JP4368142B2 - Optical waveguide parts - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチ等として機能することができる光導波路部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信分野においては、高速、大容量通信を達成するために、光通信技術が注目を集めており、光通信システムの機能が急速に高度化している。
このような光通信システムの高度化に伴い、多数の光通信用デバイスを接続する必要が生じており、光通信用デバイスを接続する際には、端末装置や光ファイバケーブルの切り替え等を行うための光スイッチが不可欠とされている。
【0003】
さらに、光通信網が基幹網のみならず、基幹網と端末機器との通信網や、端末機器同士の通信網に拡大するにともない、光スイッチとしては信頼性に優れることは勿論のこと、安価で大量生産に適したものが求められている。
【0004】
従来の光スイッチとしては、例えば、フィルム状のポリマー導波路が、上下の押さえ板によって挟まれ、ポリマー導波路の導波路交差部に切り込み加工が施された構造を有する光スイッチがある(例えば、特許文献1参照)。この光スイッチは、切り込み加工が施された導波路交差部をプッシュロッドを用いて開閉させることにより、光の透過と反射との切り替えを行い、光スイッチとして機能させるものである。
【0005】
しかしながら、この光スイッチは、光導波路交差部に切り込みが形成されており、この切り込み部を開閉させて光信号の伝送性を制御しているため、切り込み部の開閉を繰り返し行った際に、切り込みの壁面が磨耗したり、切り込み部を閉じた際に光導波路のズレが生じたり、切り込み部に異物が挟まることにより、光導波路交差部での光信号の伝送損失が大きくなるという問題があった。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−274784号公報
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、上述したような問題が発生しない光導波路部品について鋭意検討を重ね、その結果、光導波路を曲げることにより、該光導波路を変形させて光信号の伝送を制御する光導波路部品では、上述したような問題が生じないことを見出し、本発明の光導波路部品を完成した。
【0008】
すなわち、本発明の光導波路部品は、2以上の端部が光配線に接続された変形可能な光導波路と、上記光導波路を変形させる変形手段とを備え、上記光導波路を変形させることにより、光信号の伝送を制御する光導波路部品であって、
上記光導波路は、上記光配線のうち少なくとも2つの光配線の一端が略向き合い、かつ、向き合った一端がともに未硬化の感光性組成物中に浸漬されるように上記光配線を配置した後、上記光配線を介して光を照射することにより形成された上記2つの光配線を接続する可撓性を有する樹脂組成物からなるコア部を含むとともに、分岐部を有し、
上記光導波路の変形は、上記光導波路を光信号の伝送方向と略平行な方向であって、上記伝送方向と同方向および/または上記伝送方向の逆方向に押して上記光導波路を曲げることにより行う光スイッチ又は光カップラとして機能することを特徴とする。
【0010】
また、上記光導波路部品において、上記光導波路は、分岐部を有することが望ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の光導波路部品は、2以上の端部が光配線に接続された変形可能な光導波路と、上記光導波路を変形させる変形手段とを備え、上記光導波路を変形させることにより、光信号の伝送を制御する光導波路部品であって、
上記光導波路は、上記光配線のうち少なくとも2つの光配線の一端が略向き合い、かつ、向き合った一端がともに未硬化の感光性組成物中に浸漬されるように上記光配線を配置した後、上記光配線を介して光を照射することにより形成された上記2つの光配線を接続する可撓性を有する樹脂組成物からなるコア部を含むとともに、分岐部を有し、
上記光導波路の変形は、上記光導波路を光信号の伝送方向と略平行な方向であって、上記伝送方向と同方向および/または上記伝送方向の逆方向に押して上記光導波路を曲げることにより行う光スイッチ又は光カップラとして機能することを特徴とする。
【0012】
本発明の光導波路部品は、例えば、光スイッチとしての機能を有しており、光スイッチとして、ON/OFF操作を繰り返し行ったり、光路の切り替えを繰り返し行ったりした場合にも、光導波路の伝送損失が増大することがなく、信頼性に優れる。
また、本発明の光導波路部品は、後述するように、例えば、光アッテネータ(光減衰器)や光カップラ(光合分波器)等として用いることができ、光アッテネータや光カップラとして長時間用いた場合にも、光導波路の伝送損失が増大することがなく、信頼性に優れる。
また、本発明の光導波路部品は、例えば、光導波路の自己形成方法を利用して製造することができるため、安価に大量生産することができる。
【0013】
本発明の光導波路部品において、光導波路が分岐部を有さない1本のものからなる場合には、本発明の光導波路部品は、例えば、1×1光スイッチ(ON/OFFスイッチ)として用いることができる。
また、上記光導波路が分岐部を有する場合には、該分岐部の数に応じて、m×n光スイッチとして用いることができる。
【0014】
以下、本発明の光導波路部品について、図面を参照しながら説明する。
図1(a)、(b)は、本発明の光導波路部品の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。なお、図1には、光導波路が分岐部を有さず、1×1光スイッチとして機能することができる光導波路部品を示す。
【0015】
図1に示すように、本発明の光導波路部品100は、光導波路のコア101の両端がそれぞれ光配線103、104と接続されており、光配線103、104には、コア101を変形させるための変形手段(図示せず)が配設されている。
また、光導波路部品100に形成された光導波路は、変形可能な程度に硬化したコア101と、このコア101の周囲に満たされた液状のクラッド102とから構成されている。
このような構成からなる光導波路部品100は、例えば、1×1光スイッチとして用いることができる。
【0016】
上記コアの材料としては、変形可能なコアを形成することができるものであれば特に限定されず、例えば、有機材料等が挙げられる。
上記有機材料の具体例としては、例えば、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA、フッ素化PMMA等の樹脂成分に、必要に応じて、単量体、光重合開始剤、増感剤、溶剤等が配合された感光性組成物;エポキシ樹脂、フッ素化エポキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン樹脂、重水素化シリコーン樹脂等のシリコーン樹脂、ベンゾシクロブテンからなる樹脂等の樹脂成分に、必要に応じて、各種添加剤が配合された樹脂組成物等が挙げられる。
【0017】
また、上記樹脂組成物は、感光性組成物であってもよく、感光性組成物を用いる場合には、上記エポキシ樹脂やオレフィン系樹脂等に感光性を付与し、これらの樹脂に、必要に応じて、単量体、光重合開始剤、増感剤等を配合したものを感光性組成物として用いることができる。
なお、上記エポキシ樹脂や、ポリオレフィン系樹脂等に感光性を付与する方法としては、これらの樹脂の末端や側鎖にアリル基やアクリロイル基を付与する方法等が挙げられる。
【0018】
また、アリル基やアクリロイル基を分子の末端または側鎖にもつポリエン化合物と、ポリチオール化合物と、光重合開始剤と、必要に応じて、各種添加剤や溶剤等とを含むものも感光性組成物として用いることができる。
【0019】
また、上記感光性組成物としては、光を照射することにより硬化反応が進行するものであればよく、例えば、エポキシ樹脂と、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩等の光を照射することによりルイス酸を発生する光開始剤とを含むものも用いることができる。
さらに、ベンゾインアルキルエーテル、アセトフェノン誘導体類、ベンゾフェノンやその誘導体等の光を照射することによりラジカルを生成する光開始剤と、ラジカル重合機構により重合が進行する樹脂成分とを含むものや、塩素化アセトフェノンやその誘導体等の光を照射することにより強酸が遊離する光開始剤と、酸により重合が進行する樹脂成分とを含むものも感光性組成物として用いることができる。
【0020】
なお、本明細書において、感光性組成物には、光の照射により化学反応を起す高分子のみならず、光の照射により、光重合反応が進行する単量体、例えば、(メタ)アクリル酸メチル等も含むものとし、さらには、2種類以上の樹脂成分および/または単量体が、光の照射により化学反応を起し、樹脂複合体を形成するものも含むものとする。
【0021】
また、上記コアは、これらの有機材料を用いて形成されたもののなかでも、可撓性を有するものであることが望ましい。
これは、上記コアは、光ファイバや光導波路に応力を掛けにくいものであることが望ましく、さらに、光スイッチのような繰り返しの動作が加わる場合、可撓性を有するもののほうがより耐久性に優れるからである。
【0022】
また、上記コアには、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子等の粒子が含まれていてもよい。粒子を配合することにより、光導波路の熱膨張係数を調整することができるからである。
【0023】
上記樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部が感光性化された樹脂、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との樹脂複合体、感光性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体等からなるものが挙げられる。
【0024】
具体的には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等の熱硬化性樹脂;これらの熱硬化性樹脂の熱硬化基(例えば、エポキシ樹脂におけるエポキシ基)にメタクリル酸やアクリル酸等を反応させ、アクリル基を付与した樹脂;フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスルホン(PPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPES)、ポリフェニルエーテル(PPE)、ポリエーテルイミド(PI)等の熱可塑性樹脂;アクリル樹脂等の感光性樹脂等からなるものが挙げられる。
