JP2004045766A - 光フィルタ及び光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】接着の安定性を向上させると共に、接着による変形を抑えることができる光フィルタ及びこれを備えた光デバイスを提供する。
【解決手段】光デバイス１は基板２を有し、この基板２の上面には光ファイバ３が固定されている。基板２には、光ファイバ３を分断するように凹部５が設けられている。この凹部５内には、光ファイバ３のコア３ａを伝送する信号光の一部を斜め上方に反射させる光フィルタ６が挿入されている。そして、その状態で凹部５内に接着樹脂７を充填することで、光フィルタ６が基板２に固定されている。光フィルタ６は、ポリイミド系樹脂からなるポリイミド膜を有し、このポリイミド膜の両面には、誘電体多層膜が蒸着等により形成されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム等で用いられる光フィルタ及び光デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光フィルタとしては、例えば特開平１０−２９３２０８号公報や特開２０００−２０６３２６号公報に記載されているように、誘電体多層膜の両面にポリイミド膜を設けたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般にポリイミドは接着性が良くないため、上記従来技術のような光フィルタを接着剤で基板に固定する場合は、光フィルタが容易に剥離しないように、接着力が極めて大きい接着剤を使用する必要がある。しかし、このような接着力の大きな接着剤を用いて光フィルタを基板に接着すると、僅かな応力で光フィルタが変形してしまう。このとき、光フィルタで反射した光を受光する光検出器が設けられている場合には、受光偏波依存性が増大する等、光検出器の光学特性に影響を及ぼすことがある。
【０００４】
本発明の目的は、接着の安定性を向上させると共に、接着による変形を抑えることができる光フィルタ及びこれを備えた光デバイスを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘電体多層膜とポリイミド系樹脂からなるポリイミド膜とを有する光フィルタにおいて、ポリイミド膜の両面に、ポリイミド系樹脂とは異なる材質からなる表面層をそれぞれ設け、２つの表面層の少なくとも一方を誘電体多層膜としたことを特徴とするものである。
【０００６】
このように光フィルタの両面の表面層を、ポリイミド系樹脂とは異なる材質で形成された層とすることにより、光フィルタの表面の接着性が良くなる。このため、接着剤により光フィルタを基板に固定する際に、あまり接着力の大きくない柔軟な接着剤を使用した場合であっても、光フィルタが強固に安定して固定されるので、光フィルタの剥離が生じにくくなる。また、そのように柔軟性の良い接着剤を使用するので、接着による光フィルタの変形が抑えられる。
【０００７】
好ましくは、２つの表面層が共に誘電体多層膜である。この場合には、接着による応力が光フィルタの両面にほぼ均一にかかるので、温度変化等による光フィルタの反りの発生を防止することができる。
【０００８】
また、好ましくは、２つの表面層の表面部が石英である。低損失の光路である光ファイバや光導波路は、石英をコア材として使用することが多い。そこで、光路中に光フィルタを配置する場合には、表面層の表面部の材質をコアと同じ石英とすることで、光フィルタをより安定性良く接着することができる。
【０００９】
本発明の光デバイスは、光路と光路を分断するように形成された凹部とを有する基板と、凹部に挿入された状態で接着剤により基板に固定された上記構成の光フィルタとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
このようにポリイミド系樹脂とは異なる材質で形成された表面層を有する光フィルタを用いることにより、光フィルタを基板の凹部に挿入した状態で、接着剤により光フィルタを基板に固定する際に、上述したように、あまり接着力の大きくない柔軟な接着剤を使用した場合であっても、光フィルタが強固に安定して固定されると共に、接着による光フィルタの変形が抑えられる。
【００１１】
好ましくは、接着剤の屈折率が表面層の屈折率と同等である。この場合には、光フィルタと接着剤との界面において屈折率が整合するようになるため、屈折率の不整合による光の反射や散乱等が低減される。
【００１２】
