JPH10197755A - 光導波路モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送損失の増加を防止することが可能な光導
波路モジュールの製造方法を提供する。 【解決手段】 Ｖ溝５１を有する第１部材５と、Ｖ溝５
１内に配置された光ファイバ１，２と、Ｖ溝５１内に位
置するとともに、Ｖ溝５１内において光ファイバ１，２
の端面を含む第１部材５の端面Ｅ１との間に所定の空間
Ｓ１，Ｓ２を有する第１接着剤８と、光ファイバ１，２
の端面を介して光ファイバ１，２に光学的に結合した光
導波路１７と、光ファイバ１，２と光導波路１７との間
に介在するとともに、上記空間Ｓ１，Ｓ２を充填する第
２接着剤１４と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路を有する
光導波路モジュール及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光導波路と光ファイバアレイとを
接着剤を用いて、接着する方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者らは、光フ
ァイバアレイと光導波路基板の端面間の隙間に接着剤を
上方から滴下した後、これを硬化することにより、光フ
ァイバアレイと光導波路基板とを接着する方法を考え
た。この方法は、互いの端面に接着剤を塗布した後に、
これらを貼り合せる方法と比較して、光導波路基板と光
ファイバの光軸調整を容易に行うことができるととも
に、作業効率が改善されるため、非常に優れた方法であ
ると思われた。しかしながら、接着剤の粘度が低い場合
には、部品間の隙間から接着剤が抜けてしまい、また、
高い場合には、接着剤が隙間内に十分に侵入していかな
いという現象が観察された。そこで、接着剤が部品間の
隙間に侵入する程度の粘度を有する接着剤を用いて部品
を接着したが、接着剤を硬化した場合、及び、著しい温
度変化があった場合に、製造された光導波路モジュール
の伝送損失が増加した。本発明は、かかる問題に鑑みて
なされたものであり、上述の場合において、伝送損失の
増加を防止することが可能な光導波路モジュールの製造
方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記伝
送損失増加の問題を鋭意検討した結果、この伝送損失の
増加が、接着剤硬化時の収縮及び冷却時の収縮によっ
て、接着界面の微小領域が剥離することによって生じる
ことを見い出した。この微小領域をさらに解析すると、
光ファイバを固定するためのＶ溝内に充填された材料
が、光ファイバの端面研磨時に一部除去され、この除去
された空間内に接着剤が十分に侵入していかない場合
に、微小領域の剥離が生じることを発見した。

【０００５】本発明に係る光導波路モジュールは、この
ような知見に立脚してなされたものであり、光導波路モ
ジュールにおいて、Ｖ溝を有する第１部材と、Ｖ溝内に
配置された光ファイバと、Ｖ溝内に位置するとともに、
Ｖ溝内において光ファイバの端面を含む第１部材の端面
との間に所定の空間を有する第１接着剤と、光ファイバ
の端面を介して光ファイバに光学的に結合した光導波路
と、光ファイバと光導波路との間に介在するとともに、
空間を充填する第２接着剤と、を備えることを特徴とす
る。本光導波路モジュールにおいては、第２接着剤が所
定の空間を充填しているので、この空間によって規定さ
れる微小領域の剥離が著しく抑制される。

【０００６】また、上記光導波路モジュールの製造方法
は、光ファイバを含む光学部品及び光導波路を有する光
導波路モジュールの製造方法において、光学部品の端面
と光導波路の端面とが所定の隙間を保持するように、光
学部品及び光導波路を配置する工程と、隙間に粘度が１
００ｃｐｓ以上３０００ｃｐｓ以下の接着剤を供給する
工程と、接着剤を硬化する工程と、を備えることを特徴
とする。本製造方法を用いて製造された光導波路モジュ
ールは、伝送損失の増加量を０．２ｄＢ以下に抑えるこ
とが可能となった。更に、接着剤の粘度が２５００ｃｐ
ｓ以下である場合、上記微小領域の剥離率は０％であっ
た。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る光導波路
モジュール及びその製造方法について説明する。同一要
素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いるもの
とし、重複する説明は省略する。