また、上記熱硬化性樹脂と上記熱可塑性樹脂との樹脂複合体や、上記アクリル基を付与した樹脂や上記感光性樹脂と上記熱可塑性樹脂との樹脂複合体からなるものを用いることもできる。
また、上記樹脂粒子としては、ゴムからなる樹脂粒子を用いることもできる。
【0025】
また、上記無機粒子としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム化合物、炭酸カリウム等のカリウム化合物、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム等のマグネシウム化合物、シリカ、ゼオライト等のケイ素化合物等からなるものが挙げられる。
また、上記無機粒子として、リンやリン化合物からなるものを用いることもできる。
【0026】
上記金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、白金、鉄、亜鉛、鉛、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム等からなるものが挙げられる。
これらの樹脂粒子、無機粒子および金属粒子は、単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
【0027】
また、上記粒子の形状は特に限定されず、例えば、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げられる。これらのなかでは、球状、または、楕円球状が望ましい。球状や楕円球状の粒子には角がないため、光導波路にクラック等が発生しにくいからである。
【0028】
また、上記粒子の粒径は、通信波長より短いことが望ましい。粒径が通信波長より長いと光信号の伝送を阻害することがあるからである。
なお、本明細書において、粒子の粒径とは、粒子の一番長い部分の長さをいう。
【0029】
上記光導波路に粒子が含まれる場合、その配合量の下限は、硬化後の配合量で10重量%であることが望ましく、20重量%であることがより望ましい。また、上記配合量の上限は、80重量%であることが望ましく、70重量%であることがより望ましい。粒子の配合量が10重量%未満であると、粒子を配合させる効果があまり得られないことがあり、一方、粒子の配合量が80重量%を超えると、光信号の伝送が阻害されることがあるからである。
【0030】
光導波路部品100に形成された光導波路は、変形可能な程度に硬化したコアと、その周囲の液状のクラッドとからなるものであるが、本発明の光導波路部品において、光導波路を構成するクラッドは、必ずしも液状のものに限定されるわけではなく、コアの変形を阻害しないものであれば、変形可能な固体であってもよいし、気体、さらには真空であってもよい。
従って、上記クラッドの材料としては、例えば、上述したコアの材料と同様の樹脂組成物や感光性組成物、空気等の気体等が挙げられる。また、上記クラッドの材料が樹脂組成物や感光性組成物の場合、コアと同様、粒子が含まれていてもよい。
なお、上述したように、上記クラッドは、コアの変形を阻害しないものであれば、固体であってもよいし、気体であってもよいので、上記樹脂組成物や感光性組成物は硬化していてもよいし、未硬化であってもよい。
【0031】
上記コアの形状は特に限定されず、伝送光の進行方向に沿って平行な形状、すなわち円柱状、四角柱状等であってもよいし、テーパー型、紡錘型など、伝送光の進行方向の垂直方向に任意に切った断面形状がそれぞれ異なっている形状であってもよい。
【0032】
また、本発明の光導波路部品は、光信号の伝送を制御するために、光導波路を変形させるための変形手段を備えている。
上記変形手段は、上記光導波路を変形させることができるものであれば特に限定されず、その具体例としては、例えば、圧電素子や、ソレノイド等の各種アクチュエータ等が挙げられる。
本発明の光導波路部品では、光導波路を変形させることができるように変形手段が配設されていれば、該変形手段は、光導波路に直接配設されていてもよいし、光導波路部品を構成する光配線等に配設されていてもよい。
また、上記変形手段は、例えば、光学微動台等であってもよく、この場合には、上記光導波路の端部や上記光配線を光学微動台上に載置し、この光学微動台によって、光配線を変形させてもよい。
【0033】
また、上記光導波路部品が備える変形手段の数は特に限定されず、上記光導波路部品の構成等を考慮して適宜選択すればよい。具体的には、例えば、図1に示したような構成の1×1の光スイッチの場合には、所定の機能を持たせるための最小数(すなわち、1個)であっても良いし、同等またはそれ以上の機能を持たせるために複数個(例えば、2個)であってもよい。また、例えば、後述する図2に示すような構成の1×2の光スイッチの場合には、所定の機能を持たせるための最小数(1個)であっても良いし、同等またはそれ以上の機能を持たせるために複数個(2個や3個)であってもよい。これは、光導波路部品の構成にもよるが、所定の機能を持たせるための最小数よりも多くの変形手段を配設することにより、光導波路部品がよりスムーズに動作し、その性能が向上することがあるからである。
【0034】
次に、図1に示した、1×1光スイッチとして用いることができる光導波路部品100の動作について説明する。
具体的には、図1(a)に示すように、光導波路部品100において、コア101の形状が直線状である場合には、この光導波路を介して、光信号を伝送することができる。
【0035】
一方、光導波路部品100は、光信号の伝送方向(コア101の光軸方向)と略平行な方向であって、上記伝送方向と同方向および上記伝送方向の逆方向にコア101を押すことにより、図1(b)に示すように、コア101の一部が変形して湾曲することとなる。
コア101の形状がこのような一部が湾曲した形状となることにより、光導波路を介して光信号を伝送することができなくなる。
なお、図1(b)では、コアをその両側から押すことにより光導波路を曲げているが、本発明の光導波路部品では、必ずしもコアをその両側から押す必要はなく、該コアを光信号の伝送方向と略平行な方向であって、上記伝送方向と同方向か、または、上記伝送方向の逆方向のいずれか一の方向からコアを押すことにより、コアを曲げてもよい。
【0036】
また、図1(b)に示すような、その一部が湾曲した形状のコアを、図1(a)に示すようにコアの形状を直線状に戻すことにより、再び、光導波路を介して光信号を伝送することができるようになる。
従って、図1に示した光導波路部品100は、1×1光スイッチとして機能することができる。
【0037】
また、図1に示した光導波路部品100では、光導波路の両端(コアの両端)に光配線が接続されているが、本発明の光導波路部品においては、光導波路の両端(コアの両端)のそれぞれ、または、いずれか一方には、光配線に代えて光学部品が接続されていてもよい。
また光導波路の間に別の光学部品が接続されていても良い。これについては後述する。
上記光学部品としては、例えば、pin-PD(PN接合型フォトダイオード)、APD(アバランシェフォトダイオード)等の受光素子や、FP-LD(ファブリペロー型半導体レーザ)、DFB−LD(分布帰還型−半導体レーザ)、VCSEL(面発光レーザ)、LED(発光ダイオード)等の発光素子、ミラー、プリズム、フィルター等の光学部品が挙げられる。
【0038】
なお、本明細書において、光配線とは、紫外線、可視光、赤外線等の光を通し、それにより情報を伝達するためのものであれば特に限定されず、その具体例としては、例えば、光ファイバ、光導波路等が挙げられる。
また、上記光配線は、コアのみからなるものであってもよいし、コアとクラッドとからなるものであってもよい。
上記光配線の材料としては、紫外線、可視光、赤外線等の光を通す材料であれば特に限定されず、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。
【0039】
また、図1に示した光導波路部品100が、光スイッチとして用いることができることは、上述したとおりであるが、本発明の光導波路部品は、光スイッチのみならず、光アッテネータとしても用いることができる。
例えば、図1に示した光導波路部品100では、コアをその両側から押して光導波路を曲げる際に、光導波路を曲げる度合いを調節することより、光信号の伝送が完全に遮断させず、伝送される光信号の強度を所望の値に低下させることができ、固定、または可変の光アッテネータとして用いることができる。
【0040】
本発明の光導波路部品の実施形態は、光導波路を変形させることにより光信号の伝送を制御することができ、光導波路の変形を該光導波路を曲げることにより行うものであれば、図1に示した実施形態に限定されるわけではなく、例えば、図2〜図4に示すような実施形態であってもよい。
【0041】
図2は、本発明の光導波路部品の実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。なお、図2には、光導波路が1箇所の分岐部を有し、1×2光スイッチとして機能することができる光導波路部品を示す。
【0042】
図2(a)に示す光導波路部品200では、1箇所の分岐部201aを有するY字状のコア201の端部のそれぞれに光配線203、204、205が接続されており、光配線205には、コア201を変形させるための変形手段(図示せず)が配設されている。
また、光導波路部品200に形成された光導波路は、変形可能な程度に硬化したコア201と、このコア201の周囲に満たされた液状のクラッド202とから構成されている。
【0043】
このような構成からなる光導波路部品200は、1×2光スイッチとして用いることができる。
具体的には、図2(a)に示すように、光導波路部品200において、光配線204と光配線205とがコア201を介して一直線状にある場合には、光配線204と光配線205との間で光信号を伝送することができる。
なお、図2(a)に示した形態では、光配線203と光配線205との間では光信号を伝送することができない。
【0044】
一方、光配線205に配設された変形手段を用いて、コア201をその分岐部201aで曲げ、図2(b)に示すように、光配線203と光配線205とがコア201を介して一直線状にあるように変形することにより、光配線203と光配線205との間で光信号を伝送することができるようになる。
なお、図2(b)に示した形態では、光配線204と光配線205との間では光信号を伝送することができない。
【0045】
