が生じることが理解できる。受発光素子５０ａとコア４１ａとは接合しており、当該接合部を破壊しなければ光軸ずれを解消できない。受発光素子５０ｂとコア４１ｂについても同様である。また、一旦作製された光通信モジュールの受発光素子に故障が生じたとしても、交換は容易にはできないという問題もある。
【０００６】
そこで本発明者らは上記の課題について検討し、全く新しい構成の光部品を着想した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、自己形成的に光硬化性樹脂を硬化させたコアを有し、コア端の少なくとも一つが、コアの光軸に垂直方向に広がりを有し、且つ少なくとも所定の波長光に対して実質的に透明な部材と接合されて、他の光部品と光結合可能なチャネルを形成しており、コアの各コア端に接続された各部材は、コアを介して拘束されている他は互いに機械的接触無く独立しており、コアの各コア端に接続された各部材同士は、コア以外の部材と接触していないことを特徴とする光部品である。
本発明において「透明部材」とは、例えば剛性の無い透明フィルム、剛性を有する透明板、レンズ、所定帯域にのみ透明である光選択フィルタ、或いはそれら透明フィルム、透明板、波長選択性フィルタ又はレンズを有し、他の光部品と接続可能に治具を設けたコネクタ又はいわゆるコネクタレセプタクルを含むものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光部品のコアを、クラッド材で覆った構成を有し、コアの各コア端に接続された各部材同士は、コア及びクラッド材以外の部材と接触していないことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、コアはハーフミラー又は波長選択性ミラーを分岐点とする分岐を有していることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、光ファイバコネクタを接続するためのレセプタクルがコアの少なくとも１端に接続されていることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、チャネル、又は複数個のチャネルの少なくとも１箇所に受光素子及び／又は発光素子が結合された構成を有する光通信モジュールである。
【０００９】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光部品の製造方法において、コアを形成するための未硬化の液状の光硬化性樹脂に対して、透明な部材及び／又はレセプタクルを介して硬化光を導入することを特徴とする光部品の製造方法である。
請求項７に係る発明は、更に、未硬化の液状の光硬化性樹脂に直接接触した光ファイバ端からも硬化光を導入することを特徴とする。
請求項８に係る発明は、硬化光は、合計２箇所以上から導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
自己形成光導波路に接続される受発光素子その他の光部品を交換可能とするためには、コア端に、それら受発光素子その他の光部品に光結合可能な部材と接合していれば良い。この際、各コア端の部材が例えば透明筐体のような連続した部材であると、特許文献１に記載された従来の問題点が発生する。そこで適当な大きさの、各コア端が独立しているような透明部材を用いる。これにより、透明筐体を用いた場合の例えば温度変化その他による透明筐体からのコアの分離の問題は生じない。また、各コア端の透明部材を介して光結合させる受発光素子その他の光部品は、公知の技術で所望に交換可能に結合される。受発光素子その他の光部品を光結合させる際、光軸合わせは容易である。また、受発光素子その他の光部品に故障が生じた場合、公知の技術で所望に交換可能となる。
【００１１】
コアのみの構成では、言わば肉の無い骨格状であって使用時の耐性に乏しいので、クラッド材で覆うようにすると良い。この際も、「筐体」に対して受発光素子その他の光部品や、コアや分岐点がある場合のハーフミラーや波長選択性ミラーが拘束されると、特許文献１に記載された従来の問題点が発生する。そこで、それら光部品等は、コアとクラッド材以外には直接接触しないようにし、クラッド材を何らかの筐体等で支持する構成とすると良い。或いはクラッド材により十分な強度が得られるのであれば、筐体は必要ない。
【００１２】
