WO2005098490A1

WO2005098490A1 - 光導波路、光導波路モジュールおよび光導波路の作成方法

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Publication number: WO2005098490A1
Application number: PCT/JP2005/006169
Authority: WO
Inventors: Masahito Morimoto; Masao Shinoda
Original assignee: The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2005-10-20
Also published as: JP2005292718A; US20110135261A1; EP1736805A4; CN1973221B; CN1973221A; US20070183730A1; US8014644B2; EP1736805A1

Abstract

　コアとクラッドを有する光導波路であって、所望部分が加熱されて、加工歪開放状態に移行し、当該加工歪開放状態に移行した前記部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げられて、加工歪状態に移行していることを特徴とする光導波路。光導波路の前記部分を屈曲点以上軟化点以下の範囲内の温度に加熱して、加工歪状態に移行している。光導波路は、外径が５０μｍ以上の光ファイバである。光導波路は、外径が前記光導波路のモードフィールド径の１０倍以上である。光導波路は、前記曲げ半径が５．０ｍｍ以下である。光導波路のコアとクラッドの等価屈折率差Δ１が０．８％以上３．５％以下の範囲内である。

Description

光導波路、光導波路モジュールおよび光導波路の作成方法技術分野

[0001] 本発明は光部品の小型化に関し、特に光導波の方向を微小な大きさで変更できる光導波路、光導波路モジュール、および光導波方向の変換方法に関するものである背景技術

[0002] 現在、電気回路の動作速度は光伝送回路の動作速度に近づきつつある。しかし、電気回路の動作速度を更に高速化するのは、光伝送回路の動作速度を向上するよりも原理的な障壁が高い。これは、電気回路に付随する静電容量による時定数が、高速動作で増大する為である。そこで、電気回路の高速動作を一部光伝送路で補う為、電気回路と光回路を融合させる研究開発が活発に行われている。

[0003] 具体的には VCSEL (垂直共振器型表面発光レーザー）を電気回路基盤に実装し、そこから出射された光信号を光ファイバや光導波路に入射して伝播させ、電気基板に実装された PD (フォトダイオード)で受光して信号伝送を行うものである。この光フアイバゃ光導波路を電気回路基板自体に埋め込む方式や、複数の電気回路基板間に現状の電気コードの代わりとして光ファイバや光導波路を使用する方式が検討されている。また、前記のような用途に使用する光ファイバや光導波路として、例えば有機導波路シート (代表的な導波路シートとしては、ポリイミドの導波路シートがある。 )や、光ファイバシートが提案されている。

[0004] VCSELは表面発行レーザーであり、そのレーザー光の出射方向は実装された電気回路基板に対して垂直方向である。レーザーの実装方向を電気回路基板に対して垂直にすれば、レーザー光出射方向は電気回路基板に対して平行方向になるが、このようなレーザーの実装は VCSELの高密度多重実装の利点を全く台無しにするものであり、通常利用されない。

[0005] また、電気回路基板に埋め込まれた光導波路や光ファイバは電気回路基板と平行方向に光を導波するので、 VCSELから出射されたレーザー光を、これらの光導波路や光ファイバに結合される為には、 90度の光導波方向の変換が必要となる。 [0006] このような、 90度の光導波方向の変換方法として、光ファイバや導波路の端面を 45 度に研磨し、研磨面に金属蒸着などを施してミラーとし、 90度の変換を行う方法や、 45度の角度を持ったミラーで変換を行う方法が検討されている。

[0007] また、前述のような 90度の光導波方向の変換の必要性とは適用領域が異なるが、例えば FTTHではユーザー宅内に光ファイバを配線する力一般の光ファイバでは機械的特性及び光学的特性の問題から、数 cm以下でファイバを曲げることができない為、部屋の角部分や屋外力屋内に光ファイバを取り込んだ穴部分で光ファイバを緩やかに曲げる空間を確保する必要があり、家具の配置や屋内の景観を損ねることになっている。これに対して、近年最小曲げ半径が 15mmでも機械的、光学的に曲げることが可能な光ファイバが開発されている。