また、図2(b)に示すような光配線203と光配線205とがコア201を介して一直線状にある形態を、図2(a)に示すような光配線204と光配線205とがコア201を介して一直線状にある形態に戻すことにより、再び、光配線204と光配線205との間で光信号を伝送することができるようになる。
従って、図2に示した光導波路部品200は、1×2光スイッチとして用いることができる。
【0046】
図3は、本発明の光導波路部品の実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。なお、図3には、光導波路が2箇所の分岐部を有し、2×2光スイッチとして機能することができる光導波路部品を示す。
【0047】
図3(a)に示す光導波路部品300では、2箇所の分岐部301a、301bを有するコア301の端部のそれぞれに光配線303、304、305、306が接続されており、光配線303〜306のそれぞれには、コア301を変形させるための変形手段(図示せず)が配設されている。
また、光導波路部品300に形成された光導波路は、変形可能な程度に硬化したコア301と、このコア301の周囲に満たされた液状のクラッド302とから構成されている。
【0048】
このような構成からなる光導波路部品300は、2×2光スイッチとして用いることができる。
具体的には、図3(a)に示すように、光導波路部品300において、光配線304と光配線306とがコア301を介して一直線状にある場合には、光配線304と光配線306との間で光信号を伝送することができる。
なお、(a)に示した形態では、光配線303を介して光信号の伝送を行うことができず、また、光配線305を介して光信号の伝送を行うこともできない。
【0049】
一方、図3(a)の状態にある光導波路部品において、光配線303および光配線304に配設された変形手段(図示せず)を用いて、コア301をその分岐部301aで曲げ、図3(b)に示すように、光配線303と光配線306とが一直線状にあるように変形することにより、光配線303と光配線306との間で光信号を伝送することができるようになる。
なお、(b)に示した形態では、光配線304を介して光信号の伝送を行うことができず、また、光配線305を介して光信号の伝送を行うこともできない。
【0050】
また、図3(a)の状態にある光導波路部品において、光配線305および光配線306に配設された変形手段(図示せず)を用いて、コア301をその分岐部301bで曲げ、図3(c)に示すように、光配線304と光配線305とが一直線状にあるように変形することにより、光配線304と光配線305との間で光信号を伝送することができるようになる。
なお、(c)に示した形態では、光配線303を介して光信号の伝送を行うことができず、また、光配線306を介して光信号の伝送を行うこともできない。
【0051】
さらに、図3(a)の状態にある光導波路部品において、光配線303および光配線304に配設された変形手段(図示せず)を用いて、コア301をその分岐部301aで曲げるとともに、光配線305および光配線306に配設された変形手段(図示せず)を用いて、コア301をその分岐部301bで曲げ、図3(d)に示すように、光配線303と光配線305とが一直線状にあるように変形することにより、光配線303と光配線305との間で光信号を伝送することができるようになる。
なお、(d)に示した形態では、光配線304を介して光信号の伝送を行うことができず、また、光配線306を介して光信号の伝送を行うこともできない。
【0052】
このような図3(a)〜(d)のいずれかの形態となるように、光導波路部品300の光導波路を曲げて、変形させることにより、光配線303と光配線305もしくは光配線306との間、または、光配線304と光配線305もしくは光配線306との間で光信号を伝送することができるようになる。
従って、図3に示した光導波路部品300は、2×2光スイッチとして用いることができる。
【0053】
図4は、本発明の光導波路部品の実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。なお、図4には、光導波路が1箇所の分岐部を有し、1×2光スイッチとして機能することができる光導波路部品を示す。
【0054】
図4(a)に示す光導波路部品400では、1箇所の分岐部401aを有するY字状のコア401の端部のそれぞれに光配線403、404、405が接続されており、光配線403〜405のそれぞれには、コア401を変形させるための変形手段(図示せず)が配設されている。
また、光導波路部品400に形成された光導波路は、変形可能な程度に硬化したコア401と、このコア401の周囲に満たされた液状のクラッド402とから構成されている。
【0055】
また、図4(a)に示した光導波路部品400は、(a)に示した形態では、光配線403と光配線404との間、および、光配線403と光配線405との間のそれぞれで光信号を伝送することができるように構成されている。従って、図4(a)の形態にある光導波路部品400は、光カップラとして機能することができる。
【0056】
また、上述したように光導波路部品400は、1×2光スイッチとして機能することもできる。
具体的には、図4(a)に示すような、光配線403と光配線404との間、および、光配線403と光配線405との間のそれぞれで光信号を伝送することができる形態の光導波路部品400において、光配線404に配線された変形手段により、コア401における分岐部401aと光配線404との間の部分を所定の方向に押すことにより、図4(b)に示すように、コア401における分岐部401aと光配線404と間の部分を湾曲させることができ、このようにコア401の一部を湾曲させることにより、光配線403と光配線405との間でのみ光信号を伝送することができることとなり、光配線403と光配線404との間では、光信号の伝送を行うことができなくなる。
なお、ここで、コア401を押す方向は、コア401における分岐部401aと光配線404との間の部分の光信号の伝送方向と略平行な方向であって、上記伝送方向と同方向か、または、上記伝送方向の逆方向である。
【0057】
一方、図4(a)に示すような形態の光導波路部品400において、光配線405に配線された変形手段により、コア401における分岐部401aと光配線405との間の部分を所定の方向に押すことにより、図4(c)に示すように、コア401における分岐部401aと光配線405との間の部分を湾曲させることができ、このようにコア401の一部を湾曲させることにより、光配線403と光配線404との間でのみ光信号を伝送することができることとなり、光配線403と光配線405との間では、光信号の伝送を行うことができなくなる。
なお、ここで、コア401を押す方向は、コア401における分岐部401aと光配線404との間の部分の光信号の伝送方向と略平行な方向であって、上記伝送方向と同方向か、または、上記伝送方向の逆方向である。
【0058】
また、図4(a)に示すような形態の光導波路部品400において、光配線403に配線された変形手段により、コア401における分岐部401aと光配線403との間の部分を所定の方向に押すことにより、図4(c)に示すように、コア401における分岐部401aと光配線403との間の部分を湾曲させることができ、このようにコア401の一部を湾曲させることにより、光配線403と光配線404との間、および、光配線403と光配線405との間で光信号の伝送を行うことができなくなる。
なお、ここで、コア401を押す方向は、コア401における分岐部401aと光配線403との間の部分の光信号の伝送方向と略平行な方向であって、上記伝送方向と同方向か、または、上記伝送方向の逆方向である。
従って、図4に示した光導波路部品400は、1×2光スイッチとして機能することができ、さらには、光カップラとして機能することができる。
【0059】
また、図4に示した光導波路部品400は、図4(b)〜(d)に示すように、コア401の一部を湾曲させる際に、その湾曲の度合いを調節することにより、図1に示した光導波路部品100と同様の光アッテネータ機能を備えた光カップラとしても用いることができる。
【0060】
図11は、本発明の光導波路部品の実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。なお、図11には、光導波路の間に光学部品が接続された構成を有し、1×1光スイッチとして機能することができる光導波路部品を示す。
【0061】
図11(a)に示す光導波路部品500では、その間にミラー505が接続されたコア501(501A、501Bからなる)の端部のそれぞれに光配線503、504が接続されており、光配線503には、コア501を変形させるための変形手段(図示せず)が配設されている。
また、光導波路部品500に形成された光導波路は、変形可能な程度に硬化したコア501と、このコア501の周囲に満たされた液状のクラッド502とから構成されている。
【0062】
図11に示した光導波路部品500は、(a)に示した形態では、光配線503と光配線504との間で、光導波路とミラー505とを介して光信号を伝送することができるように構成されている。すなわち、コア501A側から入射された光信号は、ミラー505で反射した後、コア501Bを介して伝送されることとなり、コア501B側から入射された光信号は、ミラー505で反射した後、コア501Bを介して伝送されることとなるように構成されている。
【0063】
図11に示した光導波路部品500では、光導波路の間(コアの間)に、ミラーが接続されており、このミラーを介して伝送されることとなる。このような構成の光導波路部品において、光導波路の間に接続される光学部品はミラーに限定されるわけではなく、LD(レーザダイオード)、PD(フォトダイオード)、プリズム、フィルター等の上述したような光学部品であってもよい。
【0064】
このような構成からなる光導波路部品500は、1×1光スイッチとして用いることができる。
具体的には、図11(a)に示すように、光導波路部品500において、コア501A、501Bの部分がそれぞれ直線状であり、さらに、コア501Aの光軸とミラー505の反射面の法線とのなす角と、コア501Bの光軸とミラー505の反射面の法線とのなす角とが同一である場合には、光配線503と光配線504との間で最小損失にて光信号を伝送することができる。
【0065】
一方、光配線503に配設された変形手段を用いて、コア501Aの一部を、所定の方向(光信号の伝送方向と略平行な方向)に押すことにより、図11に示すように、コア501Aの一部が変形して湾曲することとなる。
コア501Aの形状が、このような一部が湾曲した形状となることにより、コア501を介して信号を伝送することができなくなる。