透明部材を有する光部品のコアを自己形成的に硬化させる際、当該透明部材から硬化光を導入可能であり、これにより、少なくとも当該導入部である透明部材との接合点におけるコア光軸を設計位置とすることが容易となる。また、複数箇所から硬化光を導入すると、いわゆる光はんだ効果により、硬化物が一体化する際、お互いに光軸のずれを補償するように接続される。これによりコアの分岐点その他での光伝送損失を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に用いる光硬化性樹脂液は、入手可能な任意のものを適用できる。硬化機構も、ラジカル重合、カチオン重合其の他任意である。硬化光は一般的にはレーザ光が好ましい。レーザの波長と強度で、光硬化性樹脂液の硬化速度を調整すると良い。尚、光硬化開始剤（光重合開始剤）は光硬化性樹脂液とレーザの波長に応じ、入手可能な任意のものを適用できる。これらについては、本願出願人が共願人である例えば特開２００４−１４９５７９に次のものが列挙されている。
【００１４】
構造単位中にフェニル基等の芳香族環を一つ以上含んだものが高屈折率、脂肪族系のみからなる場合は低屈折率となる。屈折率を下げるために構造単位中の水素の一部をフッ素に置換したものであっても良い。
脂肪族系としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコール。
芳香族系としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＦ、ノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物等。
これら、あるいはこれらから任意に１種乃至複数種選択された多価アルコールのオリゴマー（ポリエーテル）の構造を有する比較的低分子（分子量３０００程度以下）骨格に、反応基として次の官能基等を導入したもの。
〔ラジカル重合性材料〕
ラジカル重合可能なアクリロイル基等のエチレン性不飽和反応性基を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する光重合性モノマー及び／又はオリゴマー。エチレン性不飽和反応性基を有するものの例としては、（メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステル等の共役酸エステルを挙げることができる。
〔カチオン重合性材料〕
カチオン重合可能なオキシラン環（エポキシド）、オキセタン環等の反応性エーテル構造を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する、光重合性のモノマー及び／又はオリゴマー。オキシラン環（エポキシド）としては、オキシラニル基の他、3,4-エポキシシクロヘキシル基なども含まれる。またオキセタン環とは、４員環構造のエーテルである。
【００１５】
〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るラジカル重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン類、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン及びN,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン及び2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン及び4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、並びに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。尚、ラジカル重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
〔カチオン重合開始剤〕
カチオン重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るカチオン重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、チオピリニウム塩が挙げられるが、熱的に比較的安定であるジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p-アニシル)ヨードニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムなどの芳香族ヨードニウム塩、ジフェニルスルホニウム、ジトリルスルホニウム、フェニル(p-アニシル)スルホニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)スルホニウム、ビス(p-クロロフェニル)スルホニウムなどの芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤が好ましい。芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤を使用する場合、アニオンとしてはBF4-、AsF6-、SbF6-、PF6-、B(C6F5)4-などが挙げられる。尚、カチオン重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