[0008] 更に、超小型で光導波方向を変換する応用として、光ファイバの所望部分を非常に微細な径に細くして、曲げる方法が提案され商品化されている。この方法では細くされた部分の光ファイバ径は数/ z m〜： LO m程度で、この細さでは光ファイバを例えば曲げ半径 lmmで曲げたとしても、その曲げによる曲げ歪は 1%以下となり機械的に十分曲げることが可能になる。また、光学的にはこの細い部分のファイバだけで光を閉じ込める構造とはならないが、この細い光ファイバ部分とその外側の環境、すなわち空気との組み合わせにより、コアが光ファイバ、クラッドが環境 (空気）という関係になり、等価的に数十％もの超高等価屈折率差の導波路として機能し、微小な曲げ半径でも光の損失無く曲げることが可能となる。

特許文献 1 :米国特許公開 No. 2003/0165291A1

特許文献 2 :米国特許 No. 5138676

特許文献 3：特開 2000— 329950号公報

非特許文献 1：大木、他「60bps級並列光インタコネクトモジュール（ParaBIT— 1F

)の開発」 2000年電子情報通信学会技術研究報告 EMD2000— 7

非特許文献 2：清水、他「光 IZO内臓システム LSIモジュール（3)光結合系の設計」

2003年電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ大会 C - 3- 125 非特許文献 3 :佐々木、他「光 IZO内臓システム LSIモジュール (5)基板実装型コネクタの開発」 2003年電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ大会 C - 3- 1 27

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] まず、上述した光ファイバや導波路の端面を 45度に研磨し、研磨面に金属蒸着などを施してミラーとし、 90度の変換を行う方法では、光ファイバや導波路を制度良く 4 5度に研磨する作業が容易でなぐ更に金属蒸着などの更なる工程も大掛力りな製造設備を必要とする。実装時にも 45度面を回路基板に対して真上または真下方向に捩れることなく実装する必要があるが、このような実装は容易とは言い難い。また、この方式では光ファイバのコアや導波路のコアから 90度方向に変換された後は、導波構造ではない媒体中を光が導波する為、ビーム径が広がり良好な結合を得ることは難しい。

[0010] また、 45度の角度を持ったミラーで変換を行う方法では、小型化のために微小なミラーが必要となり、この微小なミラーとの位置合わせや、ミラー部分までに空間中を光ビームが伝播することによるビーム広がりを抑えるためには、レンズ部品などが追加されなければならず、部品点数が増え、それらの位置合わせは容易ではない。

[0011] 更に、空間伝播を伴う系では導波路や光ファイバからの空間への光出射端面は反射減衰量を大きく取る為、無反射コーティングや、斜め研磨が必要となるが、無反射コーティングは大掛力りな装置を必要とし、斜め研磨は光ビームの放射方向が導波路中または光ファイバ中での光軸力もずれるので、 45度ミラーとの位置合わせが更に難しくなる場合がある。

[0012] 次に、最小曲げ半径が 15mmでも、機械的、光学的に曲げることが可能な光フアイバは屋外では有効である力屋内や狭い空間では許容される曲げ半径は小さい方がより良い。半径 15mmの曲げ半径よりも小さくしたい場合には使用できない。

[0013] 光ファイバの所望部分を非常に微細な径に細くして、曲げる方法では、数/ z m程度の外径という非常に細い径とする為、取り扱い時に折れてしまうなどの問題がある。また、この方式では曲げの部分の光損失低減は、外部環境がクラッドとして働くことが基本であり、外部環境変化に敏感である。すなわち、環境湿度や温度変動によりこの微小径部分に水分の結露が起こると、擬似的な超高 Δによる微小曲げ部分での光閉じ込めは機能しなくなる。

[0014] 微小曲げ部分での光閉じ込めの機能を維持する為には、この微小径部分は空気などの気体中に曝された状態で、気密封止を行う必要がある。すなわち、空洞内に微小径部分を配置しての気密封止が必要となる力これは容易ではない。また、微小径部分が小さくても、それを気密封止し、保護する構造部分は微小径部分よりも非常に大きな構造とならざるを得ない。