また、図11(b)に示すような、その一部が湾曲した形状のコアを、図11(a)に示すような直線状のコアに戻すことにより、再び、光導波路を介して光信号を伝送することができるようになる。
従って、図11に示した光導波路部品500は、1×1光スイッチとして機能することができる。なお、光導波路部品500は、コアを湾曲させる度合いを調節することにより、固定、または可変の光アッテネータとしても機能することができる。
【0066】
なお、光導波路部品500では、光配線503に変形手段が配設されており、コア501Aを湾曲させたり、直線状に戻したりすることにより、光信号伝送のON/OFFを行っているが、このような構成に限定されるわけではなく、変形手段を光配線504に配設しておき、コア501Bを変形(湾曲)させることにより、光信号伝送のON/OFFを行うような構成としてもよい。
【0067】
また、図11(a)に示すような構造を有する光導波路部品では、コアを光信号の伝送方向と略平行な方向に押すことにより、光信号の伝送性を制御しているが、光信号の伝送性を制御するためにコアを変形させる方法はこのような方法に限定されるわけではない。
従って、図11(a)に示す構造を有する光導波路部品では、例えば、コア501Aとミラー505の反射面の法線とのなす角θAと、コア501Bとミラー505の反射面の法線とのなす角θBとが、同一とならないように、コア501Aおよび/またはコア501Bを変形させることにより、光信号伝送のON/OFFを行ってもよい。
【0068】
なお、本発明の光導波路部品の実施形態は、図1〜4や図11に示した実施形態に限定されるわけではなく、m×n光スイッチ、光アッテネータ、光カップラとして機能に応じて、光導波路に設ける分岐部の数や位置等を適宜選択すればよい。
【0069】
次に、本発明の光導波路部品の製造方法について説明する。
本発明の光導波路部品を製造する方法は特に限定されず、例えば、光導波路の自己形成方法を利用する方法等を用いることができる。
以下、この方法について図面を参照しながら説明する。ここでは、まず、図1に示した実施形態の光導波路部品を製造する方法を例に説明する。
【0070】
図5(a)〜(d)は、本発明の光導波路部品を製造する方法の一例を説明するための模式図である。
この製造方法では、まず、異なる光導波路のそれぞれの一端が向き合い、かつ、少なくとも向き合った一端がともに未硬化の感光性組成物中に浸漬されるように、上記光配線を配置する。
【0071】
具体的には、まず、光配線12、12′を、それぞれの一端が向き合うように配置し、この光配線12、12′の端部間を包囲するように感光性組成物11を塗布する等により、光配線12、12′の端部をともに、感光性組成物11中に浸漬する(図5(a)参照)。
【0072】
次に、感光性組成物11を硬化させるための光を、一方の光配線12から、向き合うように配置された光配線12′に向けて照射する(図5(b)参照)。
このように、一方の光配線12から他方の光配線12′に向かって光を照射することにより、感光性組成物11が、光の経路に応じて,光配線12側から除々に硬化し、光配線12と光配線12′とを接続する光導波路のコアが形成されることとなる(図5(c)〜(d)参照)。その後、各種アクチュエータ等を変形手段として取り付けることにより、光導波路部品を製造することができる。
なお、本明細書においては、光を照射することにより成長させる硬化物には、半硬化物も含むこととする。従って、光を照射することにより感光性組成物を硬化させることには、感光性組成物を半硬化させることも含むこととする。
なお、この光導波路部品では、未硬化の感光性組成物がクラッドとしての役割を果たすこととなる。
【0073】
上述した2本の光配線を接続する光導波路部品の製造方法では、1本の光配線のみを介して、光を照射しているが、この方法に代えて、2本の光配線のそれぞれから他方の光配線に向かって光を照射してもよい。この場合、2本の光配線を介して同時に光を照射してもよいし、それぞれの光配線から交互に光を照射してもよい。
【0074】
この製造方法において、感光性組成物を硬化させる際に照射する光としては特に限定されず、感光性組成物の組成を考慮して適宜選択すればよく、例えば、上記感光性組成物が紫外線領域にて感光性を有する組成物であれば、紫外線領域の波長の光を照射すればよい。また、紫外線領域の波長の光を照射する光源としては、例えば、高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、メタルハライドランプやキセノンランプ、レーザ等も使用することができる。
【0075】
この製造方法では、照射した光の経路に応じて、光を照射した光配線側から除々にコアが形成されていくこととなる。
従って、この製造方法で用いる感光性組成物は、硬化後に、その屈折率が硬化前よりも高くなるものであることが望ましい。硬化後に屈折率が高くなることにより、光配線を介して照射した光が形成されたコアに閉じ込められつつ、先端から集中的に照射されることとなり、光の経路に応じた光導波路をより確実に製造することができるからである。
【0076】
また、この製造方法で光導波路部品を製造する際に用いる感光性組成物の屈折率の大きさは特に限定されるものではなく、光配線と光導波路との接続形態等を考慮して適宜選択すればよい。
すなわち、光配線と光導波路とを直線状に接続する場合には、光配線のコアの屈折率と、感光性組成物の硬化後の屈折率との差が小さいことが望ましい。
屈折率の差が小さい場合には、上記光配線の端面に特に平坦化処理が施されていない場合や、上記光配線の端面のJIS B 0601に基づく面粗度が0.1μm以上であっても、該光配線との接続性に優れた光導波路のコアを形成することができるからである。
【0077】
なお、本明細書において、屈折率とは、Naの輝線589nmの光を通過させたときの屈折率を意味する。
また、光配線や光導波路に用いる樹脂等の屈折率は、その波長に依存して変化するが、その比(光導波路のコアの屈折率/光配線のコアの屈折率)は、例えば、紫外線領域〜近赤外線領域において殆ど変わらない。
【0078】
さらに、光配線と光導波路とを直線状に接続する場合には、上記感光性組成物の硬化前の屈折率、すなわち、上記感光性組成物自体の屈折率もまた、光配線のコアとの屈折率の差が小さいことが望ましい。
【0079】
また、光配線と光導波路とをその接続部で折れ曲がった形状に接続する場合には、光配線の屈折率と光導波路の屈折率とは異なることが望ましい。
屈折率の異なる光配線と光導波路との間で光信号を伝送する場合、光配線と光導波路との界面で光が屈折することとなるため、光配線と光導波路とがその接続部で折れ曲がった形状に接続されている場合にも、確実に光信号を伝送することができるからである。なお、上記光配線および上記光導波路のそれぞれの屈折率は、光配線と光導波路との接続部での折れ曲がり具合等を考慮して、適宜選択すればよい。
【0080】
また、この製造方法では、所望の屈折率を有する感光性組成物を選択して使用することが望ましいが、上記した範囲外の屈折率となる感光性組成物であっても、その屈折率を調整して使用することができる。また、ここで、感光性組成物等の屈折率を調整する場合には、硬化前後の屈折率が所望の大きさとなるように調整することが望ましい。
【0081】
一般に、高分子の屈折率は、分子屈折と分子容との比が大きければ大きくなるため、分子屈折および/または分子容を調整することにより、高分子の屈折率を調整することができる。
【0082】
具体的には、分子屈折(高分子の折り返し単位を構成する個々の基の原子屈折の総和)を調整する場合には、例えば、塩素、イオウ等の分極率の大きな基を導入すると原子屈折が上がるため、分子屈折を大きくすることができる。
また、二重結合基や芳香族環基を導入し、分子の対称性を下げた場合にも分極率が大きくなり、原子屈折が上がるため、分子屈折を大きくすることができる。
【0083】
また、分子容(分子量/密度)を調整する場合には、例えば、密度を調整すればよく、この場合には、例えば、架橋点間分子量を小さくすることにより密度を大きくすることができる。
また、例えば、フッ素は分極率に比してその体積が大きいため、フッ素を含む基を導入することによっても密度を大きくすることができる。
【0084】
なお、本明細書において、光配線のコアの屈折率とは、光配線のコアがステップインデックス光ファイバ(SI型光ファイバ)のコアのように単一の屈折率を有するものである場合には、その屈折率をいい、グレーデッドインデックス光ファイバのようにある範囲の屈折率を有するものである場合には、そのピーク屈折率をいう。
【0085】
このような工程を経ることにより、コアからなる光導波路の両端のそれぞれが光配線と接続された光導波路部品を製造することができる。
なお、上述した工程を経て製造した光導波路部品では、コアからなる光導波路の周囲に、未硬化のまま残る液状の感光性組成物が、クラッドとしての役割を果たすこととなる。
【0086】
また、上述した製造方法により、コアからなる光導波路を製造した場合には、このコアの周囲に変形可能な程度にまで硬化したクラッドを形成してもよい。
具体的には、例えば、コアからなる光導波路を形成した後、その周囲の未硬化の感光性組成物を除去し、続いて、上記コアを別の樹脂組成物(感光性組成物であってもよいし、感光性組成物でなくてもよい)に浸漬した後、この樹脂組成物に硬化処理を施すことにより硬化したクラッドを形成してもよい。
しかしながら、この方法は、未硬化の感光性組成物を除去する際等に、コアの取り扱いを極めて慎重に行わなければならず、あまり実用的ではなかった。
【0087】
従って、コアの周囲に変形可能な程度にまで硬化したクラッドを形成する場合には、例えば、下記のような方法を用いることが望ましい。
すなわち、光導波路のコアを形成するための感光性組成物(以下、コア形成用樹脂ともいう)中に、予め、別途、クラッドを形成するための樹脂(以下、クラッド形成用樹脂ともいう)を混合しておく。
ここで、クラッド形成用樹脂としては、上記コアを形成するための感光性組成物よりも強い強度の光を受けて初めて重合する感光性組成物であって、硬化前後の屈折率がともにコアの屈折率よりも小さいものを選択しておく。上記クラッド形成用樹脂としては、上記した特性を有するものであれば、上述した感光性組成物を適宜選択して使用することができる。
【0088】
そして、上述したように、光配線を介して光を照射する。その際、コア形成用樹脂の重合は可能であるが、クラッド形成用樹脂の重合は実質的に殆ど不可能な強度の光を照射する。