また、好ましくは、光フィルタで反射した光を検出する光検出器を更に備え、光フィルタの誘電体多層膜と光検出器との間には樹脂が充填されている。この場合、上述したように接着による光フィルタの変形が抑えられるため、受光偏波依存性などの光学特性の劣化を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光フィルタ及び光デバイスの好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る光フィルタを備えた光デバイスの一実施形態を示す垂直方向断面図である。同図において、本実施形態の光デバイス１は基板２を有し、この基板２の上面には少なくとも１本のＶ溝（図示せず）が設けられ、このＶ溝には光ファイバ３が位置決めされ固定されている。光ファイバ３は、コア３ａとクラッド３ｂとからなると共に、クラッド３ｂの上側部分が平坦に削られたクラッド除去部４を有している。
【００１５】
基板２におけるクラッド除去部４の位置には、光ファイバ３を分断するように凹部５が設けられている。この凹部５は、基板２の上面に垂直な方向に対して所定の角度で斜めに形成されている。凹部５内には、光ファイバ３のコア３ａを伝送する信号光の一部を所定の反射率で斜め上方に反射させる光フィルタ６が挿入されている。そして、その状態で凹部５内に接着樹脂（接着剤）７を充填することで、光フィルタ６が基板２に固定されている。
【００１６】
光フィルタ６は、図２に示すように、ポリイミド系樹脂からなるポリイミド膜８を有し、このポリイミド膜８の両面には、表面層である誘電体多層膜９が蒸着等により形成されている。ポリイミド膜８は、耐湿性等の観点から、ポリイミド樹脂にフッ素を混入したフッ素化ポリイミドで形成されるのが好ましい。
【００１７】
誘電体多層膜９は、所望の反射特性（フィルタ特性）を得るための膜である。誘電体多層膜９は、タンタル、チタン、バナジウム、シリコン、ジルコニウム、ハフニウム、スズ、インジウム、アルミニウム、イットリウム、マグネシウム、スカンジウムの酸化物や、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ホルミウム、ランタン、ガドリニウム、ネオジウムのフッ化物等のうちの２種類以上の材料で形成されている。
【００１８】
このとき、接着樹脂７による光フィルタ６と光ファイバ３との接着を安定に行うためには、誘電体多層膜９の表面部は、光ファイバ３のコア３ａと同じ材質である石英（ＳｉＯ_２）であるのが好ましい。
【００１９】
このようにポリイミド膜８の両面に誘電体多層膜９を設けることにより、表面がポリイミド膜である光フィルタに比べて、光フィルタ６の接着性が良くなる。従って、接着力が比較的小さい接着樹脂７を使用しても、光フィルタ６を基板２に強固にかつ安定性良く接着することができる。このため、光フィルタ６と接着樹脂７との線膨張係数の違いや温度等の環境変化に起因した光フィルタ６の剥離が起きにくくなる。また、接着剤は、接着力が小さいほど柔軟性が良くなるため、上記のように比較的小さな接着力をもった接着樹脂７を使用することで、接着時に光フィルタ６が僅かな応力で変形することはほとんど無い。
【００２０】
また、各誘電体多層膜９の組成をほぼ等しくした場合には、光フィルタ６の両面の接着力がほぼ等しくなる。このため、光フィルタ６を基板２に接着した時に光フィルタ６にかかる応力が光フィルタ６の両面でほぼ均一になるので、温度変化等による光フィルタ６の反りを防止することができる。
【００２１】
光フィルタ６を基板２に固定するための接着樹脂７としては、シリコーン樹脂等の柔軟な樹脂を使用する。この接着樹脂７は、光フィルタ６の誘電体多層膜９及び光ファイバ３のコア３ａの屈折率と同等の屈折率を有するものが好ましい。これにより、光ファイバ３、接着樹脂７、光フィルタ６において屈折率が整合する様になるため、屈折率不整合による光の反射や散乱等が低減される。
【００２２】
基板２の上面部におけるクラッド除去部４以外の部位には、光ファイバ３を覆う蓋部１０が設けられている。そして、光フィルタ６の反射面側に位置する蓋部１０上には、支持部材１１が光フィルタ６側に突き出るように載置されている。この支持部材１１の下面には、光フィルタ６で反射した光を受光する光検出器１２が固定されている。この光検出器１２は、光ファイバ３と同じ数だけ設けられている。
【００２３】
ここで、上述したように光ファイバ３の上側クラッド部分は削られているので、その分だけ光ファイバ３の上側クラッド部分を削らない場合に比べて、光フィルタ６の反射位置と光検出器１２との距離が短くなる。このため、光ファイバ３が基板２の上面に複数本設けられている場合に、隣接する光検出器１２間におけるクロストークの抑制に効果的である。
【００２４】
