JP4031804B2

JP4031804B2 - 光デバイス

Info

Publication number: JP4031804B2
Application number: JP2005506763A
Authority: JP
Inventors: 暢嗣福山; 康範岩崎; 晃啓井出
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: JPWO2004109354A1; US7324729B2; WO2004109354A1; US20060098912A1

Description

本発明は、１本の光ファイバあるいは複数本の光ファイバ（光ファイバアレイ）、又は１つの光導波路、あるいは複数の光導波路等を有する光デバイスに関し、特に、これら光伝達手段を伝搬する信号光を途中でモニタする場合に好適な光デバイスに関する。

現在の光通信技術において、通信品質の監視技術は重要な項目となっている。中でも、光出力の監視については、特に、波長多重通信技術の分野において重要な位置を占めている。

近年、このような光出力監視技術に対する小型化、高性能化、低コスト化の要求が高まりつつある。

従来では、例えば特許文献１に示すような技術が提案されている。この技術は、基板に光導波路のコアを形成し、該基板に対してコアを（その光軸に対して）斜めに横切るようにスリットを形成し、該スリット内に光反射基体（フィルタ部材）を挿入するようにしている。

これにより、光ファイバを伝搬する信号光のうち、フィルタ部材で反射した光成分（反射光）が光導波路外に取り出されることになる。従って、この反射光を例えば受光素子にて検知することで、信号光のモニタが可能となる。
特開２００１−２６４５９４号公報

ところで、図９や図１０に示すように、従来において、光導波路２００のコア２０２を貫通するスリット２０４内にフィルタ部材２０６を挿入する場合、フィルタ部材２０６の表面（光入射面２０８）の上端２０８ａと裏面（光出射面２１０）の上端２１０ａを含む上部（以下、フィルタ部材２０６の上部と記す）が光導波路２００の上面から飛び出る形態を採用していた。これは、スリット２０４の深さが一般的に数１００μｍであることから、このスリット２０４内にフィルタ部材２０６を挿入する際に、該フィルタ部材２０６をハンドリングし易いようにするためである。

しかしながら、フィルタ部材２０６の上部が光導波路２００の上面から飛び出した構造の場合、以下のような問題が発生するおそれがある。

（１）スリット２０４内とフィルタ部材２０６との隙間に樹脂２１２が充填されるが、この樹脂２１２の応力が大きい場合（硬い場合）、フィルタ部材２０６の飛び出した部分に樹脂２１２による応力が加わり、破損し易い。これは信頼性の点で問題が生じるおそれがある。

（２）上述した（１）の問題は、図１０に示すように、スリット２０４が光導波路２００に対して斜め方向に形成されている場合に顕著となる。特に、フィルタ部材２０６のうち、光導波路２００の上面とのなす角が鋭角となっている部分、すなわち、フィルタ部材２０６の光出射面２１０のうち、光導波路２００の上面から飛び出した部分に対して応力が集中し、破損し易くなる。

（３）スリット２０４とフィルタ部材２０６との隙間に粘性の低い樹脂２１２を充填している場合、フィルタ部材２０６をスリット２０４内に挿入した際に、フィルタ部材２０６の上部を飛び出した状態にすると、図９や図１０に示すように、フィルタ部材２０６自体がガイドとなって、光導波路２００の上面に樹脂２１２がはい上がってしまう。この場合、樹脂２１２の屈折率によって光導波路２００の実効屈折率が変化してしまい、信号光の伝搬特性に影響を与えるおそれがある。

（４）はい上がった樹脂２１２がその後に膨張・収縮すると、フィルタ部材２０６の前記飛び出した部分に、前記膨張・収縮による応力が加わり、フィルタ部材２０６の破損につながるおそれがある。

（５）光導波路２００上に受光素子を配置する場合、上述した（３）のように、光導波路２００の上面にはい上がった樹脂２１２が分岐光の光路上に進入すると、受光素子での分岐光の受光特性が劣化し、検出精度が低下するおそれがある。なお、光導波路２００ではなく光ファイバであれば、このような問題は無視し得るが、受光素子を設置するための接着剤として、前記樹脂２１２と異なる材質のものを使用する場合は、屈折率が変化する境界が新たに出現することから、上述した問題を無視することができなくなる。

