JP3735049B2 - 光モジュールおよびその光モジュールに適用される接着剤 - Google Patents
光モジュールおよびその光モジュールに適用される接着剤 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信用として用いられる光モジュールおよびその光モジュールに適用される接着剤に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
ファイバグレーティングは、光ファイバの長手方向に沿って周期的な屈折率変化を起こさせ、回折格子を形成したものである。ファイバグレーティングは、例えば、光ファイバに紫外光の干渉縞を照射することにより、光ファイバのコアに光誘起屈折率変化を生じさせて形成することができる。
【０００３】
紫外光の干渉縞は、例えばグレーティング形成パターンを備えたマスク（フェイズマスク）を介して紫外光を照射することにより形成されるもので、このように、フェイズマスクを用いてグレーティングを形成する方法は、フェイズマスク法と呼ばれている。また、フェイズマスクを用いず、紫外光の干渉縞を形成するホログラフィック法等も知られている。
【０００４】
上記ファイバグレーティングは、ブラッグ反射波長を中心とした比較的狭い波長域の光を反射する機能を有しており、上記ブラッグ反射波長は上記回折格子の周期とコアの実効屈折率から決定される。このようなファイバグレーティングは、波長選択性に優れた単一波長フィルタとして用いることができる。
【０００５】
なお、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長をλとし、実効屈折率をｎとし、グレーティングピッチをΛとすると、これらの間には、λ＝２ｎΛの関係がある。そして、実効屈折率ｎとグレーティングピッチΛは、共に温度依存性があるために、例えばシリカベース光ファイバにおけるブラッグ反射波長は、０．０１ｎｍ〜０．１５ｎｍ／℃程度の温度依存性を有することが知られている。
【０００６】
上記ブラッグ反射波長の温度依存性は、温度上昇に伴って実効屈折率やグレーティングピッチが大きくなる、いわゆる正の温度依存性である。
【０００７】
そこで、このブラッグ反射波長の温度依存性を補償するために、ファイバグレーティングを負の線膨張係数を有する部材や、線膨張係数の異なる２種類の材料を組み合わせた部材によりファイバグレーティングの温度補償用パッケージを形成し、この温度補償用パッケージに、ファイバグレーティングを備えた光ファイバを固定することが提案されている。光ファイバのパッケージへの固定は、低融点ガラスや金属はんだ、接着剤等の固定材料を用いて行なわれる。
【０００８】
なお、これらの提案における温度補償用パッケージは、温度上昇に伴い、光ファイバのファイバグレーティング形成部の長さを短くしようとする方向に応力を加えるものであるが、この応力によって光ファイバを圧縮させることは困難である。
【０００９】
そこで、上記提案の光モジュールは、例えば常温（例えば２５℃）において予め定めた設定引っ張り応力を加えた状態で、光ファイバを温度補償用パッケージに固定することにより、高温時にはその引っ張り応力が小さくなる、または引っ張り応力がゼロになるように設計される。そして、この光モジュールは、常温において上記設定引っ張り応力を加えながら光ファイバを温度補償パッケージに固定することにより製造される。
【００１０】
このようにすると、上記提案の光モジュールにおいて、温度補償パッケージからファイバグレーティングに加える張力に負の温度依存性を与えることができ（温度上昇に伴ってファイバグレーティング形成部のピッチが大きくなること等を抑制でき）、光ファイバが持つ屈折率の正の温度依存性を補償することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、情報化社会の発展により、通信情報量が飛躍的に増大する傾向にあり、光ファイバ通信における高速大容量化は、必要かつ、不可欠の課題となっている。そして、この高速大容量化へのアプローチとして、例えば０．８ｎｍといった設定波長間隔で異なる複数の波長の信号光を１本の光ファイバで伝送する波長多重伝送方式の検討が行なわれている。
【００１２】
この波長多重伝送方式の検討に伴い、近年、伝送される波長多重光から４波、２０波といった複数の波長の光を選択的に取り出したり付加したりできるOADM（Optical Add Drop Multiplexer）等の光部品が要求されるようになり、それに伴い、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を正確に設定波長と一致させることができる光モジュールが求められるようになった。
【００１３】
しかしながら、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長は温度だけでなく張力にも依存し、温度補償パッケージに光ファイバを固定するときに、前記固定材料として低融点ガラスや金属はんだを適用すると、その硬化収縮が大きいために、この硬化収縮の影響によってブラッグ反射波長が設定波長からずれてしまうといった問題があった。
【００１４】