【０００８】図１は、実施の形態に係る光導波路モジュ
ールの組立工程を説明するための組立工程図であり、４
心光ファイバアレイ中間体ＦＡＭ１、光導波路基板ＷＧ
及び１心光ファイバアレイ中間体ＦＡＭ２を示す。

【０００９】４心光ファイバアレイ中間体ＦＡＭ１は、
光ファイバテープＦＴを、Ｖ溝基板（第１部材）５の表
面領域上に配置した後、押さえ板６で押さえることによ
り製造される。

【００１０】光ファイバテープＦＴは、クラッド２が露
出した裸ファイバ部分ＮＰ１及び被覆４を有する被覆部
分ＣＰ１を有する。本実施の形態に係る光ファイバテー
プＦＴは、４心テープ心線であり、それぞれがコア１
（図４参照）、クラッド２、被覆（図示せず）を有する
光ファイバを４本と、これらの４本の光ファイバ全体を
覆う被覆４とから構成される。なお、裸ファイバ部分Ｎ
Ｐ１の各光ファイバがカーボン被覆を有する場合は、裸
ファイバ部分ＮＰ１とは光ファイバの最外層がこのカー
ボン被覆であるものとする。

【００１１】Ｖ溝基板５の上面は、４本のＶ溝５１〜５
４の形成された第１領域５ａと、Ｖ溝５１〜５４の端部
に連続した凹部５５の形成された第２領域５ｂとを有す
る。光ファイバアレイ中間体ＦＡＭ１を製造する際に
は、まず、同図に示すように、光ファイバテープＦＴの
最外被覆４を有する被覆部分ＣＰ１がＶ溝基板５の凹部
５５内に位置するように配置するとともに、最外層がク
ラッド２である裸ファイバ部分ＮＰ１のそれぞれが各Ｖ
溝５１〜５４内に位置するように配置する。なお、裸フ
ァイバ部分ＮＰ１は、Ｖ溝５１〜５４と所謂２点接触で
あっても良いし、３点接触であっても良い。

【００１２】次に、押さえ板６を第１領域５ａの一部に
当接させ、裸ファイバ部分ＮＰ１の第１領域５ａに垂直
な方向の動きを抑制する。なお、Ｖ溝基板５及び押さえ
板６の材料は、ガラス（石英を含む）又はＳｉを用いる
ことができる。

【００１３】しかる後、接着剤８（第１接着剤）（図２
参照）を、第１領域５ａの残りの領域上に供給する。接
着剤８は、紫外線を照射することにより硬化するエポキ
シアクリレート系ＵＶ接着剤である。接着剤８は、紫外
線を照射する前は、液状であり、押さえ板６とＶ溝基板
５との間のＶ溝内、及び露出したＶ溝内に供給される。
なお、接着剤８は、第２領域５ａ内には殆ど侵入しな
い。次に、この接着剤８に紫外線を照射して、硬化させ
る。ここで、硬化した接着剤８の表面は平坦である。

【００１４】次に、接着剤１０（図２参照）を、第１領
域５ａと第２領域５ｂとの間の境界上方から第２領域５
ｂ上に供給する。接着剤１０も、紫外線を照射すること
により硬化するウレタンアクリレート系ＵＶ接着剤であ
る。接着剤１０も、紫外線を照射する前は、液状であ
り、第２領域５ｂの被覆４上及び第１領域５ａの接着剤
８上に広がる。次に、この接着剤１０に紫外線を照射し
て、硬化させる。接着剤１０の厚さは、接着剤８の厚さ
よりも厚い。なお、接着剤８及び１０は、熱硬化性樹脂
接着剤であってもよい。

【００１５】最後に、光ファイバの先端部分が研磨盤
（図示せず）の表面に当接するように、光ファイバアレ
イ中間体ＦＡＭ１のＶ溝基板５及び押さえ板６をこの研
磨盤の表面に押しつけながら、当該研磨盤を回転させて
これらの接触部を研磨し、４心光ファイバアレイＦＡ１
（光学部品）（図２参照）が完成する。