（６）上述した（５）のように、光導波路２００上に受光素子を配置する場合、光導波路２００の上面から飛び出したフィルタ部材２０６の上部が受光素子の実装の妨げとなるおそれがある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、分岐部材の破損、光伝達手段上への樹脂のはい上がりや光伝達手段の実効屈折率の不要な変化を回避することができ、また、光伝達手段上に光素子を実装する場合に、分岐部材が光素子の実装の妨げとならず、信頼性の向上並びに信号光のモニタ性能の向上を図ることができる光デバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る光デバイスは、光伝達手段と、光伝達手段の上部から少なくとも前記光伝達手段のコアにかけて設けられたスリットと、前記スリット内に挿入され、前記コアを伝搬する信号光の一部を分岐する分岐部材と、前記スリット内における該スリットと前記分岐部材との隙間に充填された樹脂とを有し、前記分岐部材の光入射面と光出射面のうち、少なくとも光出射面の上端が前記光伝達手段の上部よりも下に位置していることを特徴とする。

すなわち、分岐部材全部がスリット内に埋め込まれた形態となるか、分岐部材の光入射面側の部分が前記光伝達手段の上部よりも飛び出した形態となる。そのため、スリットと分岐部材の隙間に充填された樹脂の応力が大きくても、分岐部材が破損するということはない。

しかも、前記スリットの内壁面のうち、前記分岐部材の光入射面と対向する内壁面と、前記コアの光軸に対する垂直面とのなす角が、５°以上である場合、すなわち、スリットが光伝達手段に対して斜めに形成されている場合は、分岐部材の光出射面の上端がスリット内に埋め込まれた形態となっているため、分岐部材への応力集中は生じない。

また、分岐部材全体がスリット内に埋め込まれている場合、スリット内の樹脂の光伝達手段の上面へのはい上がりは生じない。従って、例えば光伝達手段の上方に光素子を配置して、光伝達手段を伝搬する信号光を、分岐光を通じてモニタする場合を想定したとき、光伝達手段と光素子間に例えば屈折率整合層を介在させるのみとなる。これにより、光伝達手段と光素子間に充填される屈折率整合層あるいはスリット内に充填される樹脂の材質を変えても、屈折率界面の数が増えるということがなく、ＰＤＬ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｏｓｓ：偏光依存性）の増加を抑制することができる。これは、光伝達手段と光素子間に充填される屈折率整合層、あるいはスリット内に充填される樹脂の材質の選択性の幅を広げることができることにもつながる。

なお、スリット内の樹脂の光伝達手段の上面へのはい上がりについては、分岐部材の光入射面側の部分が前記光伝達手段の上部よりも飛び出した形態において生じることとなるが、樹脂のはい上がり量はわずかであり、光伝達手段の実効屈折率に影響を及ぼすほどではない。

そして、前記構成において、前記光伝達手段の上部に、前記分岐部材にて分岐された光を検出する光素子を配するようにしてもよい。この場合、樹脂のはい上がりがほとんどないことから、樹脂による受光特性の劣化を回避することができる。また、光伝達手段上に光素子を実装する場合に、分岐部材が光素子の実装の妨げとならないという効果を有する。

また、少なくとも前記スリットの内壁面のうち、前記分岐部材の光入射面と対向する内壁面が、前記コアを含む第１の面と前記スリットの底部まで延びる第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面との境界部分から前記分岐部材までの最短距離をｄ１、前記分岐部材における前記光入射面の上端から前記スリットの前記第１の面までの最短距離をｄ２としたとき、ｄ１＜ｄ２であってもよい。

この構成は、分岐部材にて分岐した光に対するスリットの内壁面で分岐した光の干渉を低減する上で有効であり、信号光のモニタ機能の向上、並びに信頼性の向上につながる。

しかし、この構成は、分岐部材とスリットとの間に大きな空間（樹脂だまり）ができる。しかも、この空間にはコアが露出している。従って、従来のように、分岐部材の上部（分岐部材の光入射面の上端及び光出射面の上端を含む上部）が光伝達手段の上面から飛び出している場合、分岐部材が外力や樹脂の膨張・収縮による応力集中によって破損すると、破損した破片が前記樹脂だまりに落下、蓄積し、コアを通過する信号光の伝搬特性を著しく劣化させるおそれがある。また、分岐部材がポリイミド等のようにやわらかい材料で構成されている場合、分岐部材の上部が飛び出していると、樹脂の膨張・収縮により分岐部材の挿入角度が変化してしまい、信号光のモニタ特性を劣化させてしまうおそれもある。

