JP3134677B2 - 樹脂埋込型光導波路素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信に用いる樹脂埋
込型光導波路素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信分野においては、マルチメディア
を可能とする光加入者システムの構築に向けた技術開発
が活発に行われている。光加入者システムでは、１本の
光ファイバの光を複数本に分岐したり、複数本の光ファ
イバの光を１本に合わせたりする光合分波部デバイスが
不可欠である。光導波路素子は、小型、高性能デバイス
である。しかしながら、光加入者システムでは、一般家
庭に本デバイスを設置する必要上、低価格、高信頼性が
必要である。

【０００３】図７及び図８は従来の光導波路素子の外観
斜視図である。

【０００４】同図に示すように光導波路素子は、基板上
に光波回路１２を形成した光導波路基板１１と、光ファ
イバ１４を整列配置して固定した光ファイバアレイ１３
とからなり、光導波路基板１１と光ファイバアレイ１３
とを光軸調芯して接着固定したものである。

【０００５】光導波路素子１０は、光通信において複数
の光ファイバの信号の合分岐等に用いられる。光導波路
基板１１や光ファイバアレイ１３は、石英ガラスや単結
晶シリコン等の脆い材料で形成されるため、通常は図８
に示すようなパッケージ２１内に収納され、外傷の防止
と取扱い性の向上が図られている。このパッケージ２１
は金属を切削加工することによって形成されており、こ
れに光導波路素子１０を挿入し、接着剤で固定されてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した光導波路素子は以下のような問題がある。

【０００７】(1) パッケージが金属製のため高価であ
る。

【０００８】(2) パッケージに光導波路素子を一つずつ
挿入して接着固定しなければならず製造に時間と手間が
かかり高価なものとなり、大量生産には不向きである。

【０００９】(3) パッケージが金属製のため重くなり、
例えば取扱いの不注意で光ファイバに金属パッケージ入
り光導波路素子がぶら下がった状態になったりすると、
光ファイバに過大なストレスが加わり、最悪の場合には
光ファイバが破断してしまう。

【００１０】(4) 光導波路基板と光ファイバアレイとの
接着固定には、屈折率整合効果のある紫外線硬化型接着
剤が広く用いられている。しかし、通常の紫外線硬化型
接着剤では高温高湿状態に弱い。このため、高温高湿に
強い特殊な紫外線硬化型接着剤を用いる必要があり、高
価なものになってしまう。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、安価で量産性に優れ、信頼性の高い光導波路素子及
びその製造方法を提供することにある。

【００１２】

【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、基板上に光波回路を形成した光導波路基
板と、光ファイバを整列させて固定した光ファイバアレ
イとからなり、上記光導波路基板と光ファイバアレイと
が光軸調芯して接着固定され、上記光導波路基板及び光
ファイバアレイとの接着部分が、その周囲に被覆成型さ
れた樹脂により直接覆われている光導波路素子におい
て、光導波路基板は光波回路部分で上記樹脂と接触して
おらず光回路以外の部分で直接樹脂と接触して該樹脂に
埋め込まれているものである。

【００１３】また、本発明は、上記樹脂が上記光波回路
に接触しないように該光波回路の上方にスポンジが貼り
付けられており、該スポンジと上記光導波路基板とが一
体的 に上記樹脂中に埋め込まれていてもよい。

【００１４】また、本発明は、上記樹脂が上記光波回路
に接触しないように該光波回路の上方に裏面に凹凸を有
するキャップが被せられており、該キャップと上記光導
波路基板とが一体的に上記樹脂中に埋め込まれていても
よい。

【００１５】なお、本発明は上記構成に加え、接着固定
した部分を埋め込むのに用いられる樹脂は熱硬化性エポ
キシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド及び液晶ポリマ
ーのいずれでもよい。

【００１６】また、上記した樹脂埋込型光導波路素子
は、光導波路基板と光ファイバアレイとを接着固定した
ものを金型内に配置し、溶融樹脂を注入して硬化させる
ことにより製造できる。

【００１７】ここで、光波回路の上方にスポンジやキャ
ップを設けずに、光波回路上方の空間を露出する場合に
は、光波回路に接触しないように溶融樹脂を注入して硬
化させる必要がある。