[0015] し力も、前記の光ファイバや光導波路として、有機導波路シートや光ファイバシートが提案されているが、まず、有機導波路シートの現状の技術レベルでの光損失は約 0. 2dBZcmと非常に大きぐ長さ 15cm伝送しただけで光パワーが 3dB損失、すなわち半分以下となってしまう。光電気融合基板からバックプレーン、更に別の光電気融合基板へ光信号を伝送する場合を考えると、光信号は数十 cmから lm程度の距離を伝送すると考えられ、この場合には、コネクタ部分の接続損失などを無視して、導波路の伝送損失だけでも、最大 20dB程度の光損失が発生することになる。結局、現状の技術レベルで有機導波路を用いて光伝送を行う場合には、短距離の伝送に限定されてしまうことになる。また、有機導波路は温度によって特性が変動しやすぐまた、電気回路のような高温多湿状態での長期信頼性も、光ファイバに比べて低い。

[0016] 一方、光ファイバシートは、 2枚の可撓性プラスチックフィルム間に複数本の光ファィバを配線したものであり、特性は光ファイバで決定される。光ファイバの伝送損失は有機導波路が 0. 2dBZcmであるのに比較して、石英系光ファイバで約 0. 2dB/km と cmと kmという遥かな小ささであり、光電気回路融合基板内での伝送といった、最大でも数 mと、う距離では伝送損失は無視できる小ささである。プラスチック系の光フアイバの場合には、数 dB〜数十 dBZkmという伝送損失増加がある力例えば 500d BZkmの損失でも、 0. 5dBZm程度と有機導波路に比べれば 1Z40程度の低損失であり、最大でも数 mという距離ではやはり伝送損失は小さぐ実用上問題となることはない。

[0017] しかし、この光ファイバシートは、複数本の光ファイバを所望の場所に光を配線するため、配線した光ファイバが交差するが、この交差の程度によって光損失が発生する。この交差による光損失を回避するには、配線形状を工夫する、交差部分に緩衝材を入れるなどが考えられる力このような方策は歩留まりを悪くし、さらにコストアップに繋がる。また、シート上での配線には光ファイバの光学的および機械的強度から曲げ半径を小さくすることが出来ないという問題がある。

[0018] 一般には、石英系光ファイバは曲げ半径 15mm以下では光損失増大、機械的破壊が懸念されるので、それ以上の半径で配線する必要があり、光ファイバシートを小さくすることが困難であり、配線形状も制限されてしまう。

石英系光ファイバを用いた光ファイバシートの機械的な強度については、例えば特開 2000— 329950号公報では、光ファイバの表面にカーボンをコーティングした力一ボンコートファイバを使用することが提案されている力カーボンコートされた光ファィバは表面が黒ぐこのファイバに被覆を施し着色しても、色の違いが判別できないという問題点があった。

[0019] また、光ファイバシートを電気回路基板内に埋め込んで光電気融合基板を作製しようとする場合には、電気回路基板表面の凹凸によって、光ファイバがマイクロベンド口スを発生する。これは、小さな凹凸が光ファイバの側面に当って側圧を生じ、光フアイバの長手方向に細かな曲げが連続的に生じて!/、る状況として考えると分かりやす、。このようなマイクロベンドロスは、光ファイバシート単体を低温にした場合にも発生する場合がある。これは、シートを形成する可撓性プラスチックフィルムが低温時に収縮し、光ファイバはガラスなので収縮が小さぐ収縮長の差によって光ファイバが細かくうねることで発生するものである。

[0020] 本発明は、上述の課題を解決するために成されたものである。その目的は、部品点数が少なぐ位置合わせ不要で、非常に小さな部分で光の導波方向を変換し、外部環境変動に鈍感で気密封止などの特別な保護機構を必要としない、光導波路、光導波路モジュールおよび光導波方向の変換方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0021] 従来の問題点を解決するために発明者は鋭意研究を重ねた。その結果、光導波路の所望部分を所定の温度に加熱すると光導波路の部分が加工歪開放状態になり、その状態で所定の曲げ半径で曲げ加工を施すと、歪の無い状態で曲げることが判明した。本発明は上述した研究成果に基づいてなされたものであって、この発明の光導波路の第 1の態様は、コアとクラッドを有する光導波路であって、所望部分が加熱されて、加工歪開放状態に移行する。そして、当該加工歪開放状態に移行した前記部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げられて、加工歪状態に移行している光導波路である。

[0022] この発明の光導波路の第 2の態様は、使用する光導波路の前記部分を屈曲点以上軟ィ匕点以下の範囲内の温度に加熱して、加工歪状態に移行している光導波路である。