一方、本発明では、分岐部材のうち、少なくとも光出射面の上端が前記光伝達手段の上部よりも下に位置していることから、分岐部材が光伝達手段の上面から飛び出したとしてもその量はわずかである。そのため、分岐部材は、外力等の影響をほとんど受けず、分岐部材が破損するなどの不都合は生じない。また、分岐部材がやわらかい材料で構成されていても、樹脂の膨張・収縮によって分岐部材の挿入角度がほとんど変化するということがないため、樹脂の膨張・収縮等による信号光のモニタ特性の劣化を回避することができる。

つまり、本発明においては、分岐光の干渉を低減する上で有効な構造を安心して採用することができ、信号光のモニタ機能の向上、並びに信頼性の向上を図ることができる。

上述した構成において、前記第１の面と前記コアの光軸に対する垂直面とのなす角と、前記第２の面と前記コアの光軸に対する垂直面とのなす角との差が０．５°以上であることが好ましい。これ以下であると、分岐部材にて分岐した光と、スリットの内壁面における樹脂と光ファイバとの屈折率差によって発生する反射光とが干渉し、信号光のモニタ機能を劣化させるおそれがあるからである。

［図１］図１は、第１の実施の形態に係る光デバイスを正面から見て示す断面図である。
［図２］図２は、第１の実施の形態に係る光デバイスを側面から見て示す断面図である。
［図３］図３は、第１の実施の形態に係る光デバイスの要部を側面から見て示す断面図である。
［図４］図４は、第１の実施の形態に係る光デバイスの変形例の要部を側面から見て示す断面図である。
［図５］図５は、第２の実施の形態に係る光デバイスの要部を側面から見て示す断面図である。
［図６］図６は、比較例に係る光デバイスの要部を側面から見て示す断面図である。
［図７］図７は、第２の実施の形態に係る光デバイスの第１の変形例の要部を側面から見て示す断面図である。
［図８］図８は、第２の実施の形態に係る光デバイスの第２の変形例の要部を側面から見て示す断面図である。
［図９］図９は、従来例に係る光デバイスの要部を側面から見て示す断面図である。
［図１０］図１０は、他の従来例に係る光デバイスの要部を側面から見て示す断面図である。

以下、本発明に係る光デバイスを例えば４ｃｈインライン型パワーモニタモジュールに適用した実施の形態例を図１〜図８を参照しながら説明する。

第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａは、図１及び図２に示すように、ガラス基板１２と、該ガラス基板１２に設けられた複数のＶ溝１４に固定された複数の光ファイバ１６からなる光ファイバアレイ１８と、各光ファイバ１６の各上面からガラス基板１２にかけて設けられたスリット２０（図２参照）と、該スリット２０内に挿入された分岐部材（フィルタ部材）２２（図２参照）と、各光ファイバ１６を透過する信号光２４のうち、少なくともフィルタ部材２２等にて分岐された光（分岐光）２６を検出する活性層２８が複数配列されたＰＤ（フォトダイオード）アレイ３０と、該ＰＤアレイ３０が実装され、かつ、ＰＤアレイ３０を光ファイバアレイ１８に向けて固定するためのサブマウント３２と、少なくともＰＤアレイ３０を安定に固定するためのスペーサ３４とを有する。なお、スリット２０の２つの端面とフィルタ部材２２の表面（光入射面３６）及び裏面（光出射面３８）は光ファイバ１６を透過する信号光２４の一部を分岐する分岐部４０（図２参照）として機能することになる。また、光ファイバ１６は、図３に示すように、コア４２とクラッド４４とを有する。

すなわち、この第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａは、Ｖ溝１４が形成されたガラス基板１２と、該ガラス基板１２のＶ溝１４に固定され、かつ、各光ファイバ１６に光分岐機能（スリット２０、フィルタ部材２２等）が設けられた光ファイバアレイ１８と、各光ファイバ１６のクラッド外のうち、少なくとも光分岐機能によって発生した分岐光２６の光路上に屈折率整合層４６を介して固着されたＰＤアレイ３０と、該ＰＤアレイ３０を実装するためのサブマウント３２とを有し、該サブマウント３２は、ＰＤアレイ３０の実装面がガラス基板１２に対向するように設置されている。