また、前記固定材料として接着剤を適用すると、光ファイバをパッケージに固定する際にはブラッグ反射波長を設定波長に合わせやすくなるが、接着剤の吸湿に伴う長期信頼性の問題があった。すなわち、光モジュールを長期間使用していくと接着剤が吸湿し、それに伴い、光ファイバの固定時に加えた引っ張り応力が弱くなり、ブラッグ反射波長が設定波長からずれてしまうといった問題があった。
【００１５】
例えば、従来の光モジュールに適用していた接着剤により光ファイバをパッケージに固定し、この光モジュールを８５℃、８５％の雰囲気下に１０００時間放置した結果、光ファイバへの応力が徐々に弱くなって光ファイバのグレーティングのブラッグ反射波長と設定波長の差が徐々に大きくなり、１０００時間放置後には、その差が０．３ｎｍ程度にもなってしまった。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させることができ、その状態を長期にわたって維持することができる光モジュールおよびその光モジュールに適用される接着剤を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の光モジュールは、ファイバグレーティングを形成して成る光ファイバと、該光ファイバを収容固定するパッケージとを有し、前記光ファイバの前記ファイバグレーティングの形成部を挟んだ両側が接着剤によって前記パッケージに固定されており、前記接着剤には耐湿性を向上させる無機系フィラーが含有され、当該無機系フィラーの濃度を重量割合で２０％以上６０％以下とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
さらに、第２の発明の光モジュールは、上記第１の発明の構成に加え、前記無機系フィラーはＴａｌｃとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２０】
さらに、第３の発明の光モジュールは、上記第１又は第２の発明の構成に加え、前記無機系フィラーは鱗片形状とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２１】
さらに、第４の発明の光モジュールは、上記第１乃至第３のいずれか一つの発明の構成に加え、前記パッケージはファイバグレーティングの温度依存性を補償する温度補償パッケージとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２２】
さらに、第５の発明の接着剤は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の光モジュールに適用される無機系フィラー含有の接着剤であることを特徴としている。
【００２３】
上記構成の本発明の光モジュールは、光ファイバのファイバグレーティングの形成部を挟んだ両側を接着剤によってパッケージに固定しているので、低融点ガラスや金属はんだによって光ファイバを固定する場合に比べてファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長に合わせやすくなり、また、前記接着剤には耐湿性を向上させる無機系フィラーが含有されているので、光モジュールを長期間使用していくうちに接着剤が吸湿するのを抑制できる。
【００２４】
そのため、本発明の光モジュールは、光ファイバの固定時に加えた引っ張り応力が接着剤の吸湿に伴って弱くなることを抑制でき、接着剤の吸湿による設定波長ずれを抑制できる。
【００２５】
したがって、本発明の光モジュールにおいて、前記パッケージをファイバグレーティングの温度補償用のパッケージとすることにより、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた状態で長期にわたって維持することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明に係る光モジュールの第１実施形態例の要部構成が示されている。なお、同図の（ａ）には光モジュールの断面図が、同図の（ｂ）には光モジュールの平面図が、同図の（ｃ）には、同図の（ｂ）の左側から見た光モジュールの正面図がそれぞれ示されている。
【００２７】
これらの図に示すように、本実施形態例の光モジュールは、ファイバグレーティングを形成して成る光ファイバ２と、該光ファイバ２を収容固定するパッケージ１とを有しており、パッケージ１はファイバグレーティングの温度依存性を補償する温度補償パッケージである。光ファイバ２は、ファイバグレーティングの形成部６を挟んだ両側の固定部１３，１４において、接着剤８によりパッケージ１に固定されている。
【００２８】
本実施形態例の光モジュールの最も特徴的な構成は、上記光ファイバ２をパッケージ１に固定する接着剤８に、耐湿性を向上させる無機系フィラーを含有させたことである。
【００２９】
上記接着剤８は、無機系フィラーである鱗片形状のＴａｌｃ（滑石：Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）を、重量割合で２０％含むエポキシ系接着剤であり、本実施形態例で適用している接着剤８は、上記無機系フィラーを含有させることにより接着剤８の耐湿性を良好にし、かつ、接着剤９の線膨張率も小さくして、接着剤８の膨潤等の変化を抑制している。また、接着剤８をエポキシ系接着剤とすることにより、高い接着強度を得ることができる。