[0023] この発明の光導波路の第 3の態様は、使用する光導波路の外径が 50 μ m以上の光ファイバである光導波路である。なお、光ファイバの材料は石英系、全プラスチック、プラスチッククラッドなどがある。

[0024] この発明の光導波路の第 4の態様は、使用する光導波路の外径がモードフィールド径の 10倍以上である光導波路である。

[0025] この発明の光導波路の第 5の態様は、使用する光導波路の曲げ半径が 5. Omm以下である光導波路である。

[0026] この発明の光導波路の第 6の態様は、使用する光導波路のコアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 8%以上 3. 5%以下の範囲内、好ましくは Δ が 1. 0%以上 3. 0% 以下の範囲内である光導波路である。なお、等価屈折率差とは、コアとなる部分の最大屈折率と、実効的にクラッドとなる部分の屈折率との屈折率差のことをいう。また、光ファイバの屈折率プロファイルは、単峰型プロファイル、 W型プロファイル等、特に限定されるものではない。

[0027] この発明の光導波路モジュールの第 1の態様は、上述した何れか 1つの光導波路が複数本力なっており、それらの光導波路がアレイ状に並べられて、少なくとも一部の光導波路が位置決め機構を備えた部材に固定されている光導波路モジュールである。

[0028] この発明の光導波路モジュールの第 2の態様は、上述した何れか 1つの光導波路の少なくとも片端に、コアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 2%以上である光導波路

2

を融着接続し、その部分を加熱して等価屈折率差 Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減したモジュールである。

[0029] この発明の光導波路モジュールの第 3の態様は、上述した何れか 1つの光導波路力 1枚のシート上に配線された状態で固定されている光導波路モジュールである。

[0030] この発明の光導波路モジュールの第 4の態様は、上述した何れか 1つの光導波路力少なくとも 2枚のシート間に配線された状態で固定されている光導波路モジユールである。

[0031] この発明の光導波路モジュールの第 5の態様は、使用する光導波路が複数本からなっており、配線された状態で固定されて!、る光導波路モジュールである。

[0032] この発明の光導波路モジュールの第 6の態様は、使用するシートの材質が可撓性を有する材質である光導波路モジュールである。この材質としては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート、低密度または高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン 6、ナイロン 66、エチレンーテトラフルオルエチレン共重合体、ポリ 4ーメチルペンテン、ポリ塩ィ匕ビユリデン、可塑ィ匕ポリ塩ィ匕ビニル、ポリエーテルエステル共重合体、エチレン酢酸ビュル共重合体、軟質ポリウレタンなどのフィルムが用いられる。

[0033] この発明の光導波路の作成方法の第 1の態様は、光導波路の所望部分を加熱し、当該部分を加工歪開放状態に移行する。そして、加工歪状態に移行した光導波路の当該部分を所定の曲げ半径に曲げ、その状態で加工歪状態に移行する光導波路の作成方法である。なお、ここで使用する光導波路を光ファイバとし、その材料を全プラスチックまたはプラスチッククラッドにすることで、曲げ損失なしで小さく曲げることができる。し力も、石英系の光ファイバの場合のような高温での作業が不要になる。発明の効果

[0034] 本発明の光導波路により、融着接続による接続損失を低減させながら、所望部分を所望の半径で曲げて、所定の角度に光導波方向を変換することができる。さらに、それらを用いて光導波路モジュールの小型化が可能となる。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]図 1は、光導波路をアーク放電を使用して曲げる概略図である。

[図 2]図 2は、この発明の光導波路の態様 3および 5の概略図である。 [図 3]図 3は、この発明の光導波路の態様 6の概略図である。

[図 4]図 4は、アレイ化した光導波路を部材に固定した光導波路モジュールの概略図である。

[図 5]図 5は、この発明の光導波路モジュールの態様 2の概略図である。

[図 6]図 6は、この発明の光導波路モジュールの態様 2の概略図である。

[図 7]図 7は、光ファイバシートの概略図である。

[図 8]図 8は、光導波方向変換モジュールを宅内での角配線に適用した概略図である。

[図 9]図 9は、光導波方向変換モジュールを電気光回路融合基板に適用した概略図である。符号の説明

[0036] 1 光ファイバ

2 アーク放電

3 電極

4 所望部分

5 位置決め機構

6 部材

7 融着接続部

8 シート

9 窓

10 光導波路モジュール

11 電気光回路融合基板

発明を実施するための最良の形態

[0037] 以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

(実施形態 1)