ガラス基板１２に形成されるＶ溝１４の角度は、後にスリット２０を加工する際に光ファイバアレイ１８の各光ファイバ１６に与える負荷を考えると４５°以上が好ましく、逆にフタ無し光ファイバアレイとするため、十分な接着剤量（＝接着強度）の確保のために９５°以下が好ましく、この第１の実施の形態では７０°としている。

光ファイバアレイ１８のガラス基板１２への固定は、まず、光ファイバアレイ１８をＶ溝１４に収容載置し、この状態で固定用接着剤（紫外線硬化型接着剤）を塗布し、光ファイバアレイ１８の裏面並びに上方から紫外線を照射して、前記接着剤を本硬化させることにより行う。

スリット２０の傾斜角度α（図２参照）、すなわち、鉛直面とのなす角は、１５°〜２５°であることが好ましい。傾斜角度αが小さすぎると、フィルタ部材２２からの分岐光２６の広がりが大きくなりすぎてしまい、多チャネルに適用した場合に、クロストークの悪化を招くおそれがある。一方、傾斜角度αが大きすぎると、フィルタ部材２２からの分岐光２６のＰＤＬ（偏光依存性）が大きくなり、特性の劣化につながるおそれがあるからである。

フィルタ部材２２は、図３に示すように、石英基板４８と、該石英基板４８の主面に形成された分岐用の多層膜５０とを有する。フィルタ部材２２の材料は、該フィルタ部材２２のハンドリング等を考慮した場合、プラスチック材料、高分子材料、ポリイミド材料でもよいが、スリット２０の傾斜角度αが１５°〜２５°と大きいので、屈折により透過側の光軸がずれることを抑えるために光ファイバ１６（石英）と同じ屈折率を有する材料が好ましい。

また、スリット２０内における該スリット２０とフィルタ部材２２との隙間に紫外線硬化樹脂（接着剤）５２が充填されている。該樹脂５２は、その屈折率が、光ファイバ１６のコア４２の屈折率やフィルタ部材２２の石英基板４８の屈折率とほぼ同じになるように、シリコーン系の樹脂を用いた。

一方、ＰＤアレイ３０の構造は、図２に示すように、裏面入射型を採用した。活性層２８の上部（サブマウント３２側）はＡｕ半田や電極又は銀ペーストではなく異方性導電ペースト５４とした。この部分はＡｕ等のように反射率の高い材質ではなく、異方性導電ペースト５４や空気等のように反射率の低い状態であることがクロストークの観点から好ましい。もちろん、ＰＤアレイ３０として、表面入射型のＰＤアレイを使用してもよい。

また、サブマウント３２の取付け構造は、光ファイバアレイ１８−ＰＤアレイ３０−サブマウント３２という構成を採用した。サブマウント３２の構成材料はＡｌ_２Ｏ_３とした。

裏面入射型のＰＤアレイ３０は、活性層２８側（サブマウント３２側）にアノード電極、カソード電極が配置されており、サブマウント３２には共通のカソード電極と各チャネルのアノード電極がＡｕ電極パターン５６でパターニングされている。各チャネルのアノード電極及びカソード電極に対応する部分にＡｕバンプ５８を設け、活性層２８の部分には異方性導電ペースト５４を充填した。Ａｕバンプ５８は確実な導通を図る目的のほかに、活性層２８とサブマウント３２の電極間距離を離すことで、この部分の反射・散乱による迷光を小さくする効果がある。異方性導電ペースト５４は熱を加えることにより、ペースト５４内にある銀等の導電物質がＡｕバンプ５８のような導電性のものに集まる性質がある。これにより、Ａｕ電極パターン５６との間にのみ導電性をもたらす。

なお、サブマウント３２の下面のうち、活性層２８に対応する部分にも屈折率差による反射を抑える目的で図示しないＳｉＮのコーティングを行った。

また、サブマウント３２の実装面には、光ファイバアレイ１８とＰＤアレイ３０とのギャップを決定するためのスペーサ３４が例えば紫外線硬化型接着剤にて固着されている。

そして、この第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａは、図３に示すように、フィルタ部材２２の光入射面３６と光出射面３８のうち、少なくとも光出射面３８の上端３８ａが光ファイバ１６の上面（クラッド４４の上面、以下同じ）よりも下に位置している。