すると、感光性組成物のうち感光性がより高いコア形成用樹脂が選択的に重合を開始する。コア形成用樹脂およびクラッド形成用樹脂を含む感光性組成物のうち、コア形成用樹脂が重合を始めると、未硬化のクラッド形成用樹脂は、流動性を保っているため、硬化していくコア形成用樹脂から排除されていく。また、コアの屈折率は未硬化のクラッド形成用樹脂の屈折率よりも大きいため、光配線を介して照射した光は形成されたコアに閉じ込められつつ、先端に集中的に照射される。その結果、光配線の一端から照射された光によって、光の経路に応じてコア形成用樹脂が優先的に硬化し、その光の経路に応じたコアが形成され、その周囲を未硬化の感光性組成物が包囲した状態となる。
【0089】
この後、例えば、光源からの光を未硬化の感光性組成物全体に照射することができるようにし、光源の出力を上げてクラッド形成用樹脂を重合させることが可能な強度の光を照射する。すると、クラッド形成用樹脂および未硬化のコア形成用樹脂が硬化してコアからなる光導波路の周囲に硬化したクラッドを形成することができる。
【0090】
このように、予め重合反応が進行する光の強度が異なる2種類の感光性組成物を混合しておき、コアとクラッドとを形成する場合、コア形成用樹脂およびクラッド形成用樹脂としては、例えば、互いに異なる重合反応機構を経て重合反応が進行する樹脂を選択することができる。
すなわち、アクリル系樹脂に代表されるようなラジカルによる逐次重合反応によって重合が進むラジカル重合系の感光性組成物と、エポキシ系樹脂に代表されるようなイオン対を介して重合が進むカチオン重合系の感光性組成物とを選択することができる。これらを選択した場合、ラジカル重合系の感光性組成物の方が、カチオン重合系の感光性組成物よりも重合反応が急速に進行するため、光の強度が弱い場合には、アクリル系樹脂だけが選択的に重合することになる。
【0091】
また、より確実に一方の感光性組成物の重合が進行するように、上述の2種類の感光性組成物の重合の進み具合にさらに差をつけてもよい。
これは、例えば、ラジカル重合系の感光性組成物の重合反応速度を速くすることにより行うことができる。具体的には、アクリル系樹脂を例にとると、アクリル系樹脂の単位質量あたりに含まれるアクリル基の数を多く(すなわち、アクリル当量を少なく)したり、単量体の濃度を高めたりすることにより、重合に関与する反応基の濃度を高くして重合反応速度を速くすることができる。また、光重合開始剤の量子収率(光子量あたりのラジカル生成量)や濃度を高くして重合反応速度を速くすることもできる。
【0092】
また、2種類の感光性組成物の重合の進み具合に差をつけることは、カチオン重合系の感光性組成物の重合反応速度を遅くすることによっても行うことができる。具体的には、エポキシ系樹脂を例にとると、エポキシ系樹脂の単位質量あたりに含まれるエポキシ基の数を少なく(すなわち、エポキシ当量を多く)したり、単量体の濃度を低くしたりすることにより、重合に関与する反応基の濃度を低くして重合反応速度を遅くすることができる。また、重合に関与するイオン対の非求核性を低くしたり、または、光重合開始剤の量子収率(光子量あたりのカチオン生成量)を低くしたりすることにより重合反応速度を遅くすることもできる。
【0093】
また、同一の機構を経て重合反応が進行する感光性組成物同士を混合しても、どちらか一方の感光性組成物のみを選択的に重合させることができる。この場合、同一の機構で反応が進行するため、光重合開始剤や増感剤の異なる感光性組成物同士を混合しても選択的に重合させることは困難であるが、マトリクスであるオリゴマ分子に反応基の濃度差をつけることにより一方の感光性組成物のみを選択的に重合させることができる。例えば、ラジカル重合系のアクリル樹脂であれば、反応基であるアクリル当量に差をつければ、ある照射光にて反応基の多い(すなわち、アクリル当量の少ない)方が選択的に重合する。
【0094】
このようなコア形成用樹脂およびクラッド形成用樹脂を用いて光導波路を形成する場合、1種類の光源で両者の重合反応を行うことができるため、設備コストや工程数を少なくすることができる。
なお、コア形成用樹脂とクラッド形成用樹脂とを選択する際に、両者の硬化波長が全く同一でない場合でも、増感剤等を添加することにより、1種類の光源で両者の重合反応を行うことができる。これは、照射する光の波長域に吸収を持たないか、または、少量しか持たない感光性組成物であっても、その波長域に吸収を持つ適当な増感剤を添加し、その増感剤が吸収したエネルギーを利用することにより、重合反応を進行させることができるからである。すなわち、増感剤を添加すると照射光の波長域内に大きな吸収を持たせ、結果として感度を増大させることができる。一般にこのような増感された吸収波長域はラジカル発生剤本来の持つ吸収波長域よりもより長波長側に拡大され、光源の発する光子を効率よく利用することができるので、感度が上昇する。
【0095】
また、上記クラッド形成用樹脂として、上記した特性を有する感光性組成物に代えて、加熱処理を行うことにより始めて重合が進行する樹脂組成物を選択し、さらに、コアを形成した後、強度の強い光を未硬化の感光性組成物全体に照射する方法に代えて、未硬化の樹脂を加熱硬化させる方法を用いて、変形可能な程度に硬化したクラッドを形成し、光導波路としてもよい。
【0096】
さらには、クラッド形成用樹脂として、上記コア形成用樹脂とは異なる波長の光を照射することにより初めて重合し、硬化後の屈折率が硬化後のコア形成用樹脂の屈折率よりも小さいものを選択しておき、コアを形成した後、未硬化の感光性組成物全体にクラッド形成用樹脂が重合する波長の光を照射する方法を用いてクラッドを形成し、コアの周囲に安定なクラッドを形成してもよい。
なお、2種類以上の感光性組成物(例えば、コア形成用樹脂とクラッド形成用樹脂)を含むものを用いる場合、その混合比は特に限定されない。
このような製造方法を用いることにより、光配線との接続性に優れるとともに、系全体が固体化して安定性に優れる光導波路を製造することができる。
【0097】
ここでは、感光性組成物中に光配線の一端を浸漬して光導波路を製造する方法について説明したが、このとき、光配線に代えて、発光素子等の光学部品を使用し、その発光面(発光部)を感光性組成物中に浸漬したり、該発光面に感光性組成物を塗り付けたりすることにより、光学部品の発光面に直接取り付けられたコアを形成することができる。
このように、コアが直接取り付けられた光配線や光学部品では、光導波路(コア)と光配線等との間で位置合わせが不要である。
【0098】
また、上述した方法で光導波路部品を製造する場合には、対向配置する2本の光配線の光軸は必ずしも一致していなくてもよい。このような場合であっても、2本のそれぞれに接続された光導波路のコアを形成することができるからである。
【0099】
すなわち、まず、2本の光配線のそれぞれの少なくとも一端を感光性組成物に浸漬する。ここで、2本の光配線同士は、その光軸はずれているが、光配線の一端同士はほぼ対向するよう光配線を配置する。
次に、2本の光配線のそれぞれから、感光性組成物を硬化させるための光を相手側の光配線に向けて照射する。この場合、2本の光配線から出射される互いの出射光が重なり合う部分において、光の強度が高くなる。そのため、この光が重なり合う部分における光の強度のみが、コア形成用樹脂の重合可能な強度となるように、照射光の強度を設定することにより、その両端のそれぞれが光配線に接続された光導波路のコアを形成することができる。
【0100】
なお、ここでは、感光性組成物を用いて光導波路を製造する方法について説明したが、本発明の光導波路部品を構成する光導波路が感光性組成物以外の樹脂組成物からなる場合には、例えば、以下のような方法により光導波路を製造することができる。
すなわち、異なる光配線をそれぞれの一端が向き合うように配置し、それぞれの一端の間に、例えば、熱硬化性樹脂等を含む樹脂組成物が充填された筒状のコア形成用部材を配置して、所定の温度で加熱することにより、異なる光配線間を接続するコアを形成し、その後、上記コアを残してコア形成用部材を取り除くことにより、光導波路のコアを形成することができる。
【0101】
ここまでは、光導波路の自己形成方法を利用して光導波路が分岐部を有さない光導波路部品を製造する方法について説明したが、光導波路が分岐部を有する光導波路部品もまた光導波路の自己形成方法を利用して製造することができる。
【0102】
以下、光導波路の自己形成方法を利用して、光導波路が分岐部を有する光導波路部品を製造する方法について図面を参照しながら説明する。ここでは、図6を参照しながら説明した実施形態の光導波路部品を製造する方法について説明する。図6(a)〜(d)は、本発明の光導波路部品を製造する方法の別の一例を説明するための模式図である。
【0103】
(1)この製造方法では、まず、未硬化の感光性組成物21等を光配線22の一端を包み込むように塗布する等により、光配線22の一端を感光性組成物21中に浸漬する。
次に、感光性組成物21を硬化させるための光を、光配線22を介して感光性組成物21中に照射する。このように感光性組成物21中に光を照射することにより、感光性組成物21が光の経路に応じて、光配線側から除々に硬化し、光の経路に応じた光導波路を形成することができる。
【0104】
また、この方法では、感光性組成物21中に光を照射する際に、予め、光の経路上にあて板25を配置しておく。このように、あて板を配置することにより、光導波路24の光配線22側と反対側の端部に、光導波路24の光軸とのなす角が所望の角度(鋭角)の端面を形成することができる(図6(a)、(b)参照)。
【0105】
(2)次に、未硬化の感光性組成物21を取り除き、硬化後の屈折率が光導波路24の屈折率と異なる別の感光性組成物26を、少なくとも光導波路24の光配線22側と反対側の端部を包み込むように塗布する。
その後、光配線22および光導波路4を介して感光性組成物26中に光を照射する(図6(c)参照)。
【0106】
なお、ここで、硬化後の屈折率が光導波路24の屈折率と異なる別の感光性組成物を用いる理由を簡単に説明しておく。すなわち、この製造方法で得られる光配線接続体では、光導波路が分岐部で折れ曲がることとなるが、上記分岐部を挟んで屈折率が異なることとなる場合には、光導波路を介して伝送される光が分岐部で屈折することとなるため、光導波路が折れ曲がっていても、光が確実に伝送されることとなるからである。
【0107】
このような方法を用いて、感光性組成物26に光を照射する場合、光配線22および光導波路24を介して照射する光の一部は、光導波路24の端面を透過して感光性組成物26中に照射されることとなる。また、光配線22および光導波路24を介して照射する光の他の一部は、光導波路24の光配線22側と反対側の端面で反射し、この光導波路24の端部の側面を介して感光性組成物26中に照射されることとなる。
なお、ここで、光導波路の端部の側面とは、光導波路の端部の近傍の側面を意味する。