【００１８】また、溶融樹脂を注入して硬化させる場
合、溶融樹脂は移送成形又は射出成型によって注入、硬
化させるものである。

【００１９】

【作用】上記構成によれば、光導波路基板と光ファイバ
アレイとを光軸調芯して接着固定した光導波路素子を金
型内に配置し、溶融樹脂を注入、硬化させることにより
容易に接着固定部を樹脂に埋め込むことができ、樹脂埋
込型光導波路素子が容易に製造できる。また金型内に複
数個分のキャビティを加工しておくことにより、１度に
多数の樹脂埋込型光導波路素子の製造が可能となり、量
産性に優れ低価格化が実現できる。

【００２０】光導波路素子を覆うパッケージを樹脂で形
成することにより金属パッケージで覆われた光導波路素
子より軽くなり、例えば取扱いの不注意で光ファイバに
樹脂埋込型光導波路素子がぶらさがった状態になって
も、光ファイバに過大なストレスが加わることがなく、
光ファイバが破断することもない。

【００２１】紫外線硬化型樹脂による接着固定部が樹脂
で覆われた気密構造となるので、高温高湿下の接着固定
部の吸湿を防止することができる。

【００２２】また、光導波路と光ファイバアレイとを全
部樹脂に埋め込む場合には樹脂の成型収縮力が光導波路
基板と光ファイバアレイとの接着固定部に圧縮力となっ
てはたらくため、接着剤が吸湿して接着力が弱くなって
も接着面が剥がれたり、光ファイバと導波路との光軸が
ずれたりすることがない。

【００２３】さらに光導波路を樹脂から離隔して形成す
ることにより、光導波路に樹脂の圧縮力が加わることが
なく、特性が劣化することがなくなる。

【００２４】したがって安価な紫外線硬化型接着剤を用
いても高い信頼性を得ることができる。

【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は本発明の樹脂埋込型光導波路素子の
一実施例を示す外観斜視図であり、図２は図１に示した
樹脂埋込型光導波路素子に用いられる光導波路素子の外
観斜視図である。

【００２７】図２に示す光導波路基板１１は基板上に光
回路としての１×２合分波器が形成されたものである。
これは１本の光ファイバ３２から入射した光を２本の光
ファイバ３３に分配するか又は２本の光ファイバ３３に
入射した光を１本の光ファイバ３２に合波するものであ
る。

【００２８】光導波路素子３０は、光ファイバ３２、３
３を、石英ガラスにＶ溝を形成した光ファイバアレイ３
４に紫外線硬化型の接着剤で固定し、その端面３５を研
磨した後、光導波路基板１１と紫外線硬化型の接着剤で
接着固定したものである。

【００２９】このようにして得られた光導波路素子３０
を図３に示す金型４０内に配置する。金型４０は、光導
波路素子３０を把持するためのピン４１と、光導波路素
子３０を取り囲むように形成された空間（キャビティ）
４２を有し、光導波路素子３０を配置した後、溶融樹脂
をキャビティ４２内の樹脂注入口（ゲート）４３から注
入、硬化させることにより図１に示すような樹脂埋込型
光導波路素子５０が得られる。尚、図中５１は樹脂、５
２はピン穴である。また図３は図１に示した樹脂埋込型
光導波路素子を製造するための金型の断面図である。

【００３０】次に実施例の作用を述べる。

【００３１】光導波路基板１１と光ファイバアレイ３４
とを光軸調芯して接着固定した光導波路素子３０を金型
４０内に配置し、溶融樹脂を注入、硬化させることによ
り接着固定部を樹脂に埋め込むことができ、樹脂埋込型
光導波路素子５０が容易に製造できる。また金型内に複
数個分のキャビティを加工しておくことにより、１度に
多数の光導波路素子の製造が可能となり、量産性に優れ
低価格化が実現できる。

【００３２】光導波路素子３０を覆うパッケージを樹脂
で形成することにより金属パッケージで覆われた光導波
路素子より軽くなり、例えば取扱いの不注意で光ファイ
バ３３に樹脂埋込型光導波路素子５０がぶらさがった状
態になっても、光ファイバ３３に過大なストレスが加わ
ることがなく、光ファイバ３３が破断することもない。

【００３３】紫外線硬化型樹脂による接着固定部が樹脂
で覆われた気密構造となるので、高温高湿下の接着固定
部の吸湿を防止することができる。

【００３４】また、光導波路基板１１と光ファイバアレ
イ３４とを全部樹脂に埋め込む場合には樹脂の成型収縮
力が光導波路基板１１と光ファイバアレイ３４との接着
固定部に圧縮力となってはたらくため、接着剤が吸湿し
て接着力が弱くなっても接着面が剥がれたり、光ファイ
バ３３と光導波路基板１１との光軸がずれたりすること
がない。