この第１の実施の形態では、フィルタ部材２２の光入射面３６の上端３６ａが光ファイバ１６の上面とほぼ一致した位置にあり、フィルタ部材２２の光出射面３８の上端３８ａが光ファイバ１６の上面よりも下に位置している。

そのため、この第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａにおいては、フィルタ部材２２の上部（フィルタ部材２２の光入射面３６の上端３６ａ及び光出射面３８の上端３８ａを含む上部、以下同じ）が光ファイバ１６の上面よりも上方に飛び出していないため、スリット２０とフィルタ部材２２の隙間に充填された樹脂５２の応力が大きくても、フィルタ部材２２が破損するということはない。

また、この第１の実施の形態では、スリット２０が光ファイバアレイ１８に対して斜めに形成されて、スリット２０の内壁面のうち、フィルタ部材２２の光入射面３６と対向する内壁面６０と、コア４２の光軸に対する垂直面とのなす角θが、５°以上となっているが、フィルタ部材２２の光出射面３８の上端３８ａがスリット２０内に埋め込まれた形態となっているため、フィルタ部材２２への応力集中は生じない。

しかも、フィルタ部材２２全体がスリット２０内に埋め込まれた状態となっているため、スリット２０内の樹脂５２が光ファイバアレイ１８の上面にはい上がることもない。従って、スリット２０内の樹脂５２の材質と、光ファイバアレイ１８とＰＤアレイ３０間に充填される屈折率整合層４６（図２参照）とが異なる材質であっても、スリット２０内の樹脂５２が光ファイバアレイ１８の上面に飛び出ないことから、屈折率界面の数が増えるということがなく、ＰＤＬの増加を抑制することができると共に、樹脂５２による受光特性の劣化も回避することができる。これは、光ファイバアレイ１８とＰＤアレイ３０間に充填される屈折率整合層４６、あるいはスリット２０内に充填される樹脂５２の材質の選択性の幅を広げることができることにもつながる。

もちろん、フィルタ部材２２の上部が光ファイバアレイ１８の上面よりも上方に飛び出した構成となっていないため、光ファイバアレイ１８上にＰＤアレイ３０を実装する場合に、フィルタ部材２２がＰＤアレイ３０の実装の妨げとならないという効果もある。

上述した第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａでは、フィルタ部材２２の光入射面３６の上端３６ａを光ファイバ１６の上面とほぼ一致した位置とし、フィルタ部材２２の光出射面３８の上端３８ａを光ファイバ１６の上面よりも下に位置させるようにしたが、その他、図４に示す変形例に係る光デバイス１０Ａａのように、フィルタ部材２２の光入射面３６の上端３６ａを光ファイバ１６の上面よりも上方に位置させ、フィルタ部材２２の光出射面３８の上端３８ａを光ファイバ１６の上面よりも下に位置させるようにしてもよい。

この場合、スリット２０内の樹脂５２の光ファイバアレイ１８の上面へのはい上がりが生じることになるが、この樹脂５２のはい上がり量はわずかであり、光ファイバアレイ１８の実効屈折率に影響を及ぼすほどではない。また、光ファイバアレイ１８上にＰＤアレイ３０を実装する場合に、フィルタ部材２２がＰＤアレイ３０の実装の妨げとなることはない。

次に、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂについて図５を参照しながら説明する。

この第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂは、図５に示すように、上述した第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

すなわち、スリット２０の内壁面６０及び６２のうち、フィルタ部材２２の光入射面３６と対向する内壁面６０が、コア４２を含む第１の面６０ａとスリット２０の底部まで延びる第２の面６０ｂとを有し、第１の面６０ａと第２の面６０ｂとの境界部分からフィルタ部材２２までの最短距離をｄ１、フィルタ部材２２の光入射面３６の上端３６ａからスリット２０の第１の面６０ａまでの最短距離をｄ２としたとき、ｄ１＜ｄ２である。