【0108】
このようにして感光性組成物26中に光を照射することにより、光導波路24の端面を介して照射した光と、光導波路24の端部の側面を介して照射した光とのそれぞれの光の経路に応じた光導波路27aおよび光導波路27bが形成されることとなる。
【0109】
(3)次に、光導波路27a、27bの光導波路24と接続された側と反対側のそれぞれの端部に、光配線(図示せず)を接続し、さらに、変形手段を取り付けることにより、本発明の光導波路部品とすることができる。
ここで、光配線を接続する方法としては、接着剤を介して光配線を接続してもよいし、図5を参照しながら説明した製造方法と同様、光導波路24の端面を介して照射する光、および、光導波路24の端部の側面を介して照射する光のそれぞれの光路上に、予め、別の光配線を配置しておくことにより、光導波路27a、27bとこれらの光配線とを接続してもよい。
このような工程を経ることにより、光導波路が分岐部を有する光導波路部品を製造することができる。
【0110】
また、上述したような光導波路の間に光学部品が接続された構成の光導波路を製造する場合も、光導波路の光導波路の自己形成方法を利用する方法を用いることができる。
この場合には、まず、上述したように、光配線の一端を感光性組成物に浸漬し、該感光性組成物中に光を照射する際に、予め、その光路上にミラー等の光学部品を配置しておき、さらに、このミラーを介して反射する照射光の光路上に別の光配線を載置しておく。その後、光配線を介して感光性組成物中に光を照射することにより、光導波路およびミラーを介して光配線同士が接続され、光導波路の間に光学部品が接続された構成を有する光導波路部品が得られる。
【0111】
また、本発明の光導波路部品を製造する方法としては、例えば、反応性イオンエッチングを用いた方法、露光現像法、金型形成法、レジスト形成法、これらを組み合わせた方法等を用いて所望の形状の光導波路を形成し、その後、変形手段の配設と、必要に応じて光配線の接続とを行う方法等を用いることもできる。
【0112】
上記反応性イオンエッチング用いた方法を利用する方法では、
(i)まず、基板、離型フィルム、または、クラッド用樹脂層上にコア形成用樹脂を塗布し、さらに、必要に応じて、硬化処理を施すことによりコア形成用樹脂層とする。
(ii)次に、上記コア形成用樹脂層上に、マスク形成用の樹脂層を形成し、次いで、このマスク形成用の樹脂層に露光現像処理を施すことにより、コア形成用樹脂層上にマスク(エッチングレジスト)を形成する。
(iii)コア形成用樹脂層に反応性イオンエッチングを施すことにより、マスク非形成部分のコア形成用樹脂層を除去し、コアを形成する。このような工程を経ることにより、光導波路のコアを製造することができる。
【0113】
また、コアを形成した後、このコアを覆うようにクラッド形成用樹脂を塗布し、さらに、必要に応じて、硬化処理を施すことにより、上記コアを覆うクラッド用樹脂層を形成してもよい。
なお、クラッド用樹脂層上にコアを形成し、さらに、コアを覆うようにクラッド用樹脂層を形成した場合には、コアがクラッド用樹脂にすべて囲まれた光導波路を形成することができる。
【0114】
このような方法により光導波路を製造した後は、この光導波路の端部に、必要に応じて、接着剤等を介して光配線を接続した後、基板等から光導波路を剥離し、さらに、変形手段を取り付けることにより本発明の光導波路部品とすることができる。
【0115】
また、上記露光現像法を利用する方法では、
(i)まず、基板、離型フィルム、または、クラッド用樹脂層上にコア形成用樹脂を塗布し、さらに、必要に応じて、半硬化処理を施すことによりコア形成用樹脂層を形成する。
(ii)次に、上記コア形成用樹脂層上に、コア形成部分に対応したパターンが描画されたマスクを載置し、その後、露光現像処理を施すことによりコアを形成する。このような工程を経ることにより、光導波路のコアを製造することができる。
【0116】
また、コアを形成した後、このコアを覆うようにクラッド形成用樹脂を塗布し、さらに、必要に応じて、硬化処理を施すことにより、上記コアを覆うクラッド用樹脂層を形成してもよい。
なお、クラッド用樹脂層上にコアを形成し、さらに、コアを覆うようにクラッド用樹脂層を形成した場合には、コアがクラッド用樹脂にすべて囲まれた光導波路を形成することができる。
【0117】
このような方法により光導波路を製造した後は、上述した方法と同様の方法で、光配線の接続や、基板等の剥離、変形手段の取り付けを行うことにより本発明の光導波路部品とすることができる。
【0118】
また、上記金型形成法を利用する方法では、
(i)まず、基板、離型フィルム、または、クラッド用樹脂層上に金型形成によりコアを形成するための溝を形成する。
(ii)次に、上記溝内にコア形成用樹脂を印刷により充填し、その後、硬化処理を施すことによりコアを形成する。このような工程を経ることにより、光導波路のコアを製造することができる。
【0119】
また、コアを形成した後、このコアを覆うようにクラッド形成用樹脂を塗布し、さらに、必要に応じて、硬化処理を施すことにより、上記コアを覆うクラッド用樹脂層を形成してもよい。
なお、クラッド用樹脂層上にコアを形成し、さらに、コアを覆うようにクラッド用樹脂層を形成した場合には、コアがクラッド用樹脂にすべて囲まれた光導波路を形成することができる。
【0120】
このような方法により光導波路を製造した後は、上述した方法と同様の方法で、光配線の接続や、基板等の剥離、変形手段の取り付けを行うことにより本発明の光導波路部品とすることができる。
【0121】
また、上記レジスト形成法を利用する方法では、
(i)まず、基板、離型フィルム、または、クラッド用樹脂層上にレジスト用樹脂組成物を塗布した後、露光現像処理を施すことにより、上記基板等上のコア非形成部分に、コア形成用レジストを形成する。
(ii)次に、上記レジスト非形成部分にコア形成用樹脂の塗布し、さらに、コア形成用樹脂を硬化した後、上記コア形成用レジストを剥離することによりコアを形成する。このような工程を経ることにより、光導波路のコアを形成することができる。
【0122】
また、コアを形成した後、このコアを覆うようにクラッド形成用樹脂を塗布し、さらに、必要に応じて、硬化処理を施すことにより、上記コアを覆うクラッド用樹脂層を形成してもよい。
なお、クラッド用樹脂層上にコアを形成し、さらに、コアを覆うようにクラッド用樹脂層を形成した場合には、コアがクラッド用樹脂にすべて囲まれた光導波路を形成することができる。
【0123】
このような方法により光導波路を製造した後は、上述した方法と同様の方法で、光配線の接続や、基板等の剥離、変形手段の取り付けを行うことにより本発明の光導波路部品とすることができる。
【0124】
また、これらの方法で光導波路部品を製造する場合において、光導波路のコアのみを形成した場合には、光配線と接続したり、変形手段を取り付けたりした後、このコアの周囲をクラッドとして機能することができる液状の樹脂組成物で満たしてもよい。
本発明の光導波路部品は、このような種々の方法を用いて製造することができる。
【0125】
【実施例】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【0126】
(実施例1:図7参照)
(1)端面処理を施した長さ1m程度のGI型石英製マルチモードファイバ(フジクラ社製、コア/クラッド=50μm/125μm)を2本用意した。
(2)それぞれのファイバ12、12′の片端より、250Wの高圧水銀ランプを光源とした紫外線照射装置15(松下マシンアンドビジョン社製、5252L)より主に200〜500nmの波長範囲に分光分布を持つ紫外線を入力して、出射側とするそれぞれのファイバ12、12′のもう一方の端から照射される紫外線照度を紫外線照射計(ウシオ電機社製、UIT−150)を用いて0.3mW/cm2になるように調整した。
【0127】
(3)次に、ファイバ12、12′のそれぞれを2台の光学微動台(XYステージ)(図示せず)上に載置した光ファイバ固定台のそれぞれに固定し、それぞれの出射側のファイバ12、12′の端部を2000μm程度の間隔をあけて光ファイバ用V溝基板16(モリテックス社製、石英V溝)につき合わせて位置させ、さらに、そのつき合わせ部全体に、感光性組成物11(Loctite社製、LoctiteNo.358;波長589nmにおける硬化後の屈折率が1.51)をファイバ12、12′間に隙間なく埋まるように塗布した。その後、V溝押さえ板にて、つき合わせ部および感光性組成物11を挟みこんで固定した。但し、後述するファイバの押しこみを考慮して、光学微動台にてファイバが可動な程度に挟み込み量を調整した。
【0128】
(4)次に、上記(3)の状態にファイバ12、12′を保持したまま、上記(2)で照度を調整した紫外線をそれぞれのファイバ12、12′の出射端より同時に感光性組成物11中に10秒間照射してコアを形成し、変形手段として光学微動台を用いた光導波路部品とした。
その後、形成したコアの形状を顕微鏡(キーエンス社製、VH−7000)を用いて観察した。その結果、双方のファイバ12、12′の出射端よりコアが形成され、それぞれのコアが真中付近で結合していることが顕微鏡で観察された。
【0129】
さらに、上記(1)〜(4)の工程を経て製造した光導波路部品において、可視光をファイバ12の出射端より照射し、光導波路からの漏光を観察することによっても、光導波路形状に沿って漏光が観察され、形成した光導波路に出射した光が上記光導波路内に閉じ込められていることが確認された。
【0130】
また、波長850nmの赤外線を、ファイバ12の光導波路と接続された側と反対側の端部より入射し、光導波路内を導波させ、ファイバ12′の光導波路と接続された側と反対側の端部から出射される赤外線強度を測定し、光損失を算出した。その結果、光導波路部品の光損失は、1.8dBであった。
【0131】
次に、上記光学微動台を用いて、光信号の伝送方向と略平行な方向に、光導波路を片側から、その端部を50μm押し込んだ。この状態の光導波路を顕微鏡で観察したところ、光導波路の一部が湾曲していることが確認された。
また、このような湾曲した状態の光導波路において、可視光をファイバ12の出射端より照射し、光導波路からの漏光を観察したところ、光導波路の湾曲した部分で放射光が観察され、光導波路内に光が閉じ込められていないことが確認された。
【0132】
また、光導波路の一部が湾曲した状態の光損失について、上述した方法と同様の方法を用いて測定、算出したところ、32dBであった。この光量は、光導波路を押し込む前に測定した光量に比べ、1000分の1(30dB)以上に減じている。