【００１６】
透明部材は、少なくとも所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である部材であれば、任意のものを選択できる。実質的に透明とは、当該所望の波長又は波長帯域の光に対して透過率が６６％以上が好ましい。透過率は８０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上である。但し波長選択性フィルタ（剛性のあるもの又はないもの）の場合は、他の波長帯域を遮断することに重きを置く場合は、最大透過率を与える所望の波長又は波長帯域の光に対して透過率が６６％未満でも構わない。
【００１７】
コネクタ又はコネクタレセプタクルとしては、以下では光ファイバコネクタに対するレセプタクルを例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、何らかのコネクタの一部をなし、自己形成光導波路であるコアに接続された部分が少なくとも所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である部材であるような任意のコネクタ又はコネクタレセプタクルを用いうる。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の具体的な第１の実施例に係る光部品１００及び光通信モジュール１００Ｍの製造方法を示す工程図である。本発明の本質を説明するため、本実施例及び実施例２においては工程を概念的に説明する。
【００１９】
まず、図１．Ａのように、光硬化性樹脂液４０を配置するための直方体状の領域２を有する型１を用意し、板状の透明部材１０ａ及び１０ｂを領域２の奥面２Ｅと右面２Ｒに密着させる。また、領域２の左面２Ｌから光ファイバ３０を挿入し、コア３０ｃの端面３０ｃｆを透明部材１０ｂに相対させる。また、波長選択性ミラー２０を、図１．Ａのように奥面２Ｅと右面２Ｒの二等分面に平行に配置する。こうして、光硬化性樹脂液４０を直方体状の領域２に充填し、光ファイバ３０の他端から硬化光を導入してコア３０ｃの端面３０ｃｆから硬化物４１を軸状に形成し、成長させる。硬化物４１はコア３０ｃの端面３０ｃｆから、硬化光の方向に成長し、波長選択性ミラー２０で分岐４１ａ及び４１ｂを形成し、各々板状の透明部材１０ａ及び１０ｂに向かって成長する（図１．Ｂ）。こうして、領域２を有する型１をはずし、未硬化の光硬化性樹脂液４０を除去すると、硬化物である４１、４１ａ及び４１ｂから成るコアと、それらの集合点（コアの分岐点）に位置する波長選択性ミラー２０、コアの分岐４１ａに接続された板状の透明部材１０ａ、コアの分岐４１ｂに接続された板状の透明部材１０ｂ、及び、コア４１に接続された光ファイバ３０から成る光部品１００が形成される（図１．Ｃ）。この後、板状の透明部材１０ａのコア４１ａの反対側に、コア４１ａと光軸を合わせて受発光素子５０ａを、板状の透明部材１０ｂのコア４１ｂの反対側に、コア４１ｂと光軸を合わせて受発光素子５０ｂを結合させれば、光通信モジュール１００Ｍを構成できる（図１．Ｄ）。
【００２０】
本実施例による図１．Ｃの光部品１００は、分岐を有するコア（４１、４１ａ、４１ｂ）を有し、２つのコア端に２つの板状の透明部材１０ａ及び１０ｂを有しているので、当該２つの板状の透明部材１０ａ及び１０ｂに、任意の光部品又は光素子を配置させることができる。コア４１ａ、４１ｂを仮想的に板状の透明部材１０ａ及び１０ｂ内部に延長させた場合の重なりが「チャネル」である。当該チャネルに、外部に接続する光部品、例えば受発光素子の受光面又は発光面の中心を配置すると良い。また、その際、光部品又は光素子と、コア４１ａ及び４１ｂとの光軸合わせが容易にできる。本実施例による図１．Ｄの光通信モジュール１００Ｍは、受発光素子５０ａ及び５０ｂに故障が生じたとしても、容易に交換可能である。図１．Ｃの光部品１００、図１．Ｄの光通信モジュール１００Ｍは所望のクラッド材で覆うことができる。その際、受発光素子５０ａ及び５０ｂ及び、それらを配置させるべき２つの板状の透明部材１０ａ及び１０ｂの面をクラッド材で覆わないようにできる。
【実施例２】
【００２１】
図１においては、波長選択性ミラー２０での２つの分岐４１ａ及び４１ｂが、コア４１と９０度及び０度を成さず、光軸がずれた図を示して、そのような場合でも本願発明が有効であることを示した。本実施例においては、本願発明により、全分岐が所望の方向に成長させることができることを示す。
【００２２】