この構成は、フィルタ部材２２の光入射面３６にて分岐した光２６に対するスリット２０の内壁面６０で分岐した光の干渉を低減する上で有効であり、信号光２４のモニタ機能の向上、並びに信頼性の向上につながる。

しかし、この構成は、フィルタ部材２２とスリット２０との間に大きな空間（樹脂だまり６４）ができる。しかも、この空間６４にはコア４２が露出している。従って、例えば図６に示す比較例に係る光デバイス６６のように、フィルタ部材２２の上部が光ファイバアレイ１８の上面から飛び出している場合、フィルタ部材２２が外力やスリット２０内の樹脂５２の膨張・収縮による応力集中によって破損すると、破損した破片が樹脂だまり６４に落下、蓄積し、コア４２を通過する信号光２４の伝搬特性を著しく劣化させるおそれがある。また、フィルタ部材２２がポリイミド等のようにやわらかい材料で構成されている場合、フィルタ部材２２の上部が飛び出していると、図６において二点鎖線で示すように、樹脂５２の膨張・収縮によりフィルタ部材２２の挿入角度が変化してしまい、信号光２４のモニタ特性を劣化させてしまうおそれもある。

一方、図５に示す第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂでは、フィルタ部材２２の光入射面３６の上端３６ａが光ファイバアレイ１８の上面にほぼ一致した位置にあり、かつ、フィルタ部材２２の光出射面３８の上端３８ａが光ファイバアレイ１８の上面よりも下に位置していることから、フィルタ部材２２は、外力等の影響をほとんど受けず、フィルタ部材２２が破損するなどの不都合は生じない。

また、フィルタ部材２２がやわらかい材料で構成されていても、スリット２０内の樹脂５２の膨張・収縮によってフィルタ部材２２の挿入角度が変化するということがほとんどないため、樹脂５２の膨張・収縮等による信号光２４のモニタ特性の劣化を回避することができる。

つまり、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂにおいては、分岐光２６の干渉を低減する上で有効な構造を安心して採用することができ、信号光２４のモニタ機能の向上、並びに信頼性の向上を図ることができる。

この第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂにおいて、図５に示すように、第１の面６０ａとコアの光軸に対する垂直面とのなす角θ１と、第２の面６０ｂとコアの光軸に対する垂直面とのなす角θ２との差（θ２−θ１）が０．５°以上であることが好ましい。これ以下であると、フィルタ部材２２にて分岐した光２６と、スリット２０の内壁面６０（第１の面６０ａ）における樹脂５２と光ファイバ１６のコア４２との屈折率差によって発生する反射光とが干渉し、信号光２４のモニタ機能を劣化させるおそれがあるからである。

なお、図７に示す第１の変形例に係る光デバイス１０Ｂａにように、フィルタ部材２２の光入射面３６の上端３６ａを光ファイバ１６の上面よりも上方に位置させ、フィルタ部材２２の光出射面３８の上端３８ａを光ファイバ１６の上面よりも下に位置させるようにしてもよい。

また、図８に示す第２の変形例に係る光デバイス１０Ｂｂのように、スリット２０の内壁面６０及び６２のうち、フィルタ部材２２の光入射面３６と対向する内壁面６０に前記第１の面６０ａと第２の面６０ｂとを設けることに加えて、スリット２０におけるフィルタ部材２２の光出射面３８と対向する内壁面６２に、コア４２を含む第３の面６２ａとスリット２０の底部まで延びる第４の面６２ｂとを設け、第３の面６２ａと第４の面６２ｂとの境界部分からフィルタ部材２２までの最短距離をｄ３、フィルタ部材２２の光出射面３８の上端３８ａからスリット２０の第３の面６２ａまでの最短距離をｄ４としたとき、ｄ３＜ｄ４としてもよい。

上述の第１及び第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ａ及び１０Ｂにおいては、複数の光ファイバ１６が配列された光ファイバアレイ１８に適用した例を示したが、その他、例えばＬＮ基板に配列形成された複数の光導波路による光導波路アレイに適用することもできる。

次に、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂを、１０チャネルのモニタモジュールに適用した実施例について説明する。

先ず、実施例に係る光デバイスに使用するガラス基板１２を研削加工にて作製した。ガラス基板１２の材料として、ホウケイ酸ガラス（ここでは特にパイレックス（登録商標）ガラス材料）を使用した。このガラス基板１２に角度７０°のＶ溝１４を１２本研削加工にて形成した。