また、上述したように接着樹脂７として柔軟な樹脂を使用することで、光フィルタ６が変形しにくくなるため、光検出器１２の受光偏波依存性が低減される等、光学特性が向上するようになる。
【００２５】
光フィルタ６と光検出器１２との間の部位を含む基板２の上部には、接着樹脂７と同じ樹脂１３が充填されている。これにより、光ファイバ３と光フィルタ６との間だけでなく、光フィルタ６と光検出器１２との間においても屈折率の不連続面が生じないため、光の反射・散乱等がより低減される。
【００２６】
また、樹脂１３として接着樹脂７と同じ柔軟なものを使用するので、光検出器１２が僅かな応力で変形することはない。これにより、光検出器１２における暗電流を低減することができる。
【００２７】
以上のように構成した光デバイス１において、光ファイバ３を伝送されてきた信号光は、凹部５内の接着樹脂７及び光フィルタ６を透過して、更に光ファイバ３に入射され伝送される。このとき、信号光の一部は、光フィルタ６で反射して、基板２の上面に対して斜め上方に向かう。そして、その反射光は樹脂１３を介して光検出器１２に達し、この光検出器１２において反射光の光強度が検出される。
【００２８】
なお、本発明に係る光フィルタ及び光デバイスは、上記実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
例えば、上記実施形態の光フィルタは、ポリイミド膜８の両面に誘電体多層膜９を設けたものであるが、特にこれには限られず、ポリイミド膜８の一面に上記の誘電体多層膜９を形成し、ポリイミド膜８の他面に単層膜を蒸着等により形成してもよい。このとき、単層膜としては、ガラスや金属等といったポリイミド系樹脂とは異なる材質を使用するが、光ファイバ３のコア３ａと同じ材質である石英を使用するのが望ましい。
【００３０】
このような光フィルタを上述した光デバイス１の基板２に固定する場合は、光フィルタの反射機能を有効に発揮させるためには、誘電体多層膜９の表面が光フィルタの反射面となるように光フィルタを配置するのが好ましい。
【００３１】
また、上記実施形態の光デバイスは、基板２上の光路を光ファイバ３で形成したものであるが、本発明は、光導波路で光路を形成した光デバイスにも適用可能である。
【００３２】
さらに、上記実施形態の光デバイスは、信号光の一部を光フィルタで斜め上方に反射させるものであるが、本発明は、信号光の一部を光フィルタで水平方向に反射させるような光デバイスにも適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリイミド膜の両面に、ポリイミド系樹脂とは異なる材質からなる表面層をそれぞれ設け、２つの表面層の少なくとも一方を誘電体多層膜としたので、光フィルタの接着性が良好になる。これにより、光フィルタの安定した接着が確保され、信頼性が向上すると共に、接着による光フィルタの変形が低減されるため、光デバイスの光学特性に与える影響が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光フィルタを備えた光デバイスの一実施形態を示す垂直方向断面図である。
【図２】図１に示す光フィルタの構成図である。
【符号の説明】
１…光デバイス、２…基板、３…光ファイバ（光路）、５…凹部、６…光フィルタ、７…接着樹脂（接着剤）、８…ポリイミド膜、９…誘電体多層膜（表面層）、１２…光検出器、１３…樹脂。

Claims (6)

1. 誘電体多層膜とポリイミド系樹脂からなるポリイミド膜とを有する光フィルタにおいて、
   前記ポリイミド膜の両面に、前記ポリイミド系樹脂とは異なる材質からなる表面層をそれぞれ設け、前記２つの表面層の少なくとも一方を前記誘電体多層膜としたことを特徴とする光フィルタ。
2. 前記２つの表面層が共に前記誘電体多層膜であることを特徴とする請求項１記載の光フィルタ。
3. 前記２つの表面層の表面部が石英であることを特徴とする請求項１または２記載の光フィルタ。
4. 光路と前記光路を分断するように形成された凹部とを有する基板と、
   前記凹部に挿入された状態で接着剤により前記基板に固定された請求項１〜３のいずれか一項記載の光フィルタとを備えたことを特徴とする光デバイス。
5. 前記接着剤の屈折率が前記表面層の屈折率と同等であることを特徴とする請求項４記載の光デバイス。
6. 前記光フィルタで反射した光を検出する光検出器を更に備え、
   前記光フィルタの前記誘電体多層膜と前記光検出器との間には樹脂が充填されていることを特徴とする請求項４または５記載の光デバイス。

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