図２は、本発明の具体的な第２の実施例に係る光部品１１０及び光通信モジュール１１０Ｍの製造方法を示す工程図である。まず、図２．Ａのように、光硬化性樹脂液４０を配置するための直方体状の領域２’を有する型１’を用意し、板状の透明部材１０ａ及び１０ｂを領域２’の奥面２Ｅと右面２Ｒに密着させる。ここで、本実施例の型１’が実施例１の型１と異なる点は、奥面２Ｅと右面２Ｒに密着させた板状の透明部材１０ａ及び１０ｂに対し、光ファイバ３０ａ及び３０ｂを外部から挿入して当接させることができることである。また、領域２の左面２Ｌから光ファイバ３０を挿入し、コア３０ｃの端面３０ｃｆを透明部材１０ｂに相対させる。また、波長選択性ミラー２０を、図２．Ａのように奥面２Ｅと右面２Ｒの二等分面に平行に配置する。
【００２３】
次に、光硬化性樹脂液４０を直方体状の領域２に充填し、光ファイバ３０、３０ａ及び３０ｂの他端から硬化光を導入してコア３０ｃの端面３０ｃｆ、コア３０ａｃに当接した透明部材１０ａ、コア３０ｂｃに当接した透明部材１０ｂから硬化物４１、４１ａ’及び４１ｂ’を軸状に形成し、成長させる（２．Ｂ）。硬化物４１はコア３０ｃの端面３０ｃｆから、硬化光の方向に成長し、波長選択性ミラー２０に達する。同様に、硬化物４１ａ’はコア３０ａｃから硬化光の方向に成長し、波長選択性ミラー２０に達し、硬化物４１ｂ’はコア３０ｂｃから硬化光の方向に成長し、波長選択性ミラー２０に達する。こうして、各光ファイバ３０、３０ａ及び３０ｂから導入する硬化光の強度を調整すると、ほぼ波長選択性ミラー２０付近で硬化物４１、４１ａ’及び４１ｂ’が合体するようにでき、他の方向には成長しないようにできる。この際、いわゆる光はんだの効果も利用して、波長選択性ミラー２０を透過又は反射した硬化光による硬化物を合体させることも可能である。
【００２４】
こうして、領域２’を有する型１’をはずし、未硬化の光硬化性樹脂液４０を除去すると、硬化物である４１、４１ａ’及び４１ｂ’から成るコアと、それらの集合点（コアの分岐点）に位置する波長選択性ミラー２０、コアの分岐４１ａ’に接続された板状の透明部材１０ａ、コアの分岐４１ｂ’に接続された板状の透明部材１０ｂ、及び、コア４１に接続された光ファイバ３０から成る光部品１１０が形成される（図２．Ｃ）。この後、板状の透明部材１０ａのコア４１ａ’の反対側に、コア４１ａ’と光軸を合わせて受発光素子５０ａを、板状の透明部材１０ｂのコア４１ｂ’の反対側に、コア４１ｂ’と光軸を合わせて受発光素子５０ｂを結合させれば、光通信モジュール１１０Ｍを構成できる（図２．Ｄ）。
【００２５】
本実施例の、透明部材１０ａ及び１０ｂをも介した３方向からの硬化光の導入によれば、波長選択性ミラー２０の配置ずれにより実施例１にて生じていた、コア４１、４１ａ、４１ｂの光軸のずれを解消することが可能である。また、本実施例においてもコア４１ａ’、４１ｂ’を仮想的に板状の透明部材１０ａ及び１０ｂ内部に延長させた場合の重なりが「チャネル」であるが、当該チャネルは、光ファイバ３０ａ及び３０ｂのコア３０ａｃ、３０ｂｃを仮想的に板状の透明部材１０ａ及び１０ｂ内部に延長させた場合の重なりと重なる。即ち、当該チャネルは光ファイバ３０ａ及び３０ｂのコア３０ａｃ、３０ｂｃから硬化光を照射した時に仮想的に存在していたものである。
【実施例３】
【００２６】
図３は、本発明の具体的な第３の実施例に係る光部品２００（図３．Ｈ）の製造方法を示す工程図である。本実施例においては、プレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとにより、実施例１及び２における直方体状の領域を有する型を形成する。また、本実施例においては、フィルム状の透明部材１０として、東レ製のルミラーＵ３４を、波長選択性ミラー２０として硬化光の波長４８８ｎｍにおいて５０％反射し５０％透過する誘電体多層膜を用いた。
【００２７】
図３．Ａに示すように、プレート１ｐ上に、フィルム状の透明部材１０と、波長選択性ミラー２０、光ファイバコネクタに対するレセプタクル１５ａ及び１５ｂを配置させる。図３．Ｂに示すように、シリコンゴム枠２ｓｒで、４面を囲い、光硬化性樹脂液４０を配置する直方体状の領域を形成する。尚、上面（紙面手前側）は開放しておく。フィルム状の透明部材１０、波長選択性ミラー２０、光ファイバコネクタに対するレセプタクル１５ａ及び１５ｂの配置は次の通りである。光ファイバコネクタに対するレセプタクル１５ａ及び１５ｂを光軸を一致させて向かい合わせ、それに対して４５度を成すように波長選択性ミラー２０を配置させる。レセプタクル１５ａの光軸が波長選択性ミラー２０により反射され、元の光軸から９０度の角度方向を、中心における法線とするようにフィルム状の透明部材１０を配置させる。フィルム状の透明部材１０はシリコンゴム枠２ｓｒ奥面に貼り付ける。
【００２８】