【００３５】したがって安価な紫外線硬化型接着剤を用
いても高い信頼性の樹脂埋込型光導波路素子を得ること
ができる。

【００３６】本実施例においては、(1) 移送成形による
熱硬化性エポキシ樹脂を用いた樹脂埋込型光導波路素子
(2) 射出成形によるポリフェニレンサルファイド樹脂を
用いた樹脂埋込型光導波路素子(3) 射出成形による液晶
ポリマーを用いた樹脂埋込型光導波路素子(4) 射出成形
によるポリエチレンテレフタレート樹脂を用いた樹脂埋
込型光導波路素子の４種類の樹脂埋込型光導波路素子
と、従来技術によるパッケージ構造の光導波路素子を制
作した。

【００３７】これらの樹脂埋込型光導波路素子及び光導
波路素子の信頼性を評価するため、８０℃×９５％ＲＨ
の高温高湿試験を実施し、光透過量の変化を観測した。

【００３８】従来技術の構造のものは、５００時間で３
ｄＢ低下した。また、ポリエチレンテレフタレート樹脂
を用いたものは、吸湿によって樹脂が脆弱化し、６００
時間経過後、成形時のウエルドライン（金型内で溶融樹
脂の流れの先端同士があわさった部分）に亀裂が生じて
しまった。

【００３９】本実施例の他の樹脂埋込型光導波路素子に
おいては、２０００時間経過後も光透過量の変化は０．
１ｄＢ以内であり、高い信頼性を有することが確認でき
た。

【００４０】尚、本実施例においては、樹脂はそれぞれ
ガラスフィラーによって強化されたグレードのものを用
いたが、フィラーの有無、材質、充填率などには限定さ
れない。

【００４１】以上において本実施例の樹脂埋込型光導波
路素子は、光合分波部デバイスを必要とするシステムや
製品、例えば光ファイバジャイロ等への応用も可能であ
る。

【００４２】ところで、図９に示すように光導波路基板
の光波回路部がマッハツェンダ型の１×２光合分波器６
１の場合には、光合分波器６１を樹脂に埋め込む前は略
１対１であった分岐比が、樹脂に埋め込んだ後では１対
１．２に変化し、特性が劣化するという問題が生じてし
まう。この問題は上述した樹脂のいずれの場合において
も発生する。

【００４３】そこで本発明者らは光波回路部がマッハツ
ェンダ型であっても特性が劣化することがない樹脂埋込
型光導波路素子を提案した。

【００４４】図４は本発明の樹脂埋込型光導波路素子の
他の実施例の外観斜視図である。

【００４５】図１に示した樹脂埋込型光導波路素子との
相違点は、光導波路素子を覆う樹脂がマッハツェンダ型
の光回路部から離隔して形成されている点である。

【００４６】図４に示すようにマッハツェンダ回路上部
空間９１が露出するように樹脂５１で光導波路素子が覆
われている。このような樹脂埋込型光導波路素子は、マ
ッハツェンダ型光合分波器６１（図９）の上部が開放さ
れているため、樹脂の成形収縮により圧縮力が回路に加
わるのが防止され、その結果特性が劣化することがなく
なる。

【００４７】したがって安価で量産性が高く、高信頼性
の樹脂埋込型光導波路素子を得ることができる。

【００４８】尚、本実施例においては、(1) 図３に示す
金型４０の光導波路素子把持用のピン４１の一方の断面
をマッハツェンダ型の光合分波器６１の大きさよりも大
きくし、かつマッハツェンダ型光合分波器６１の上方に
配置することによって成形時に樹脂がマッハツェンダ型
光合分波器６１の上方に流れ込まないようにした樹脂埋
込型光導波路素子(2) 図５に示すようにマッハツェンダ
型光合分波器６１の上方にスポンジ７１を貼り付けた光
導波路素子７０を一体的に樹脂中に埋め込み、樹脂がマ
ッハツェンダ型光合分波器６１に接触しないようにした
樹脂埋込型光導波路素子(3) 図６に示すようない裏面に
凹凸を有するキャップ８１をマッハツェンダ型光合分波
器６１の上方にかぶせた光導波路素子８０を一体的に樹
脂中に埋め込み、樹脂がマッハツェンダ型光合分波器６
１に接触しないようにしたもの樹脂埋込型光導波路素子
を製作した。(1) によるものは図４に示すような外観で
あり、(2)(3)によるものは外観は図１に示すものと同様
である。尚図５及び図６は本発明の樹脂埋込型光導波路
素子の他の実施例に用いられる光導波路素子の外観斜視
図である。