このような結果より、実施例1で作製した光導波路部品は、消光比30dB以上の光アッテネータとして機能することが明らかとなった。
【0133】
さらに、上記光学微動台を用いて、光信号の伝送方向と略平行な方向に、光導波路を片側から、その端部を50μm引き戻して元の長さに戻した。この状態の光導波路を顕微鏡で観察したところ、光導波路は初期の状態のようにまっすぐになっており、可視光をファイバ12の出射端より照射し、光導波路からの漏光を観察することによっても、光導波路形状に沿って漏光が観察され、形成した光導波路に出射した光が上記光導波路内に閉じ込められていることが確認された。この状態の光損失について、上述した方法と同様の方法を用いて光損失を測定したところ、1.8dBと元と等価な状態に復帰していた。
このような結果より、実施例1で作製した光導波路部品は、消光比30dB以上の光アッテネータのみならず、ON/OFF機能を有する光スイッチとして機能することが明らかとなった。
【0134】
さらに、上記光学微動台を用いて光導波路を形状を直線状に一旦戻し、その後、光信号の伝送方向と略平行な方向に、光導波路を片側から、10μmずつ、50μmまで、段階的に押し込んでいった。この状態の光導波路を顕微鏡で観察したところ、光導波路の一部が徐々に湾曲していくことが確認された。
このような段階的に湾曲していく状態の光導波路において、可視光をファイバ12の出射端より照射し、光導波路からの漏光を観察したところ、光導波路の形状に沿った漏光が観察されたものの、光導波路の段階的に湾曲していく部分では放射光も観察され、その度合いは押し込み量とともに増していき、光導波路内に完全に光が閉じ込められているわけではないものと考えられた。
【0135】
また、上記と同様に段階的に湾曲していく光導波路について、その押し込み量に伴う光損失の変化を、上述した方法と同様の方法を用いて測定、算出した。その結果を表12に示した。
表12の結果から明らかなように、その光損失は、それぞれの押し込み量(10μm、20μm、30μm、40μm、50μm)に対して、3.5dB、9.5dB、19.5dB、26.5dB、32dBと段階的に変化していった。このような結果より、実施例1で製造した光導波路部品は、可変の光アッテネータとしても機能することが明らかとなった。
【0136】
また、上記(1)〜(4)の工程を経て作製した光スイッチにおいて、2000μmの光導波路についてのON/OFF切り替え操作、即ち、光導波路を50μm押し込む操作(OFF)と光導波路を50μm引き戻す操作(ON)とを1000回繰り返した。
このような繰り返しの切り替え操作において、その応答波形を測定した。その結果の一部を図13に示した。なお、図13は、切り替え操作における100〜103回目の応答波形を示す。
図13の応答波形からも明らかなように、測定される測定値は、いずれも再現性よく32dB以上(OFF時)/1.8dB(ON時)を維持しており、繰り返しの操作に耐えうることが確認された。なお、図13には、1000回の切り替え操作を行った際に得られた応答波形のうちの一部であるが、1回目〜1000回目の応答の切り替え操作において、同様の応答波形が得られている。
従って、上述したような、繰り返し切り替え操作を行うことにより、本実施例に係る光導波路部品は、光導波路の変位量が50μmと非常に少ないため、光学微動台の移動も迅速に行うことができ、図13に示したように略矩形の応答波形を得ることができることが明らかとなった。
【0137】
上述したように、実施例1にかかる光スイッチは充分に光スイッチとしての機能を有するものであったが、この光スイッチでは、スイッチング時間が短くなるに伴い、図13に示した応答波形において、OFFからONへの切り替えの際にみられる若干のなだらかな損失値の上昇がスイッチとしての機能を鈍らせることとなる。従って、光スイッチとしてより良好な応答を得るためには、さらに、矩形の応答波形が望まれることとなる。
【0138】
また、スイッチング時間を短縮した際のなだらかな損失値の上昇は、OFFからONへの切り替えの際に、コアが、その周囲に存在する液状のクラッドの影響を受け、湾曲した状態から直線状の状態にすぐに戻ることができないことを原因とするものと推察される。
そこで、光スイッチの応答性を改善すべく、以下の実施例を行った。
【0139】
(実施例2)
実施例1の(1)〜(4)の工程と同様の工程を経て光スイッチを作製し、2000μmの光導波路についてのON/OFF切り替え操作を行った。ここで、光導波路を50μm押し込む操作をおこなってOFFにした後、光導波路を引き戻してONにする際に、一旦60μm引き戻し、即ち、一旦過剰に引き戻し(ON1)、その後すぐに、10μm戻して所定の位置に返す(ON2)という操作を経て光導波路をONにした。
このようなON/OFF操作を繰り返すことにより得られた応答波形を図14に示す。なお、応答波形は実施例1と同様の方法により測定した。
【0140】
その結果、実施例1で測定した応答波形と比べて、明らかにより矩形状の応答波形がえられた。
このように、光導波路をONに切り替える際に、一旦60μm引き戻した状態(ON1)では、10μm過剰に引き戻されているため、光導波路のコアに張力が掛かることとなる。従って、コアが所定の状態に戻りやすくなっており、このとき10μm返す操作(ON2)を行うとコアはすぐに所定の状態にもどることができる。その結果、実施例1と比べて矩形状の、即ち応答性に優れる応答波形を得ることができる。
【0141】
なお、張力のかかった導波路については、特開2003−121677号公報に記載されているように、この構造自体は安定に存在し、この意味では引っ張ったままの状態を維持しておいても矩形な応答は得られる。しかしながら、同公報に記載されているように、引圧をかけたままではその損失値が元の状態に比べて減少することがあるので、実施例2では、すぐに10μm戻してコアを元の位置に返すという操作を行っている。勿論、引圧を掛けたままでも損失値が減少しない場合や、減少、また何らの理由で上昇しても問題が発生しない場合には、この操作は必要ない。
このように、実施例1で得られた応答波形は、実施例2のような少しの操作改善により、改善することが可能である。
【0142】
(実施例3:図8参照)
(1)平坦な石英のガラス板38(波長589nmにおける屈折率:1.46)上に、実施例1で使用した感光性組成物(LoctiteNo.358)をスピンコートで、硬化後の膜厚が40μmとなるように塗布し、コア形成用樹脂層を形成した。
【0143】
(2)次に、一箇所の分岐部34aを有するコアパターン(幅40μm)が描画されたマスク(図示せず)を、コア形成用樹脂層上に載置し、その後、露光処理を施してコア34(34A、34Bおよび34Cからなる)を形成した。なお、ここでは分岐したコアのうち、実質的にいずれか一方のコア(34Bまたは34C)にのみ光が伝送される形状にコアを設計した(図8(a)参照)。
【0144】
(3)次に、上記コア34(34A、34B、34C)のそれぞれの端部に、上記感光性組成物を接着剤として用いファイバ32、35、36を接続し、石英のガラス板を取り除くことにより光導波路部品とした(図8(b)参照)。また、ここで接続したファイバは光ファイバ固定台で固定されており、さらに、分岐していない側のコアに接続されたファイバ32を固定した光ファイバ固定台は、光学微動台(XYステージ)(図示せず)上に載置した。従って、本実施例で製造した光導波路部品は、変形手段として光学微動台を用いている。
なお、本実施例で製造した光導波路部品は、クラッドが空気から構成されていることとなる。
【0145】
次に、このようにして製造した光導波路部品について、波長850nmの赤外線を、ファイバ32の光導波路と接続した側と反対側の端部より入射し、ファイバ35、36のそれぞれの光導波路と接続した側と反対側の端部から出射される赤外線強度を測定し、ファイバ32とファイバ35との間の光損失、および、ファイバ32とファイバ36との間の光損失を算出した。
その結果、ファイバ32とファイバ36との間の光損失は、1dBであった。一方、ファイバ35から出射される赤外線強度より算出した光損失は35dBであった。従って、ここで作製した光導波路部品は、ファイバ32とファイバ36を接続するための、ほぼ単独の光導波路として機能することが明らかとなった。
【0146】
次に、光学微動台を用いて、ファイバ32を動かすことにより、光導波路34を変形させ(光導波路34Aを分岐部34aで曲げ)、ファイバ32とファイバ35とが一直線状(光導波路34Aと光導波路34Cとが一直線状)にあるようにした(図9参照)。
その後、上述した方法と同様の方法を用いて、ファイバ32とファイバ35との間の光損失、および、ファイバ32とファイバ36との間の光損失を算出した。その結果、ファイバ32とファイバ35との間の光損失は、1dBであった。一方、ファイバ36から出射される赤外線強度より算出した光損失は35dBであった。したがってこの変形により当光導波路部品は、ファイバ32とファイバ35を接続するための、ほぼ単独の光導波路として機能することが明らかとなった。
このような結果より、実施例3で製造した光導波路部品は、光スイッチとして機能することが明らかとなった。
【0147】
(実施例4:図10参照)
(1)端面処理を施した長さ1m程度のGI型石英製マルチモードファイバ(フジクラ社製、コア/クラッド=50μm/125μm)を3本用意した。また、ここで準備した3本のファイバのそれぞれは、光学微動台(XYステージ)(図示せず)上に載置した光ファイバ固定台に固定しておいた。
【0148】
(2)まず、一本のファイバの一端に、感光性組成物41(Loctite社製、LoctiteNo.358;波長589nmにおける硬化後の屈折率:1.51)を塗り付け、250Wの高圧水銀ランプを光源とした紫外線照射装置25(松下マシンアンドビジョン社製、5252L)より200〜500nmの波長範囲に分光分布を持つ紫外線を入射して、ファイバ42の他端から出射される紫外線照度を紫外線照度計(ウシオ電機社製、UIT−150)を用いて0.3mW/cm2になるように調整した。
【0149】
(3)次に、出射側のファイバ42の端部を光ファイバ用V溝基板(図示せず)(モリテックス社製、石英V溝)に位置させ、その後、照射光の光路上に石英ガラスからなるあて板45を、ファイバ42の光軸とのなす角が13°となるように配置し、さらに、そのファイバ42の端部全体に、上記(2)で用いた感光性組成物41を隙間なく埋まるように塗布した。その後、V溝押さえ板にてファイバ42の端部および感光性組成物41を動かないように挟み込んだ。
【0150】