次に、光硬化性樹脂液４０をプレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとで形成された直方体状の領域内部に充填する（図３．Ｃ）。コア形成用の光硬化性樹脂液４０としては、ＥＯ変性ビスフェノールＡジアクリレートとポリプロピレングリコールジアクリレートの混合物に光重合開始剤を添加した組成物を用いた。次に、コネクタ１６ａを一端に接続した光ファイバ３０ａと、コネクタ１６ｂを一端に接続した光ファイバ３０ｂとを用意し、コネクタ１６ａをレセプタクル１５ａに、コネクタ１６ｂをレセプタクル１５ｂに結合させる。光ファイバ３０ａ及び３０ｂとしては、旭硝子製Ｌｕｃｉｎａ（コア径１２０μｍ）を用いた。こうして、光ファイバ３０ａ及び光ファイバ３０ｂの他端からアルゴンレーザによる波長４８８ｎｍの硬化光を導入し、レセプタクル１５ａ及び１５ｂを介して光硬化性樹脂液４０に照射する（図３．ＤでＬ）。光ファイバ３０ａ及び３０ｂのそれぞれに導入する硬化光の強度及び照射時間を適切にすると、軸状の硬化物４１が、波長選択性ミラー２０を分岐点として、フィルム状の透明部材１０並びにレセプタクル１５ａ及び１５ｂを接合する（図３．Ｅ）。この後、コネクタ１６ａを一端に接続した光ファイバ３０ａと、コネクタ１６ｂを一端に接続した光ファイバ３０ｂとを、各々レセプタクル１５ａ及び１５ｂから分離し、未硬化の光硬化性樹脂液４０をプレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとで形成された直方体状の領域内部から除去する（図３．Ｆ）。次に、光硬化性樹脂液４５から成るクラッド材をプレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとで形成された直方体状の領域内部に充填し、光硬化させ、硬化物（クラッド）４５ｃを形成する（図３．Ｇ）。この際、クラッド形成用の光硬化性樹脂液４５としては、ポリプロピレングリコールジアクリレートに光重合開始剤を添加した組成物を用いた。また、光硬化には紫外線ランプを用いた。こうして、プレート１ｐとシリコンゴム枠２ｓｒとをはずせば、波長選択性ミラー２０を分岐点としたコアである硬化物４１により、フィルム状の透明部材１０並びにレセプタクル１５ａ及び１５ｂが接合され、クラッドである硬化物４５ｃにより覆われた、光部品２００が得られる（図３．Ｈ）。
【００２９】
〔その他〕
本発明は基本的には筐体を有しない光部品又は光通信モジュールを特徴とするものであるが、そのような光部品又は光通信モジュールを筐体又は何らかの支持体に拘束させることは本願発明から逸脱しない。この際、例えば、次のようなことも可能である。
図４．Ａは、図１．Ｃと同様であって、実施例１に従って形成された光部品１００である。図１．Ｃにも示した通り、コア４１の光軸と分岐４１ａの光軸とは９０度を成さず、コア４１の光軸と分岐４１ｂの光軸とは一致していない。そこで例えば、１０ａ及び１０ｂとして剛性のある板状の透明部材を用いている場合はそれらを、１０ａ及び１０ｂとして剛性の無いフィルム状の透明部材を用いている場合は、分岐４１ａ及び４１ｂのそれらとの接合部付近を、図４．Ａの矢印に示す方向に移動させて（コアである分岐４１ａ及び４１ｂに力を加えて）、分岐４１ａ及び透明部材１０ａの接続部と、分岐４１ｂ及び透明部材１０ｂの接続部とを本来の位置に配置させることも可能である（図４．Ｂの光部品１００’）。この後受発光素子５０ａ及び５０ｂを当該修正された分岐４１ａ及び透明部材１０ａの接続部と、分岐４１ｂ及び透明部材１０ｂの接続部と位置合わせをすることで、設計通りの配置の光通信モジュール１００’Ｍとすることもできる（図４．Ｃ）。図４．Ｂの光部品１００’、図４．Ｃの光通信モジュール１００’Ｍはコア４１、４１ａ、４１ｂ及び／又は透明部材１０ａ及び１０ｂ更には波長選択性ミラー２０に応力が係った状態であるので、筐体等に拘束させる必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光部品１００及び光通信モジュール１００Ｍの製造方法を示す工程図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る光部品１１０及び光通信モジュール１１０Ｍの製造方法を示す工程図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る光通信モジュール２００Ｍの製造方法を示す工程図。
【図４】光部品１００を補正した光部品１００’及びそれを用いた光通信モジュール１００’Ｍの説明図。
【図５】特許文献１の技術の説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１：型
１ｐ：プレート
２：光硬化性樹脂液４０を配置する直方体状の領域
２ｓｒ：シリコンゴム枠
１０ａ、１０ｂ：板状の透明部材
１０：フィルム状の透明部材
２０：波長選択性ミラー
３０、３０ａ、３０ｂ：光ファイバ
３０ｃ、３０ａｃ、３０ｂｃ：光ファイバのコア
４０：光硬化性樹脂液
４１：光硬化性樹脂液４０の硬化物（コア）
４１ａ、４１ａ’、４１ｂ、４１ｂ’：光硬化性樹脂液４０の硬化物（コア、分岐）