【００３０】
なお、本実施形態例において、前記光ファイバ２はコアと該コアの外周側を覆うクラッドとを有しており、前記コアの前記クラッドに対する比屈折率差がシングルモード光ファイバ（１．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ）における値（シングルモード光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差）よりも大きい値と成している。
【００３１】
また、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、前記パッケージ１は第１のパッケージ部材３と第２のパッケージ部材４を有している。第１のパッケージ部材３と第２のパッケージ部材４は、互いに異なる材質により形成され、互いに線膨張係数が異なる。
【００３２】
前記第１のパッケージ部材３は線膨張係数が２．２７×１０−５／℃のアルミニウムにより形成されており、第２のパッケージ部材４は線膨張係数が１．６×１０−６／℃のインバー（INVAR（３６FN））により形成されている。第１のパッケージ部材３の線膨張係数は光ファイバ２の線膨張係数より大きく、第２のパッケージ部材４の線膨張係数は光ファイバ２および第１のパッケージ部材３の線膨張係数よりも格段に小さい。
【００３３】
また、同図の（ｃ）に示すように、パッケージ１の正面構造および、パッケージ１を光ファイバ２の長手方向に直交する面で切断した形状は略半円形状と成し、この略半円の中央部に略矩形の凹部７が形成されている。この凹部７に前記光ファイバが挿入されている。前記固定部１３，１４は、同図の（ａ）、（ｂ）に示すように、凹部７の底部側に、光ファイバ２の長手方向に間隔を介して形成されている。
【００３４】
光ファイバ２は、前記ファイバグレーティングの形成部６を挟んでその一端側が前記固定部１３で第１のパッケージ部材３に固定され、他端側が前記固定部１４で第２のパッケージ部材４に固定されている。
【００３５】
ところで、本発明者は、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた状態で長期にわたって維持できるようにするためには、光ファイバ４をパッケージ１に固定する接着剤の吸湿性を向上させることが得策であると考え、接着剤に無機系フィラーを含有させることを考えた。
【００３６】
そして、無機系フィラー入りのエポキシ系接着剤によってパッケージ１に光ファイバ２を固定して形成される光モジュールについて、図２に示すように、接着剤の無機系フィラー含有量を変化させて高温高湿試験を行なった。この高温高湿試験は、光モジュールを８５℃、８５％の雰囲気下に０〜２０００時間放置して５００時間ごとにファイバグレーティングの中心波長変化量を求めたものである。
【００３７】
同図の特性線ａは無機系フィラーを２０ｗｔ％（重量割合で２０％）とした接着剤の高温高湿試験結果を示し、特性線ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ、無機系フィラーを４０ｗｔ％、６０ｗｔ％、１０ｗｔ％とした接着剤の高温高湿試験結果を示している。また、無機系フィラーは、いずれも鱗片形状のＴａｌｃとした。
【００３８】
これらの特性線ａ〜ｄから明らかなように、鱗片形状のＴａｌｃの無機系フィラーを２０ｗｔ％から６０ｗｔ％とした場合は、いずれも、８５℃、８５％の雰囲気下で２０００時間経過しても、ファイバグレーティングの中心波長変化量は０．０２ｎｍで、中心波長はほとんど変化していない。
【００３９】
これに対し、無機系フィラーの含有量が１０ｗｔ％の場合は、接着剤の吸湿に伴い、ファイバグレーティングに予め印加した引っ張り応力が徐々に解放され、８５℃、８５％の雰囲気下で１０００時間経過したときには、ファイバグレーティングの中心波長が約０．３ｎｍ変化した。
【００４０】
そこで、本実施形態例では、上記の如く、無機系フィラーである鱗片形状のＴａｌｃを重量割合で２０％含むエポキシ系の接着剤８によって、光ファイバ２のファイバグレーティングの形成部６の両側をパッケージ１に固定した。
【００４１】
なお、本実施形態例において、光ファイバ２をパッケージ１に固定するときには、光ファイバ２を張力印加治具にセットし、前記提案の温度補償パッケージに光ファイバを固定する際と同様に、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長が設定波長になるように、常温で光ファイバ２に設定引っ張り応力を加えながら、光ファイバ２を接着剤８によって第１および第２のパッケージ部材３，４に固定している。
【００４２】
本実施形態例の光モジュールは、以上のように構成されており、光ファイバ２をパッケージ１に固定する接着剤８は、耐湿性を向上させる無機系フィラーを含有させているので、光モジュールを長期にわたって使用しても、接着剤８が吸湿して光ファイバ２に加えられている引っ張り応力が弱くなることを抑制できるし、光ファイバ２の固定時にファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長に合わせやすい。
【００４３】