[0038] 図 1は、この発明の光導波路の第 1の態様の概略を示す図である。すなわち、光導波路の所望部分をアーク放電により高温 (屈曲店以上軟ィ匕点以下）にした状態で、光導波路を所定の半径で曲げる。この光導波路は曲げ部分は高温状態で曲げられ、曲げられた後に常温環境に持っていかれるので、曲げることによる歪はない。すなわち、曲げた状態が初期状態となるように加工したものである。光導波路は加工後に加工された状態力変形すると歪が発生して、破断するが、加工された状態を曲げ状態とすることで、歪が発生せず破断しないのである。

[0039] 但し、この曲げ部分を、直線状に戻す場合には歪が発生し、破断に至る。結局は、初期の歪開放状態が直線状態であるか、曲げ状態であるかを選択することで、所望の形を作成する場合の歪による破断を回避することが出来るのである。この発明では、微小な空間で光導波方向を変換することが目的であるので、変換する為の状態を初期の歪開放状態となるように加工することで、破断を回避して、る。

この加工を行う際に、光導波路の所望部分を加熱する方法はアーク放電による加熱、バーナーによる加熱、炉による加熱等どんな手段であっても構わず、趣旨は加熱と同時に曲げることで力卩ェ歪を開放しながらカ卩ェすることである。

(実施形態 2)

[0040] 図 2は、この発明の光導波路の第 3及び 5の態様の概略を示す図である。この態様においては、微小な空間で光導波方向を変換するが、使用する光導波路の物理的大きさから現実的に使用できる大きさが規定されている。この態様では、光導波路の外径 aが 50 m以上である。曲げ半径 Rは、 5. Omm以下である。すなわち、外径 a が 50 mの光導波路に対し、曲げ半径 Rを 50 mで曲げることは物理的に不可能である。また、外径 aが 50 m未満の光導波路を取り扱うのも容易ではないことから、最小外径 aを 50 mの光導波路を規定することで取り扱いやすさを確保し、曲げ半径として使用する光導波路の最小外径の 10倍とすることで物理的に曲げを実現させる構造としている。

[0041] また、外径 aが 125 μ m外径の光導波路は、現在一般に使用されている代表的な光導波路と互換な外径であるので、この外径を用いることで、本発明の適用範囲を大幅に広げられる。更に曲げ半径 Rを 5. Omm以下とすることで、本発明の方法を採用する利点が生かされる。すなわち、曲げ半径 Rが 5. Omm超では細径の光ファイバを用いた場合に、曲げ半径によっては破断歪に至らず、本発明の歪開放加工を必要としない場合があるが、曲げ半径 Rを 5. Omm以下とすると、取り扱いが困難とならない最小外径 aを 50 mとした光導波路でも、本発明の歪開放加工が必要となるのである。

この実施例では外径 aが 80 μ mである光ファイバを、曲げ半径 Rを lmmにして 90 度に曲げている。

(実施形態 3)

[0042] 図 3は、この発明の光導波路の第 6の態様の概略を示す図である。実施形態 2による微小な空間で光導波方向においては、機械的な破断を回避する方法に重点が置かれて、たが、この態様では光学的な特性を良好に維持したまま微小な空間で光導波方向を変換することを可能にしている。光導波路のコアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 8%以上 3. 5%以下の範囲内、好ましくは Δ が 1. 0%以上 3. 0%以下の範囲内である。すなわち、一般に使用される光導波路では、そのコアとクラッドの等価屈折率差 Δ は 0. 3%前後が普通である。しかし、 0. 3%前後の等価屈折率差 Δ の光導波路を、曲げ半径 Rを 5. Omm以下にして曲げると、コアに閉じ込められた光は、もはや閉じ込められなくなり、クラッドへと放射してしまい、曲がり部分での光損失が激増する。

[0043] しかし、等価屈折率差 Δ が 0. 8%以上 3. 5%以下の範囲内、好ましくは Δ 力^.