４５：光硬化性樹脂液
４５ｃ：光硬化性樹脂液４５の硬化物（クラッド）
５０ａ、５０ｂ：受発光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己形成的に光硬化性樹脂を硬化させたコアを有し、
前記コア端の少なくとも一つが、前記コアの光軸に垂直方向に広がりを有し、且つ少なくとも所定の波長光に対して実質的に透明な部材と接合されて、他の光部品と光結合可能なチャネルを形成しており、
前記コアの各コア端に接続された各部材は、前記コアを介して拘束されている他は互いに機械的接触無く独立しており、
前記コアの各コア端に接続された各部材同士は、前記コア以外の部材と接触していないことを特徴とする光部品。
【請求項２】
請求項１に記載の光部品の前記コアを、クラッド材で覆った構成を有し、
前記コアの各コア端に接続された各部材同士は、前記コア及び前記クラッド材以外の部材と接触していないことを特徴とする請求項１に記載の光導波路部品。
【請求項３】
前記コアはハーフミラー又は波長選択性ミラーを分岐点とする分岐を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光部品。
【請求項４】
光ファイバコネクタを接続するためのレセプタクルが前記コアの少なくとも１端に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光部品。
【請求項５】
前記チャネル、又は複数個の前記チャネルの少なくとも１箇所に受光素子及び／又は発光素子が結合された構成を有する光通信モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光部品の製造方法において、
前記コアを形成するための未硬化の液状の光硬化性樹脂に対して、
前記透明な部材及び／又は前記レセプタクルを介して硬化光を導入することを特徴とする光部品の製造方法。
【請求項７】
更に、前記未硬化の液状の光硬化性樹脂に直接接触した光ファイバ端からも前記硬化光を導入することを特徴とする請求項６に記載の光部品の製造方法。
【請求項８】
前記硬化光は、合計２箇所以上から導入することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光部品の製造方法。
【請求項１】
自己形成的に光硬化性樹脂を硬化させたコアを有し、
前記コア端の少なくとも一つが、前記コアの光軸に垂直方向に広がりを有し、且つ少なくとも所定の波長光に対して実質的に透明な部材と接合されて、他の光部品と光結合可能なチャネルを形成しており、
前記コアの各コア端に接続された各部材は、前記コアを介して拘束されている他は互いに機械的接触無く独立しており、
前記コアの各コア端に接続された各部材同士は、前記コア以外の部材と接触していないことを特徴とする光部品。
【請求項２】
請求項１に記載の光部品の前記コアを、クラッド材で覆った構成を有し、
前記コアの各コア端に接続された各部材同士は、前記コア及び前記クラッド材以外の部材と接触していないことを特徴とする請求項１に記載の光導波路部品。
【請求項３】
前記コアはハーフミラー又は波長選択性ミラーを分岐点とする分岐を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光部品。
【請求項４】
光ファイバコネクタを接続するためのレセプタクルが前記コアの少なくとも１端に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光部品。
【請求項５】
前記チャネル、又は複数個の前記チャネルの少なくとも１箇所に受光素子及び／又は発光素子が結合された構成を有する光通信モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光部品の製造方法において、
前記コアを形成するための未硬化の液状の光硬化性樹脂に対して、
前記透明な部材及び／又は前記レセプタクルを介して硬化光を導入することを特徴とする光部品の製造方法。
【請求項７】
更に、前記未硬化の液状の光硬化性樹脂に直接接触した光ファイバ端からも前記硬化光を導入することを特徴とする請求項６に記載の光部品の製造方法。
【請求項８】
前記硬化光は、合計２箇所以上から導入することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１５２１７３（Ｐ２００８−１５２１７３Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４２３９７（Ｐ２００６−３４２３９７）
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
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