また、本実施形態例では、光ファイバ２は前記ファイバグレーティングの形成部６を挟んでその一端側が光ファイバ２よりも線膨張係数が大きい第１のパッケージ部材３に固定され、他端側が光ファイバ２よりも線膨張係数が小さい第２のパッケージ部材４に固定されているので、温度上昇に伴い、光ファイバ２が長手方向に伸びようとする力を抑制する方向にパッケージ１から光ファイバ２に応力が印加され、ファイバグレーティングピッチの拡大等を抑制できる。
【００４４】
したがって、本実施形態例の光モジュールは、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させてその状態長期にわたって維持することができる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実施形態例では、鱗片形状のＴａｌｃの無機系フィラーを重量割合で２０％含有する接着剤８を用いて光ファイバ２をパッケージ１に固定したが、上記接着剤８の無機系フィラーの含有量は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、鱗片形状のＴａｌｃの無機系フィラーを適用する場合は、重量割合で２０％から６０％の適宜の値とすればよい。
【００４６】
また、接着剤８に含有させる無機系フィラーの種類も特に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、接着剤の吸湿性を向上できるものであればよい。
【００４７】
さらに、上記実施形態例では、第１のパッケージ部材３をアルミニウムにより形成し、第２のパッケージ部材４はインバーにより形成したが、第１、第２のパッケージ部材３，４を形成する材質は特に限定されるものではなく適宜設定されるものである。
【００４８】
さらに、上記実施形態例では、パッケージ１を第１と第２のパッケージ部材３，４を有する構成としたが、本発明の光モジュールを形成するパッケージ１は、例えばガラスセラミック等の負の線膨張係数を有する材料により形成してもよい。
【００４９】
さらに、上記実施形態例では、光ファイバ２のコアのクラッドに対する比屈折率差をシングルモード光ファイバよりも大きくしたが、光ファイバ２のコアのクラッドに対する比屈折率差は特に限定されるものではなく適宜設定されるものである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバのファイバグレーティングの形成部を挟んだ両側を接着剤によってパッケージに固定しているので、低融点ガラスや金属はんだによって光ファイバを固定する場合に比べてファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長に合わせやすくなり、また、前記接着剤には耐湿性を向上させる無機系フィラーが含有されているので、光モジュールを長期間使用していくうちに接着剤が吸湿するのを抑制できる。
【００５１】
そのため、本発明の光モジュールは、光ファイバの固定時に加えた引っ張り応力が接着剤の吸湿に伴って弱くなることを抑制でき、接着剤の吸湿による設定波長ずれを抑制できる。
【００５２】
したがって、本発明の光モジュールは、第４の発明のように、前記パッケージをファイバグレーティングの温度補償用のパッケージとすることにより、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた状態で長期にわたって維持することができる。
【００５３】
また、本発明の光モジュールにおいて、上記無機系フィラーの濃度を重量割合で２０％以上６０％以下とした構成としたので、上記接着剤の吸湿抑制による効果をより一層確実に発揮することができる。
【００５４】
さらに、本発明の光モジュールにおいて、上記無機系フィラーはＴａｌｃとした構成や、無機系フィラーは鱗片形状とした構成によれば、上記接着剤の吸湿抑制効果をさらにより一層確実に発揮することができる。
【００５５】
さらに、本発明の接着剤によれば、吸湿性を向上させる無機系フィラーを含有しているので、吸湿性が良好で、上記優れた効果を奏することができる光モジュールを形成できる優れた接着剤を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光モジュールの一実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】光ファイバをパッケージに固定する接着剤の無機系フィラー含有量を変えて行なった光モジュールの耐湿性試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ パッケージ
２ 光ファイバ
６ ファイバグレーティングの形成部
８ 接着剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信用として用いられる光モジュールおよびその光モジュールに適用される接着剤に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
ファイバグレーティングは、光ファイバの長手方向に沿って周期的な屈折率変化を起こさせ、回折格子を形成したものである。ファイバグレーティングは、例えば、光ファイバに紫外光の干渉縞を照射することにより、光ファイバのコアに光誘起屈折率変化を生じさせて形成することができる。