0%以上 3. 0%以下の範囲内で、曲げ半径 Rが 0. 5mmであっても、その曲げ部分での光損失は 0. 5dB以下に抑えることが可能である。 3. 5%超となる高い等価屈折率差 Δ にすれば、曲げ半径を 0. 5mm以下にしても曲げ損失をより小さく出来る力この場合、単一モード動作を維持する為には、モードフィールド径を極端に小さくする必要が生じ、外部との接続が困難になるので、等価屈折率差 Δ は 1. 5%以上 3. 5%以下の範囲内にすることが望ましい。

この実施例では、外径 aを 80 m、曲げ半径 Rを lmmとして 90度曲げるのに、等価屈折率差 Δ を 2. 5%とした光ファイバを用いている。使用波長は 1. である

(実施形態 4)

[0044] 図 4は、この発明の光導波路モジュールの第 1の態様の概略を示す図である。この態様の光導波路モジュールは、本発明の光導波路をアレイ化したものであり、多数チャンネルを一括して光導波方向変換が行える。また、本発明のモジュールの入出力部分が、一般の光導波路と特性が互換の光導波路となっていることで、外部機器との特性の良い接続が可能となる。

この実施例では、外径 aが 80 m、等価屈折率差 Δ が 2. 5%の光ファイバを位置決め機構を備えた部材に固定している。また、入力から出力へは 90度の光導波方向変換が行われ、研磨端面は入力と出力両方とも、 90度面に対し 4度ずつ傾けて研磨されている。本数は横一直線に 12本が 125 μ m間隔で並んだものである。

(実施形態 5)

[0045] 図 5は、この発明の光導波路モジュールの第 2の態様の概略を示す図である。この態様の光導波路モジュールは、コアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 8%以上 3. 5 %以下の範囲内、好ましくは Δ が 1. 0%以上 3. 0%以下の範囲内である第 1の光導波路と、コアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 2%以上である第 2の光導波路とを

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融着接続し、融着接続部分を加熱して前記コアとクラッドの等価屈折率差 Δのミスマツチと、モードフィールド径のミスマッチを低減し、光導波路の所望部分を加熱して曲げる光導波路モジュールである。

[0046] すなわち、第 2の態様による光導波路モジュールでは、高い等価屈折率差の光導波路を使用するため、そのコアゃクラッドの等価屈折率は一般の光導波路のコアゃクラッドの等価屈折率とは異なる。また、等価屈折率差 Δも異なる為、一般の光導波路のモードフィールド径と、本発明の光導波方向変換部に使用する光導波路のモードフィールド径との間に差がある。屈折率の異なるもの同士を接触させて、その部分に光信号を通過させると、屈折率の境界部分で光が反射される。これは、光通信にお V、ては避けなければならな、現象である。一般にこの反射減衰量として 50dB以上が要求される。

[0047] また、モードフィールド径が異なるもの同士を接続した場合、接続部分では径差による接続損失が発生する。一般の光導波路のモードフィールド径は使用波長によつても異なるが、約 10 m程度であり、本発明の光導波方向変換部に使用する光導波路のモードフィールド径は約 3 /z mである。この径差でそのまま接続すると、接続損失は 5dB以上となる。また、外部の機器やレーザーとの接続を容易にする為には、一般の光ファイバと外部機器を接続し、その後、本発明の光導波方向変換部に接続することが、有効である。

[0048] そこで、第 2の態様では、これらの反射、接続損失を低減する為、コアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 8%以上 3. 5%以下の範囲内、好ましくは 1. 0%以上 3. 0%以下の範囲内である第 1の光導波路と、コアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 2%以

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上である第 2の光導波路とを融着接続し、融着接続部分を加熱してコアとクラッドの等価屈折率差 Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減させることで、反射減衰量を大きくし、接続損失を抑制している。この方法によって、反射減衰量は 50dB以上となり、接続損失は約 0. 2dBとなった。

[0049] この実施例では、外径 aが 80 μ m、曲げ半径 Rが lmmで 90度曲げるのに、等価屈折率差 Δ を 2. 5%で、使用波長による光導波モードが単一モードとなる光ファイバを用いて、その片側に外径 aが 80 m、等価屈折率差 Δ 0. 35%で、使用波長によ

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る光導波モードが単一モードとなる光ファイバとを融着接続し、融着接続部分をガスバーナーで加熱して等価屈折率差 _Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低滅させた。使用波長は 1. 3 mである。測定結果では反射減衰量が 50dB以上、接続損失は 0. 2dBであった。

(実施形態 6)