【００１６】１心光ファイバアレイ中間体ＦＡＭ２は、
Ｖ溝基板１０５、単心光ファイバＳＦ及び押さえ板１０
６を備える。１心光ファイバアレイ中間体ＦＡＭ２を製
造するためには、まず、Ｖ溝基板１０５のＶ溝１５１
に、単心光ファイバＳＦの露出したクラッド１０２が最
外層である裸ファイバ部分ＮＰ２を配置するとととも
に、最外層が２次被覆１０４である被覆部分ＣＰ２を凹
部１５５内に配置する。なお、単心光ファイバＳＦは、
コア（図示せず）、クラッド１０２及び被覆１０４を備
えている。

【００１７】次に、押さえ板１０６を第１領域１０５ａ
の一部に当接させ、４心光ファイバアレイＦＡ１の製造
方法と同様に、接着剤１０８，１１０（図２参照）を第
１及び第２領域１０５ａ及び１０５ｂに順次塗布して硬
化させ、当該単心光ファイバＳＦをＶ溝基板１０５に固
定し、１心光ファイバアレイ中間体ＦＡＭ２を製造す
る。しかる後、４心光ファイバアレイＦＡ１の製造方法
と同様に、研磨盤（図示せず）を用いて、１心光ファイ
バアレイ中間体ＦＡＭ２の光ファイバＳＦの端面を含む
端面を研磨し、１心光ファイバアレイＦＡ２（図２参
照）が完成する。

【００１８】光導波路基板ＷＧは、ガラス又はＳｉから
なる基板１７ａ（図４参照）、この基板１７ａ上に形成
されたクラッド１７ｂ（図４参照）及びこのクラッド１
７ｂ内に埋設されたコア１６から構成される光導波路１
７と、このクラッド１７ｂ上に固定された補助板１８と
からなる。

【００１９】図２は、光学部品組立体ＰＳ１の組立工程
を示す組立工程図である。光学部品組立体ＰＳ１を製造
するためには、まず、４心光ファイバアレイＦＡ１の端
面Ｅ１を光導波路基板ＷＧの一方の端面Ｆ１に近接させ
ると同時に、１心光ファイバアレイＦＡ２の端面Ｅ２を
光導波路基板ＷＧの他方の端面Ｆ２に近接させる。次
に、ディスペンサ１２，１３から、接着剤（第２接着
剤）１４，１５を、端面Ｅ１及びＦ１間、端面Ｅ２及び
Ｆ２間の隙間に、それぞれ滴下注入する。この接着剤１
４，１５の注入の後、光導波路基板ＷＧの位置を固定し
たままで、光ファイバアレイＦＡ１及びＦＡ２を、それ
ぞれ矢印Ｘ１及びＸ２の方向、すなわち、各端面Ｅ１及
びＥ２が、光導波路基板ＷＧに近付く方向に移動させ
る。この移動により、接着剤１４，１５が端面Ｅ１，Ｆ
１及びＥ２，Ｆ２間の付勢圧力及び毛細管現象にしたが
って、端面Ｅ１，Ｆ１及びＥ２，Ｆ２全体に接触するよ
うに広がる。接着剤１４及び１５は、共に、紫外線を照
射することにより硬化するエポキシアクリレート系ＵＶ
接着剤である。なお、光導波路基板ＷＧの補助板１８
は、接着剤１４及び１５を滴下する際に、接着剤１４及
び１５が光導波路１７側へ流れないようにするための接
着剤流入阻止手段であり、補助板１８の上面と押さえ板
６，１０６の上面とは、略同一の高さ、すなわち、略同
一平面内に位置する。また、光導波路１７のコア１６
は、単心光ファイバＳＦを介して入射した光のパワーを
４分割する分岐構造を有しており、４分割された光は、
ぞれぞれ、４心光ファイバテープＦＴのコア内に入射す
る。