【０００３】
紫外光の干渉縞は、例えばグレーティング形成パターンを備えたマスク（フェイズマスク）を介して紫外光を照射することにより形成されるもので、このように、フェイズマスクを用いてグレーティングを形成する方法は、フェイズマスク法と呼ばれている。また、フェイズマスクを用いず、紫外光の干渉縞を形成するホログラフィック法等も知られている。
【０００４】
上記ファイバグレーティングは、ブラッグ反射波長を中心とした比較的狭い波長域の光を反射する機能を有しており、上記ブラッグ反射波長は上記回折格子の周期とコアの実効屈折率から決定される。このようなファイバグレーティングは、波長選択性に優れた単一波長フィルタとして用いることができる。
【０００５】
なお、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長をλとし、実効屈折率をｎとし、グレーティングピッチをΛとすると、これらの間には、λ＝２ｎΛの関係がある。そして、実効屈折率ｎとグレーティングピッチΛは、共に温度依存性があるために、例えばシリカベース光ファイバにおけるブラッグ反射波長は、０．０１ｎｍ〜０．１５ｎｍ／℃程度の温度依存性を有することが知られている。
【０００６】
上記ブラッグ反射波長の温度依存性は、温度上昇に伴って実効屈折率やグレーティングピッチが大きくなる、いわゆる正の温度依存性である。
【０００７】
そこで、このブラッグ反射波長の温度依存性を補償するために、ファイバグレーティングを負の線膨張係数を有する部材や、線膨張係数の異なる２種類の材料を組み合わせた部材によりファイバグレーティングの温度補償用パッケージを形成し、この温度補償用パッケージに、ファイバグレーティングを備えた光ファイバを固定することが提案されている。光ファイバのパッケージへの固定は、低融点ガラスや金属はんだ、接着剤等の固定材料を用いて行なわれる。
【０００８】
なお、これらの提案における温度補償用パッケージは、温度上昇に伴い、光ファイバのファイバグレーティング形成部の長さを短くしようとする方向に応力を加えるものであるが、この応力によって光ファイバを圧縮させることは困難である。
【０００９】
そこで、上記提案の光モジュールは、例えば常温（例えば２５℃）において予め定めた設定引っ張り応力を加えた状態で、光ファイバを温度補償用パッケージに固定することにより、高温時にはその引っ張り応力が小さくなる、または引っ張り応力がゼロになるように設計される。そして、この光モジュールは、常温において上記設定引っ張り応力を加えながら光ファイバを温度補償パッケージに固定することにより製造される。
【００１０】
このようにすると、上記提案の光モジュールにおいて、温度補償パッケージからファイバグレーティングに加える張力に負の温度依存性を与えることができ（温度上昇に伴ってファイバグレーティング形成部のピッチが大きくなること等を抑制でき）、光ファイバが持つ屈折率の正の温度依存性を補償することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、情報化社会の発展により、通信情報量が飛躍的に増大する傾向にあり、光ファイバ通信における高速大容量化は、必要かつ、不可欠の課題となっている。そして、この高速大容量化へのアプローチとして、例えば０．８ｎｍといった設定波長間隔で異なる複数の波長の信号光を１本の光ファイバで伝送する波長多重伝送方式の検討が行なわれている。
【００１２】
この波長多重伝送方式の検討に伴い、近年、伝送される波長多重光から４波、２０波といった複数の波長の光を選択的に取り出したり付加したりできるOADM（Optical Add Drop Multiplexer）等の光部品が要求されるようになり、それに伴い、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を正確に設定波長と一致させることができる光モジュールが求められるようになった。
【００１３】
しかしながら、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長は温度だけでなく張力にも依存し、温度補償パッケージに光ファイバを固定するときに、前記固定材料として低融点ガラスや金属はんだを適用すると、その硬化収縮が大きいために、この硬化収縮の影響によってブラッグ反射波長が設定波長からずれてしまうといった問題があった。
【００１４】
また、前記固定材料として接着剤を適用すると、光ファイバをパッケージに固定する際にはブラッグ反射波長を設定波長に合わせやすくなるが、接着剤の吸湿に伴う長期信頼性の問題があった。すなわち、光モジュールを長期間使用していくと接着剤が吸湿し、それに伴い、光ファイバの固定時に加えた引っ張り応力が弱くなり、ブラッグ反射波長が設定波長からずれてしまうといった問題があった。
【００１５】