次に、光ファイバアレイ１８の組み立てを行った。光ファイバアレイ１８は、インライン型設計を採用している。これは、ガラス基板１２に中剥きした光ファイバアレイ１８を実装する形態で、端面研磨等は行わない。光ファイバアレイ１８の上部は各種機能部材が配置できるように、押さえ基板等の部材が存在せず、光ファイバアレイ１８の上部が直接露出している形態となっている。

光ファイバアレイ１８をガラス基板１２のＶ溝１４に収容載置できるように、２５０μｍピッチの１２芯テープ心線を用い、該１２芯テープ心線を、途中の被覆除去部（中剥き部）が１２ｍｍになるように中剥きし、ガラス基板１２のＶ溝１４へ収容載置した。中剥き加工は、薬品にてテープ心線の被覆を溶かして行う方法と、機械的に被覆を削り取る方法がある。ここでは環境保全、安全作業の観点から機械的に被覆を削り取る方法を採用した。

その後、テープ心線をガラス基板１２のＶ溝１４内に固定した。先ず、ガラス基板１２のＶ溝１４にテープ心線を載置した状態から、テープ心線の上部に押さえ基板を載置し、押さえつける。押さえ基板には固定用接着剤と反応しないようにコーティングが施されている。この状態で、固定用接着剤を流し込み硬化させた後、押さえ基板を取り外すことで光ファイバアレイ１８を作製した。

その後、光ファイバアレイ１８にスリット２０の加工を実施した。スリット２０の形状は、最終的に、図５に示す第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂにおけるスリット２０と同様に、スリット２０の内壁面６０及び６２のうち、フィルタ部材２２の光入射面３６と対向する内壁面６０が、コア４２を含む第１の面６０ａとスリット２０の底部まで延びる第２の面６０ｂとを有する形状とした。

先ず、光ファイバアレイ１８に対して第１のスリットを加工した。深さ２００μｍ、幅３０μｍ、光ファイバアレイ１８の光軸と垂直をなす面に対して、２０°の角度となるように加工した。この加工には２０００番の電鋳砥石を使用した。さらに、第２のスリットを所望の角度をつけて加工した。この段階で、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂにおけるスリット２０と同様の形状のスリット２０が作製される。本実施例では、第１のスリットの角度を２０°とし、第２のスリットの角度を１６°とした。この角度差は０．５°以上に設定することが望ましい。これ以下であるとフィルタ部材２２にて分岐した光２６と、スリット２０の内壁面６０（第１の面６０ａ）における樹脂５２と光ファイバ１６のコア４２との屈折率差によって発生する反射光とが干渉し、ＰＤアレイ３０での受光特性を劣化させてしまうからである。

次に、フィルタ部材２２を作製した。基板材料は５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ（厚み）の石英ガラスとした。これにＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２薄膜を蒸着法により多層化し、所望の特性の多層膜５０を形成した。この基板材料から、１９０μｍ×７ｍｍの寸法で部材を切り出し、２５μｍの厚みになるまで削り込みを行ってフィルタ部材２２とした。

作製したフィルタ部材２２を光ファイバアレイ１８のスリット２０内に挿入した。フィルタ部材２２のスリット２０内への挿入には専用のステージ系を使用して精密に実施した。挿入の方法としては、先にスリット２０へフィルタ部材２２を挿入してから、スリット２０内に樹脂５２を流し込む方法と、フィルタ部材２２の先端部分に樹脂５２を少量塗布した状態でフィルタ部材２２をスリット２０内に挿入する方法とがあるが、今回は前者の方法を採用し、実施した。また、フィルタ部材２２の挿入は、スリット２０の側面から徐々に挿入していく方法を採った。これは、スリット２０の上部から挿入すると、フィルタ部材２２の反りによって挿入が困難となるからである。フィルタ部材２２の上部が光ファイバアレイ１８のスリット２０の上面から飛び出さないように、ステージにて微調整を行い、最後にスリット２０内に充填された樹脂５２の硬化を行った。