[0050] 図 6も、この発明の光導波路モジュールの第 2の態様の概略を示す図である。この態様の光導波路モジュールは、コアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 8%以上 3. 5 %以下の範囲内、好ましくは 1. 0%以上 3. 0%以下の範囲内である第 1の光導波路の両端に、コアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 2%以上である第 2の光導波路とを

2

[0051] これは実施形態 5において、光導波方向変換部の片側にだけ一般の光導波路の特性と互換な光導波路を融着接続して、接続部を加熱することで等価屈折率差 Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減させた力実施形態 6では光導波方向変換部の両側に一般の光導波路の特性と互換な光導波路を融着接続して、接続部を加熱することで等価屈折率差 Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減させる。これにより、光導波方向変換部のどちら側も、外部機器との接続が容易となる。

[0052] この実施例では外径 aが 80 μ m、曲げ半径 Rが lmmで 90度曲げるのに、等価屈折率差 Δ を 2. 5%、使用波長による光導波モードが単一モードとなる光ファイバを用いて、その両側に外径 aが 80 m、等価屈折率差 Δ が 0. 35%、使用波長による光

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導波モードが単一モードとなる光ファイバを融着接続し、融着接続部分をガスパーナ一で加熱して、等価屈折率差 Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減させた。使用波長は 1. 3 mである。測定結果では反射減衰量が 50dB以上、接続損失は 0. 4dB程度であった。

(実施形態 7)

[0053] 図 7は、この発明の光導波路モジュールの第 4から 6の態様の概略を示す図である。この発明により、光導波路モジュールを作製するに際し、シートに内蔵される光導波路のコアとクラッドの等価屈折率差 Δ を 0. 8%以上 3. 5%以下の範囲内とした。この実施例では、ガラス部分の外径 125 μ m、被覆外径 250 μ mの一般的な外径の光ファイバを使用している力コアとクラッドの等価屈折率差 Δ は 2. 5%と一般的な単一モード光ファイバの等価屈折率差 Δである 0. 3%程度とは異なる、非常に大きな等価屈折率差 Δ の光導波路を使用している。

[0054] このような、一般的な単一モード光ファイバの等価屈折率差 Δ と比較して大きな等価屈折率差 Δ を持った光ファイバを用いて光導波路モジュールを作製すると、光導波路モジュールにうねりや曲げが加わっても、それによるロスが低減される。具体的には、一般の光ファイバを用いた光導波路モジュールを、 2枚のサンドペーパーで挟み込んで押し付け、その状態のまま—40°C〜 + 80°Cの温度サイクルによる損失変動試験を行った結果では、 40°Cの低温時に損失が最大約 20dBという、非常に悪い結果であつたのに対し、等価屈折率差 Δ が 2. 5%であること以外は全く条件が同じ光導波路モジュールで、全く同様の試験を行った結果では、 40°C〜 + 80°Cの温度サイクルによる損失変動最大値は約 0. ldBであり、殆ど損失変動が現れない。

[0055] 等価屈折率差 Δ を 1. 5%まで低くしても、上記試験での損失変動はやはり約 0. 1 dB程度であった。しかし、それ以下の等価屈折率差 Δでは、段々と損失変動が大きくなり、等価屈折率差ェが 1%になると、前記試験での損失変動は最大で 0. 5dB程度となった。 0. 5dBでも実用上の問題は無いが、本発明の光導波路モジュールは前発明の光導波方向変換素子と接続して使用することで、良好な光伝送特性と接続特性を有する電気光融合回路基板を実現させることが可能であるので、前発明の光導波方向変換素子との接続性を考慮して、前発明の光導波方向変換素子で用いた等価屈折率差 Δ の最低値である 1. 5%以上と規定した。

[0056] また、等価屈折率差 Δ が大きくなれば損失変動は小さくなるが、等価屈折率差 Δ を大きくしすぎると、光ファイバ中のモードフィールド径カ、さくなり、接続時の高精度な位置精度が求められるようになることと、前発明の光導波方向変換素子との接続性を考慮して Δ は 3. 5%以下とした。

[0057] 機械的に小さく曲げられるようにするには、ガラス部分の外径 aをもっと小さくすれば良いが、外径を小さくしすぎると、コアに閉じ込められた光がクラッドが薄すぎるため逃げ出してしまい、伝送損失を発生する。そこで、クラッド径すなわち光ファイバ外径はモードフィールド径の少なくとも 10倍以上とすることで、この伝送損失を抑えることが可能となる。