例えば、従来の光モジュールに適用していた接着剤により光ファイバをパッケージに固定し、この光モジュールを８５℃、８５％の雰囲気下に１０００時間放置した結果、光ファイバへの応力が徐々に弱くなって光ファイバのグレーティングのブラッグ反射波長と設定波長の差が徐々に大きくなり、１０００時間放置後には、その差が０．３ｎｍ程度にもなってしまった。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させることができ、その状態を長期にわたって維持することができる光モジュールおよびその光モジュールに適用される接着剤を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の光モジュールは、ファイバグレーティングを形成して成る光ファイバと、該光ファイバを収容固定するパッケージとを有し、前記光ファイバの前記ファイバグレーティングの形成部を挟んだ両側が接着剤によって前記パッケージに固定されており、前記接着剤には耐湿性を向上させる無機系フィラーが含有され、当該無機系フィラーの濃度を重量割合で２０％以上６０％以下とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
さらに、第２の発明の光モジュールは、上記第１の発明の構成に加え、前記無機系フィラーはＴａｌｃとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２０】
さらに、第３の発明の光モジュールは、上記第１又は第２の発明の構成に加え、前記無機系フィラーは鱗片形状とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２１】
さらに、第４の発明の光モジュールは、上記第１乃至第３のいずれか一つの発明の構成に加え、前記パッケージはファイバグレーティングの温度依存性を補償する温度補償パッケージとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２２】
さらに、第５の発明の接着剤は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の光モジュールに適用される無機系フィラー含有の接着剤であることを特徴としている。
【００２３】
上記構成の本発明の光モジュールは、光ファイバのファイバグレーティングの形成部を挟んだ両側を接着剤によってパッケージに固定しているので、低融点ガラスや金属はんだによって光ファイバを固定する場合に比べてファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長に合わせやすくなり、また、前記接着剤には耐湿性を向上させる無機系フィラーが含有されているので、光モジュールを長期間使用していくうちに接着剤が吸湿するのを抑制できる。
【００２４】
そのため、本発明の光モジュールは、光ファイバの固定時に加えた引っ張り応力が接着剤の吸湿に伴って弱くなることを抑制でき、接着剤の吸湿による設定波長ずれを抑制できる。
【００２５】
したがって、本発明の光モジュールにおいて、前記パッケージをファイバグレーティングの温度補償用のパッケージとすることにより、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた状態で長期にわたって維持することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明に係る光モジュールの第１実施形態例の要部構成が示されている。なお、同図の（ａ）には光モジュールの断面図が、同図の（ｂ）には光モジュールの平面図が、同図の（ｃ）には、同図の（ｂ）の左側から見た光モジュールの正面図がそれぞれ示されている。
【００２７】
これらの図に示すように、本実施形態例の光モジュールは、ファイバグレーティングを形成して成る光ファイバ２と、該光ファイバ２を収容固定するパッケージ１とを有しており、パッケージ１はファイバグレーティングの温度依存性を補償する温度補償パッケージである。光ファイバ２は、ファイバグレーティングの形成部６を挟んだ両側の固定部１３，１４において、接着剤８によりパッケージ１に固定されている。
【００２８】
本実施形態例の光モジュールの最も特徴的な構成は、上記光ファイバ２をパッケージ１に固定する接着剤８に、耐湿性を向上させる無機系フィラーを含有させたことである。
【００２９】
上記接着剤８は、無機系フィラーである鱗片形状のＴａｌｃ（滑石：Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）を、重量割合で２０％含むエポキシ系接着剤であり、本実施形態例で適用している接着剤８は、上記無機系フィラーを含有させることにより接着剤８の耐湿性を良好にし、かつ、接着剤９の線膨張率も小さくして、接着剤８の膨潤等の変化を抑制している。また、接着剤８をエポキシ系接着剤とすることにより、高い接着強度を得ることができる。
【００３０】
なお、本実施形態例において、前記光ファイバ２はコアと該コアの外周側を覆うクラッドとを有しており、前記コアの前記クラッドに対する比屈折率差がシングルモード光ファイバ（１．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ）における値（シングルモード光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差）よりも大きい値と成している。
【００３１】