【００２０】これらの光導波路基板ＷＧ、単心光ファイ
バＳＦ及び４心光ファイバテープＦＴの光軸調整（調
軸）は、以下のようにして行われる。すなわち、接着剤
１４及び１５が硬化する前に、単心光ファイバＳＦから
光導波路基板ＷＧに向けて出射された光を、４心光ファ
イバテープＦＴの出力側でモニタしながら、モニタされ
る光の強度が最大となるように、単心光ファイバＳＦ及
び４心光ファイバテープＦＴを、その長手方向又はこれ
に直交する方向を回転軸として、回転させる。このよう
にして光軸調整を行った後、光導波路基板ＷＧの上面又
は下面方向から、接着剤１４及び１５に紫外線を照射し
て、硬化させる。なお、紫外線は、光ファイバアレイＦ
Ａ１及びＦＡ２を透過させて、接着剤１４及び１５に照
射してもよい。また、接着剤１４及び１５は、熱硬化性
樹脂接着剤であってもよい。また、本実施の形態では、
光導波路１７として１×４分岐の分岐導波路について説
明したが、光導波路１７として、対称２分岐のＹ型導波
路、非対称２分岐のＹ型導波路、Ｎ分岐（Ｎは３以上）
の分岐導波路を用いてもよく、また、光導波路１７とし
て、パワー分配器の代わりに、方向性結合器又はスター
カプラ等を用いてもよい。また、光導波路１７の一部を
構成する基板の材料は、Ｓｉの他ガラスであっても良い
し、また、これらの材料上に適当なガラスを添加したも
のを用いても良い。

【００２１】図３は、接着剤１４及び１５を硬化させる
ことにより完成した光学部品組立体ＰＳ１を示す。この
組立体ＰＳ１は、４心光ファイバアレイＦＡ１、光導波
路基板ＷＧ、１心光ファイバアレイＦＡ２及び接着剤１
４，１５を備えている。

【００２２】図４は、図３に示した光学部品組立体ＰＳ
１の接着剤１４を厚み方向に横切る光学部品組立体ＰＳ
１の部分断面図（Ｄ−Ｄ矢印断面）である。本光学部品
組立体ＰＳ１は、Ｖ溝５１を有する第１部材５と、Ｖ溝
５１内に配置された光ファイバ１，２と、Ｖ溝５１内に
位置するとともに、Ｖ溝５１内において光ファイバ１，
２の端面を含む第１部材５の端面Ｅ１との間に所定の空
間Ｓ１，Ｓ２を有する第１接着剤８と、光ファイバ１，
２の端面を介して光ファイバ１，２に光学的に結合した
光導波路１７と、光ファイバ１，２と光導波路１７との
間に介在するとともに、上記空間Ｓ１，Ｓ２を充填する
第２接着剤１４と、を備える。本実施の形態に係る光導
波路モジュールは、光学部品組立体ＰＳ１を図示しない
パッケージ内に収容することによって製造される。

【００２３】図５は、図４に示す光学部品組立体ＰＳ１
のＶ溝５１の長手方向に直交する部分断面（Ｅ−Ｅ断
面）を示す。同図に示すように、光ファイバのクラッド
２の表面は、Ｖ溝５１の長手方向に垂直な断面内におい
て、Ｖ溝５１を構成する交差２平面とそれぞれ点接触し
ており、クラッド２の表面と押さえ板６との間には、接
着剤８が介在している。

【００２４】図６は、図５と同一形式にて示す光学部品
組立体ＰＳ１のＶ溝５１の長手方向に直交する部分断面
図である。同図に示すように、クラッド２の表面は、Ｖ
溝５１の長手方向に垂直な断面内において、Ｖ溝５１を
構成する交差２平面とそれぞれ点接触するとともに、押
さえ板６と点接触していてもよい。

【００２５】図７は、図２を用いて説明した工程におい
て使用した接着剤１４及び１５の接着時の粘度（ｃｐ
ｓ）と、光導波路モジュール内を伝送する光の、接着剤
１４，１５硬化前後の損失増加量（ｄＢ）との関係を示
すグラフである。接着剤１４，１５の接着時の粘度（ｃ
ｐｓ）の異なる光導波路モジュールを各粘度において、
１００個製造し、損失増加量（ｄＢ）を計測した。な
お、同図中の黒丸は、それぞれ、粘度の低い方から順
に、粘度３０、６０、１００、３００、１０００、１５
００、３０００、１００００ｃｐｓの接着剤１４，１５
を用いたときのデータを示す。接着剤１４，１５の粘度
が、１００以上３０００ｃｐｓ以下の場合、接着剤１
４，１５硬化前後の光導波路モジュールの損失増加量を
０．２ｄＢ以下に抑制することができた。