その後、光ファイバアレイ１８上にＰＤアレイ３０を実装して調心を行った。ＰＤアレイ３０は、１０チャネル仕様とし、両端チャネルの出力監視によって、ピークサーチを行いながら最適位置を決定した。ＰＤアレイ３０の表面と光ファイバアレイ１８との間には屈折率整合層４６が充填されている。この段階で、実施例に係る光デバイスが完成する。なお、１２芯の光ファイバアレイ１８から１０チャネルのモニタモジュールを作製したことから、２チャネルは使用しないことになるが、この使用しない２チャネルについてはファイバ終端処理を行い、サブマウント３２上の対応する電極パッドについては接地とした。

次に、パッケージに光デバイスを固定し、パッケージのピンとサブマウント３２の電極パッドとをボンディングワイヤにて電気的に接続して製品とした。パッケージとして、例えばＤＩＰ（ＤｕａｌＩｎｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）タイプを使用した場合、ボンディングワイヤによる接続等が必要となるが、ＳＭＴ（表面実装技術）によるパッケージングの場合、ボンディングワイヤ等が不要となるため、よりコスト削減、高信頼性を実現させることができる。

次に、製品について特性評価を実施した。特性評価は、分岐部４０を経由して出射される信号光２４の特性の評価と、ＰＤアレイ３０での分岐光２６の受光出力の評価が主となる。信号光２４は、挿入損失測定［ｄＢ］と、ＰＤＬ測定［ｄＢ］、ＰＤアレイ３０での受光出力は、受光効率［ｍＡ／Ｗ］と、ＰＤＬ測定［ｄＢ］、クロストーク測定［ｄＢ］である。

評価の結果、挿入損失＜１ｄＢ、信号光２４のＰＤＬ＜０．０５ｄＢ、ＰＤアレイ３０の出力効率５０〜１００ｍＡ／Ｗ、ＰＤアレイ３０の出力効率のＰＤＬ＜０．３ｄＢ、クロストーク＜−３５ｄＢとなり、所望の特性を満足することを確認した。

最後に信頼性評価を実施した。試験項目はＴｅｌｃｏｒｄｉａＧＲ−４６８−ＣＯＲＥに準拠した。その結果すべての項目を満足することを確認した。

なお、本発明に係る光デバイスは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

以上説明したように、本発明に係る光デバイスによれば、分岐部材の破損、光伝達手段上への樹脂のはい上がりや光伝達手段の実効屈折率の不要な変化を回避することができ、また、光伝達手段上に光素子を実装する場合に、分岐部材が光素子の実装の妨げとならず、信頼性の向上並びに信号光のモニタ性能の向上を図ることができる。

Claims

光伝達手段（１８）と、
光伝達手段（１８）の上部から少なくとも前記光伝達手段（１８）のコア（４２）にかけて設けられたスリット（２０）と、
前記スリット（２０）内に挿入され、前記コア（４２）を伝搬する信号光（２４）の一部を分岐する分岐部材（２２）と、
前記スリット（２０）内における該スリット（２０）と前記分岐部材（２２）との隙間に充填された樹脂（５２）とを有し、
前記分岐部材（２２）の光入射面（３６）と光出射面（３８）のうち、少なくとも光出射面（３８）の上端（３８ａ）が前記光伝達手段（１８）の上部よりも下に位置し、
少なくとも前記スリット（２０）の内壁面のうち、前記分岐部材（２２）の光入射面（３６）と対向する内壁面（６０）が、前記コア（４２）を含む第１の面（６０ａ）と前記スリット（２０）の底部まで延びる第２の面（６０ｂ）とを有し、
前記第１の面（６０ａ）と前記第２の面（６０ｂ）との境界部分から前記分岐部材（２２）までの最短距離をｄ１、前記分岐部材（２２）における前記光入射面（３６）の上端（３６ａ）から前記スリット（２０）の前記第１の面（６０ａ）までの最短距離をｄ２としたとき、
ｄ１＜ｄ２
であることを特徴とする光デバイス。
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記光伝達手段（１８）の上部に、前記分岐部材（２２）にて分岐された光（２６）を検出する光素子（３９）が配されていることを特徴とする光デバイス。
請求項１又は２記載の光デバイスにおいて、
前記第１の面（６０ａ）と前記コア（４２）の光軸に対する垂直面とのなす角（θ１）と、前記第２の面（６０ｂ）と前記コア（４２）の光軸に対する垂直面とのなす角（θ２）との差が０．５°以上であることを特徴とする光デバイス。