また、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、前記パッケージ１は第１のパッケージ部材３と第２のパッケージ部材４を有している。第１のパッケージ部材３と第２のパッケージ部材４は、互いに異なる材質により形成され、互いに線膨張係数が異なる。
【００３２】
前記第１のパッケージ部材３は線膨張係数が２．２７×１０−５／℃のアルミニウムにより形成されており、第２のパッケージ部材４は線膨張係数が１．６×１０−６／℃のインバー（INVAR（３６FN））により形成されている。第１のパッケージ部材３の線膨張係数は光ファイバ２の線膨張係数より大きく、第２のパッケージ部材４の線膨張係数は光ファイバ２および第１のパッケージ部材３の線膨張係数よりも格段に小さい。
【００３３】
また、同図の（ｃ）に示すように、パッケージ１の正面構造および、パッケージ１を光ファイバ２の長手方向に直交する面で切断した形状は略半円形状と成し、この略半円の中央部に略矩形の凹部７が形成されている。この凹部７に前記光ファイバが挿入されている。前記固定部１３，１４は、同図の（ａ）、（ｂ）に示すように、凹部７の底部側に、光ファイバ２の長手方向に間隔を介して形成されている。
【００３４】
光ファイバ２は、前記ファイバグレーティングの形成部６を挟んでその一端側が前記固定部１３で第１のパッケージ部材３に固定され、他端側が前記固定部１４で第２のパッケージ部材４に固定されている。
【００３５】
ところで、本発明者は、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた状態で長期にわたって維持できるようにするためには、光ファイバ４をパッケージ１に固定する接着剤の吸湿性を向上させることが得策であると考え、接着剤に無機系フィラーを含有させることを考えた。
【００３６】
そして、無機系フィラー入りのエポキシ系接着剤によってパッケージ１に光ファイバ２を固定して形成される光モジュールについて、図２に示すように、接着剤の無機系フィラー含有量を変化させて高温高湿試験を行なった。この高温高湿試験は、光モジュールを８５℃、８５％の雰囲気下に０〜２０００時間放置して５００時間ごとにファイバグレーティングの中心波長変化量を求めたものである。
【００３７】
同図の特性線ａは無機系フィラーを２０ｗｔ％（重量割合で２０％）とした接着剤の高温高湿試験結果を示し、特性線ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ、無機系フィラーを４０ｗｔ％、６０ｗｔ％、１０ｗｔ％とした接着剤の高温高湿試験結果を示している。また、無機系フィラーは、いずれも鱗片形状のＴａｌｃとした。
【００３８】
これらの特性線ａ〜ｄから明らかなように、鱗片形状のＴａｌｃの無機系フィラーを２０ｗｔ％から６０ｗｔ％とした場合は、いずれも、８５℃、８５％の雰囲気下で２０００時間経過しても、ファイバグレーティングの中心波長変化量は０．０２ｎｍで、中心波長はほとんど変化していない。
【００３９】
これに対し、無機系フィラーの含有量が１０ｗｔ％の場合は、接着剤の吸湿に伴い、ファイバグレーティングに予め印加した引っ張り応力が徐々に解放され、８５℃、８５％の雰囲気下で１０００時間経過したときには、ファイバグレーティングの中心波長が約０．３ｎｍ変化した。
【００４０】
そこで、本実施形態例では、上記の如く、無機系フィラーである鱗片形状のＴａｌｃを重量割合で２０％含むエポキシ系の接着剤８によって、光ファイバ２のファイバグレーティングの形成部６の両側をパッケージ１に固定した。
【００４１】
なお、本実施形態例において、光ファイバ２をパッケージ１に固定するときには、光ファイバ２を張力印加治具にセットし、前記提案の温度補償パッケージに光ファイバを固定する際と同様に、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長が設定波長になるように、常温で光ファイバ２に設定引っ張り応力を加えながら、光ファイバ２を接着剤８によって第１および第２のパッケージ部材３，４に固定している。
【００４２】
本実施形態例の光モジュールは、以上のように構成されており、光ファイバ２をパッケージ１に固定する接着剤８は、耐湿性を向上させる無機系フィラーを含有させているので、光モジュールを長期にわたって使用しても、接着剤８が吸湿して光ファイバ２に加えられている引っ張り応力が弱くなることを抑制できるし、光ファイバ２の固定時にファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長に合わせやすい。
【００４３】
また、本実施形態例では、光ファイバ２は前記ファイバグレーティングの形成部６を挟んでその一端側が光ファイバ２よりも線膨張係数が大きい第１のパッケージ部材３に固定され、他端側が光ファイバ２よりも線膨張係数が小さい第２のパッケージ部材４に固定されているので、温度上昇に伴い、光ファイバ２が長手方向に伸びようとする力を抑制する方向にパッケージ１から光ファイバ２に応力が印加され、ファイバグレーティングピッチの拡大等を抑制できる。
【００４４】