【００４９】この結果、上記のいずれの素子も樹脂に埋
め込む前後で特性の劣化がなく、また８０℃×９５％Ｒ
Ｈの高温高湿試験において２０００時間経過後も光透過
量の変化は０．１ｄＢ以内であり高い信頼性を有するこ
とを確認した。

【００５０】尚、本実施例ではスポンジを用いたがスポ
ンジの代わりに柔らかいゴム等を用いてもよく、樹脂に
埋め込んだ後でマッハツェンダ回路上方の樹脂を切削加
工やエッチング等で取り除いても同様の効果が得られ
る。

【００５１】また、本実施例は光導波路基板の光波回路
部がマッハツェンダ回路の場合について説明したが、本
発明はマッハツェンダ回路に限らず、樹脂から加わる応
力によって特性が劣化してしまうような光波回路におい
て有用である。

【００５２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００５３】(1) 光導波路基板と光ファイバアレイとを
光軸調芯して接着固定した部分を樹脂に埋め込んだの
で、安価で量産性に優れ、信頼性の高い樹脂埋込型光導
波路素子が得られる。

【００５４】(2) 光導波路基板の光波回路がマッハツェ
ンダ型の場合には、その光波回路部を樹脂から離隔して
形成したので、特性の劣化がない樹脂埋込型光導波路素
子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂埋込型光導波路素子の一実施例を
示す外観斜視図である。

【図２】図１に示した樹脂埋込型光導波路素子に用いら
れる光導波路素子の外観斜視図である。

【図３】図１に示した樹脂埋込型光導波路素子を製造す
るための金型の断面図である。

【図４】本発明の樹脂埋込型光導波路素子の他の実施例
の外観斜視図である。

【図５】本発明の樹脂埋込型光導波路素子の他の実施例
に用いられる光導波路素子の外観斜視図である。

【図６】本発明の樹脂埋込型光導波路素子の他の実施例
に用いられる光導波路素子の外観斜視図である。

【図７】従来の光導波路素子の外観斜視図である。

【図８】従来の光導波路素子の外観斜視図である。

【図９】光導波路基板の光波回路部がマッハツェンダ型
の場合の光導波路素子の外観斜視図である。

【符号の説明】

１１ 光導波路基板 ３３ 光ファイバ ３４ 光ファイバアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−45531（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−140337（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−66318（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−27139（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−92342（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−198990（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209549（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/30 G02B 6/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に光波回路を形成した光導波路基板
   と、光ファイバを整列させて固定した光ファイバアレイ
   とからなり、上記光導波路基板と光ファイバアレイとが
   光軸調芯して接着固定され、上記光導波路基板及び光フ
   ァイバアレイとの接着部分が、その周囲に被覆成型され
   た樹脂により直接覆われている光導波路素子において、
   光導波路基板は光波回路部分で上記樹脂と接触しておら
   ず光回路以外の部分で直接樹脂と接触して該樹脂に埋め
   込まれていることを特徴とする樹脂埋込型光導波路素
   子。
2. 【請求項２】上記樹脂が上記光波回路に接触しないよう
   に該光波回路の上方にスポンジが貼り付けられており、
   該スポンジと上記光導波路基板とが一体的に上記樹脂中
   に埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の
   樹脂埋込型光導波路素子。
3. 【請求項３】上記樹脂が上記光波回路に接触しないよう
   に該光波回路の上方にキャップが被せられており、該キ
   ャップと上記光導波路基板とが一体的に上記樹脂中に埋
   め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂
   埋込型光導波路素子。
4. 【請求項４】上記樹脂が、熱硬化性エポキシ樹脂である
   請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂埋込型光導波路
   素子。
5. 【請求項５】上記樹脂が、ポリフェニレンサルファイド
   である請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂埋込型光
   導波路素子。
6. 【請求項６】上記樹脂が、液晶ポリマーである請求項１
   乃至３のいずれかに記載の樹脂埋込型光導波路素子。