[0058] また、細くすることで、本形態で行ったような 40°C〜 + 80°Cの温度サイクルによる損失変動試験には弱くなつてしまうが、等価屈折率差 Δ が 1. 5%以上では光ファィバの外径 _aを 50 μ mとした、モードフィールド径が 5 μ mのファイバでは、最大損失変動は 0. ldB程度と、非常に良好な特性を維持していることが確認された。

(実施形態 8)

[0059] 図 8は、この発明の光導波路モジュールを宅内での角配線に適用した概念図である。このように、宅内の部屋の角などでの光導波路の配線は、従来光導波路の最小曲げ半径である数 cmを確保する必要があつたが、本発明の光導波路モジュールを用いることで、モジュールサイズとしても lcm以下の大きさで角配線が可能となった。なお、図 8の bは 90度で曲げることが可能となったことを示している。

(実施形態 9)

[0060] 図 9は、本発明の光導波路モジュールを電気光回路融合基板に適用した概略を示す図である。電気光融合基板は 2枚の電気回路基板に光導波路モジュールがサンドイッチされた構造となっており、光導波路モジュールの電気回路基板面への 90度方向光導波方向変換部端部にこの発明の光導波路モジュールが取り付けられている。本発明の光導波路により、融着接続による接続損失を低減させながら、所望部分を所望の半径で曲げて、所定の角度に光導波方向を変換することができる。さらに、それらを用いて光導波路モジュールの小型化が可能となり、産業上の利用価値が高い

Claims

請求の範囲

[I] コアとクラッドを有する光導波路であって、所望部分が加熱されて、加工歪開放状態に移行し、

当該加工歪開放状態に移行した前記部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げられて、加工歪状態に移行していることを特徴とする光導波路。

[2] 前記光導波路の前記部分を屈曲点以上軟ィ匕点以下の範囲内の温度に加熱して、加工歪状態に移行していることを特徴とする、請求項 1記載の光導波路。

[3] 前記光導波路は、外径が 50 μ m以上の光ファイバであることを特徴とする、請求項 1 または 2に記載の光導波路。

[4] 前記光導波路は、外径が前記光導波路のモードフィールド径の 10倍以上であることを特徴とする、請求項 1または 2に記載の光導波路。

[5] 前記光導波路は、前記曲げ半径が 5. Omm以下であることを特徴とする、請求項 1から 4の何れか 1項に記載の光導波路。

[6] 前記光導波路のコアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 8%以上 3. 5%以下の範囲内であることを特徴とする、請求項 1から 5の何れか 1項に記載の光導波路。

[7] 請求項 1から 6の何れか 1項に記載の光導波路が複数本の光導波路力なっており、前記複数本の光導波路がアレイ状に並べられて、前記光導波路の少なくとも一部が位置決め機構を備えた部材に固定されていることを特徴とする光導波路モジュール

[8] 請求項 1から 6の何れか 1項に記載の光導波路の少なくとも片端に、コアとクラッドの等価屈折率差 Δ が 0. 2%以上である光導波路を融着接続し、融着接続した部分を

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加熱して、前記コアとクラッドの等価屈折率差 Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチとを低減することを特徴とする光導波路モジュール。

[9] 請求項 1から 6の何れか 1項に記載の光導波路が、 1枚のシート上に配線された状態で固定されていることを特徴とする光導波路モジュール。

[10] 請求項 1から 6の何れか 1項に記載の光導波路が、少なくとも 2枚のシート間に配線された状態で固定されていることを特徴とする光導波路モジュール。

[I I] 前記光導波路が複数本の光導波路からなっており、配線された状態で固定されていることを特徴とする、請求項 9または 10に記載の光導波路モジュール。

[12] 前記シートの材質が可撓性を有する材質であることを特徴とする、請求項 9から 11の何れ力 1項に記載の光導波路モジュール。

[13] 光導波路の所望部分を加熱し、

前記光導波路の前記部分を加工歪開放状態に移行し、

加工歪開放状態に移行した前記光導波炉の前記部分を所定の曲げ半径に曲げ、所定の曲げ半径に曲げた状態で前記光導波路の前記部分を加工歪状態に移行することを特徴とする光導波路の作成方法。