【００２６】図８は、図２を用いて説明した工程におい
て使用した接着剤１４及び１５の接着時の粘度（ｃｐ
ｓ）と、不良品発生率（％）との関係を示すグラフであ
る。接着剤１４，１５の接着時の粘度（ｃｐｓ）の異な
る光導波路モジュールを各粘度において、１００個製造
し、接着剤１４及び１５の未充填箇所又は剥離箇所が１
箇所でも観察される製品を不良品とした。なお、同図中
の黒丸は、それぞれ、粘度の低い方から順に、粘度１０
０、１０００、１５００、２０００、２５００、３００
０、４０００、５０００ｃｐｓの接着剤１４，１５を用
いたときのデータを示す。接着剤１４，１５の粘度が、
１００以上２５００ｃｐｓ以下の場合、接着剤１４，１
５硬化前後の光導波路モジュールの不良品発生率を０％
にすることができた。

【００２７】図９は、接着時の粘度が５０００ｃｐｓの
接着剤１４，１５を用いて製造した光導波路モジュール
を、図４と同一形式で示す部分断面図である。この場
合、研磨工程によって、研磨された接着剤８の除去部と
端面Ｅ１との間の空間Ｓ１，Ｓ２に、接着剤１４が充填
されず、接着剤１４の硬化収縮時に、矢印Ａ２，Ａ２で
示す応力が接着剤１４，１５に加わることにより、接着
剤１４が部分剥離し、伝送損失が増加する。硬化収縮時
に剥離しない場合においても、光導波路モジュールを熱
サイクル環境下に長期間配置した場合、接着剤１４の熱
膨張及び収縮によって、接着剤１４が部分剥離し、伝送
損失が増加する。一方、本実施の形態に係る光導波路モ
ジュールは、上記空間Ｓ１，Ｓ２内に接着剤１４が充填
されているので、長期間の使用による伝送損失の増加を
抑制することができる。

【００２８】

【発明の効果】本光導波路モジュールにおいては、第２
接着剤が所定の空間を充填しているので、この空間によ
って規定される微小領域の剥離が著しく抑制され、長期
間に渡って伝送損失の増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る光学部品組立体の組立工程
図。

【図２】実施の形態に係る光学部品組立体の組立工程
図。

【図３】実施の形態に係る光学部品組立体の斜視図。

【図４】図３に示した光学部品組立体の部分断面図。

【図５】図４に示した光学部品組立体の部分断面図。

【図６】別の形態に係る光学部品組立体の部分断面図。

【図７】粘度（ｃｐｓ）と損失増加量（ｄＢ）との関係
を示すグラフ。

【図８】粘度（ｃｐｓ）と不良品発生率（％）との関係
を示すグラフ。

【図９】比較となる光導波路モジュールの部分断面図。

【符号の説明】

５１〜５４，１５１…Ｖ溝、５ａ，１０５ａ…第１領
域、５５，１５５…凹部、５ｂ，１０５ｂ…第２領域、
５，１０５…Ｖ溝基板、６，１０６…押さえ板、８，１
０８…第１接着剤、１０，１１０…接着剤、１７…光導
波路、１４，１５…第２接着剤。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路モジュールにおいて、 Ｖ溝を有する第１部材と、 前記Ｖ溝内に配置された光ファイバと、 前記Ｖ溝内に位置するとともに、前記Ｖ溝内において前
   記光ファイバの端面を含む前記第１部材の端面との間に
   所定の空間を有する第１接着剤と、 前記光ファイバの前記端面を介して前記光ファイバに光
   学的に結合した光導波路と、 前記光ファイバと前記光導波路との間に介在するととも
   に、前記空間を充填する第２接着剤と、を備えることを
   特徴とする光導波路モジュール。
2. 【請求項２】 光ファイバを含む光学部品及び光導波路
   を有する光導波路モジュールの製造方法において、 前記光学部品の端面と前記光導波路の端面とが所定の隙
   間を保持するように、前記光学部品及び前記光導波路を
   配置する工程と、 前記隙間に粘度が１００ｃｐｓ以上３０００ｃｐｓ以下
   の接着剤を供給する工程と、 前記接着剤を硬化する工程と、を備えることを特徴とす
   る光導波路モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】 前記粘度が２５００ｃｐｓ以下であるこ
   とを特徴する請求項２に記載の光導波路モジュールの製
   造方法。