したがって、本実施形態例の光モジュールは、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させてその状態長期にわたって維持することができる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実施形態例では、鱗片形状のＴａｌｃの無機系フィラーを重量割合で２０％含有する接着剤８を用いて光ファイバ２をパッケージ１に固定したが、上記接着剤８の無機系フィラーの含有量は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、鱗片形状のＴａｌｃの無機系フィラーを適用する場合は、重量割合で２０％から６０％の適宜の値とすればよい。
【００４６】
また、接着剤８に含有させる無機系フィラーの種類も特に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、接着剤の吸湿性を向上できるものであればよい。
【００４７】
さらに、上記実施形態例では、第１のパッケージ部材３をアルミニウムにより形成し、第２のパッケージ部材４はインバーにより形成したが、第１、第２のパッケージ部材３，４を形成する材質は特に限定されるものではなく適宜設定されるものである。
【００４８】
さらに、上記実施形態例では、パッケージ１を第１と第２のパッケージ部材３，４を有する構成としたが、本発明の光モジュールを形成するパッケージ１は、例えばガラスセラミック等の負の線膨張係数を有する材料により形成してもよい。
【００４９】
さらに、上記実施形態例では、光ファイバ２のコアのクラッドに対する比屈折率差をシングルモード光ファイバよりも大きくしたが、光ファイバ２のコアのクラッドに対する比屈折率差は特に限定されるものではなく適宜設定されるものである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバのファイバグレーティングの形成部を挟んだ両側を接着剤によってパッケージに固定しているので、低融点ガラスや金属はんだによって光ファイバを固定する場合に比べてファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長に合わせやすくなり、また、前記接着剤には耐湿性を向上させる無機系フィラーが含有されているので、光モジュールを長期間使用していくうちに接着剤が吸湿するのを抑制できる。
【００５１】
そのため、本発明の光モジュールは、光ファイバの固定時に加えた引っ張り応力が接着剤の吸湿に伴って弱くなることを抑制でき、接着剤の吸湿による設定波長ずれを抑制できる。
【００５２】
したがって、本発明の光モジュールは、第４の発明のように、前記パッケージをファイバグレーティングの温度補償用のパッケージとすることにより、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた状態で長期にわたって維持することができる。
【００５３】
また、本発明の光モジュールにおいて、上記無機系フィラーの濃度を重量割合で２０％以上６０％以下とした構成としたので、上記接着剤の吸湿抑制による効果をより一層確実に発揮することができる。
【００５４】
さらに、本発明の光モジュールにおいて、上記無機系フィラーはＴａｌｃとした構成や、無機系フィラーは鱗片形状とした構成によれば、上記接着剤の吸湿抑制効果をさらにより一層確実に発揮することができる。
【００５５】
さらに、本発明の接着剤によれば、吸湿性を向上させる無機系フィラーを含有しているので、吸湿性が良好で、上記優れた効果を奏することができる光モジュールを形成できる優れた接着剤を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光モジュールの一実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】光ファイバをパッケージに固定する接着剤の無機系フィラー含有量を変えて行なった光モジュールの耐湿性試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ パッケージ
２ 光ファイバ
６ ファイバグレーティングの形成部
８ 接着剤
Claims (5)
- ファイバグレーティングを形成して成る光ファイバと、該光ファイバを収容固定するパッケージとを有し、前記光ファイバの前記ファイバグレーティングの形成部を挟んだ両側が接着剤によって前記パッケージに固定されており、前記接着剤には耐湿性を向上させる無機系フィラーが含有され、当該無機系フィラーの濃度を重量割合で２０％以上６０％以下としたことを特徴とする光モジュール。
- 無機系フィラーはＴａｌｃとしたことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
- 無機系フィラーは鱗片形状としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光モジュール。
- パッケージはファイバグレーティングの温度依存性を補償する温度補償パッケージとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の光モジュール。
- 請求項１乃至請求項４のいずれか一つの光モジュールに適用される無機系フィラー含有の接着剤。
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