(4)次に、上記(3)の状態にファイバ42を保持したまま、上記(2)にて照度を調整した紫外線をファイバ42の出射端より感光性組成物41中に照射し(図10(a)参照)、ファイバ42と接続された側と反対側に、光軸とのなす角が13°の端面が形成された光導波路44を形成した(図10(b)参照)。
【0151】
(5)上記(4)の工程が終了した後、V溝押さえ板を除去し、光導波路44をファイバ42ごとV溝より引き上げ、周囲の未硬化の樹脂組成物41、あて板45を除去し、その後、平坦なガラス板の上に位置させ、光導波路の光軸とのなす角が13°の端面全体に、感光性組成物43(ダイキン社製、オプトダイン;波長589nmにおける硬化後の屈折率:1.48)を隙間なく埋まるように塗布した。
次に、250Wの高圧水銀ランプを光源とした紫外線照射装置(松下マシンアンドビジョン社製、5252L)を用い、ファイバ42および光導波路44を介して、主に200〜500nmの波長範囲に分光分布を持つ紫外線をその照度0.3mW/cm2で感光性組成物43(オプトダイン)に照射した。
【0152】
この工程で紫外線を照射した場合、13°の角度をなす端部において、紫外線の一部は、端面を介して感光性組成物43中に照射され、また、紫外線の他の一部は、光導波路44の端部で反射し、光導波路44の端部の側面を介して、感光性組成物43中に照射されることとなる(図10(c)参照)。
そのため、本実施例においては、光導波路44の端面を介して照射される紫外線の光路上、および、光導波路44の端面で反射し、その端部の側面を介して照射される紫外線の光路上のそれぞれに、予め、ファイバ48、49を配置しておき、さらに、これらのファイバおよび感光性組成物を押さえ板で挟み込んで固定した。但し、後述するファイバの押し込み量を考慮して、光学微動台にてファイバが可動な程度に挟み込み量を調整してある。
【0153】
このように、光路上に予めファイバを配置しておくことより、光導波路44の端部側から感光性組成物43が除々に硬化していき、別途配置した2本のファイバ48、49のそれぞれと接続された光導波路が形成されることとなる(図10(d)参照)。
【0154】
次に、本実施例で形成した一体化した光導波路44、46、47を顕微鏡(キーエンス社製、VH−7000)を用いて観察したところ、光導波路44の端部の側面に光導波路47が接続されるとともに、光導波路44の端面に光導波路46が接続されていた。
さらに、可視光を光導波路44に接続されたファイバ42の光導波路44と接続された側と反対側の端部より入射したところ、一体化した光導波路の形状、すなわち、分岐した形状に沿って漏光が観察された。
また、ファイバ48およびファイバ49のそれぞれの端部からの漏光の強度を比較したところ、おおよそファイバ48:ファイバ49=10:1であり、本実施例で製造した光導波路部品が光カップラとして機能することが明らかとなった。
【0155】
また、波長850nmの赤外線を、光導波路44に接続されたファイバ42の光導波路44と接続された側と反対側の端部より入射し、光導波路46および光導波路47のそれぞれに接続されたファイバ48、49の端部から出射される赤外線強度を測定し、光損失を測定した。その結果、光導波路44および光導波路46を介した光損失は、2dBであり、光導波路44および光導波路47を介した光損失は、20dBであった。
【0156】
次に、光学微動台を用いて、光導波路46を光進行の伝送方向と略平行な方向に20μm押し込んだ。この状態の光導波路を顕微鏡で観察したところ、光導波路46の一部が湾曲していることが確認された。
さらに、この状態で、上記と同様の方法を用いて、光導波路内に可視光を導入したところ、光導波路44と光導波路47とには光が閉じ込められていることが確認されたが、光導波路46では、その湾曲した部分で放射光が観察され、光導波路内に光が閉じ込められていないことが確認された。
また、上記と同様の方法を用いて光損失を測定したところ、光導波路44および光導波路47を介した光損失は変化していなかったが、光導波路44および光導波路47を介した光損失は35dBであった。この光量は、光導波路を押し込む前に測定した光量に比べ、1000分の1(30dB)以上に減じている。
【0157】
さらに、上記光導波路46を元の直線状に戻し、続いて、光学微動台を用いて光導波路47を光進行の伝送方向と略平行な方向に10μm押し込んだ。この状態の光導波路を顕微鏡で観察したところ、光導波路47の一部が湾曲していることが確認された。
さらに、この状態で、上記と同様の方法を用いて、光導波路内に可視光を導入したところ、光導波路44と光導波路46とには光が閉じ込められていることが確認されたが、光導波路47では、その湾曲した部分で放射光が観察され、光導波路内に光が閉じ込められていないことが確認された。
また、上記と同様の方法を用いて光損失を測定したところ、光導波路44および光導波路46を介した光損失は変化していなかったが、光導波路44および光導波路47を介した光損失は45dBであった。この光量は、光導波路を押し込む前に測定した光量に比べ、100分の1(20dB)以上に減じている。
【0158】
さらに、上記光導波路47を元の直線状に戻し、続いて、光学微動台を用いて光導波路44を光信号の伝送方向と略平行な方向に20μm押し込んだ。この状態の光導波路を顕微鏡で観察したところ、光導波路44の一部が湾曲していることが確認された。
さらに、この状態で、上記と同様の方法を用いて、光導波路内に可視光を導入したところ、光導波路44の湾曲した部分で放射光が観察され、光導波路内に光が閉じ込められていないことが確認された。
また、上記と同様の方法を用いて光損失を測定したところ、光導波路44および光導波路46を介した光損失、ならびに、光導波路44および光導波路47を介した光損失はそれぞれ35dB、45dBであった。この光量は、光導波路を押し込む前に測定した光量に比べ、それぞれ1000分の1、100分の1(20dB)以上に減じている。
なお、本実施例で形成した光導波路において、光導波路44と光導波路46との合計長、および、光導波路44と光導波路47の合計長は、それぞれ、1500μm、1060μmである。
【0159】
また、光導波路44、光導波路46および光導波路47のそれぞれを、光信号の伝送方向と略平行な方向に押す際に、その押す距離をそれぞれ10分の1に短くした場合には、いずれの光導波路を押した場合も、光導波路の光損失は増大するものの、光導波路44および光導波路47を介した光損失はそれぞれ5dB、25dBであった。ここではそれぞれ3dB、5dBの損失は発生しているもののある程度の信号が伝送されていることが確認され、本実施例で製造した光導波路部品は、光アッテネータ機能付の光カップラとしても用いることができることが明らかとなった。
【0160】
(比較例1)
(1)端面処理を施した長さ1m程度のGI型石英製マルチモードファイバ(フジクラ社製、コア/クラッド=50μm/125μm)を2本用意した。
(2)次に、2本のファイバ112、112′のそれぞれを2台の光学微動台(XYステージ)上に載置した光ファイバ固定台のそれぞれに固定し、それぞれの出射側のファイバの端部112a、112a′を光ファイバ用V溝基板116(モリテックス社製、石英V溝)につき合わせ、両ファイバの出射側の端部の間隙が実質的に無くなるように位置させた(図15参照)。その後、V溝押さえ板にて、つき合わせ部を挟みこんで固定した。但し、後述するファイバの移動を考慮して、光学微動台にてファイバが可動な程度に挟み込み量を調整してある。
【0161】
(3)波長850nmの赤外線を、ファイバ112の、ファイバ112′の端部112a′と対向した側と反対側の端部より入射し、ファイバ内を導波させ、ファイバ112′の、ファイバ112の端部112aと対向した側と反対側の端部から出射される赤外線強度を測定し、光損失を算出した。その結果、光導波路部品の光損失は、0.5dBであった。
【0162】
(4)次に、上記光学微動台を用いて、光信号の伝送方向と略平行な方向に、光ファイバ112を、少しずつ移動させ、間隙量を増加させていった。(3)と同様の方法により、間隙によって生じた損失値を測定した。
【0163】
その結果、ファイバ端部の間隙量の増加ともに、損失値は増加していった、具体的には、図16に示すような損失量の増加の挙動がみられた。
この結果より、間隙量が増えるにしたがってその損失値は増加していき、この操作によっても可変のアッテネータとして働くことが分かったが、実施例1で作製した光アッテネータとして機能する光導波路部品と比較した場合、本比較例の損失の変化量は、ファイバの変位量(=間隙量)に対して非常に鈍感であり、10dBの損失値を得るのに約600μm、20dBの損失値を得るのに約7000μmの変位量を必要とした。また、損失値は変位量によって増加はしていくものの、その増加は変位量が約4000μmを超えた以降は非常になだらかになっており、実施例1で得られた30dB以上の損失値を得るためには数cm単位の変位量が必要なことが推察され、それに伴い変位に必用な作業を要し、アッテネータ装置自体を大型にする必要があるものと考えられる。
【0164】
また、実施例1と同様、光スイッチとして機能させることも間隙量の調整により行うことはできるが、消光比20dBの光スイッチとして機能させるには、ON/OFFの動作に対して約7000μmの繰り返し変位を与えなければならない。そのため、比較例1に係る光スイッチは、非常に緩慢な応答波形あり、実施例1に係る光スイッチと同様の変位スピードでは、矩形の応答が得られないことは明白である。
【0165】
さらに、ON/OFFの切り替え操作でファイバ同士を突き合わせるとき(ONに切り替える時)、細心の注意を払わないとファイバ同士の接触のためにファイバ端面が欠けてしまい、その破断状態や、欠けた屑がファイバ間に介在してしまうことによっては、繰り返し操作を行った場合に、再現性が得られず、実施例1にかかる光スイッチで得られたような繰り返し再現性を得るためには非常に精密な実験操作を行わなければならない。これに対して、実施例1の光導波路部品の操作においては直接ファイバ同士が接触することが起こり得ない(ファイバ間隔2000μmに対し、その変位量(押し込み量が50μmがあるため)ので、ファイバ、光導波路の破損などを全く気にせずに操作を行うことができる。
【0166】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光導波路部品は、例えば、光スイッチとしての機能を有しており、光スイッチとして、ON/OFF操作を繰り返し行ったり、光路の切り替えを繰り返し行ったりした場合にも、光導波路の伝送損失が増大することがなく、信頼性に優れる。
また、本発明の光導波路部品は、例えば、光アッテネータ(光減衰器)や光カップラ(光合分波器)等としても用いることができ、光アッテネータや光カップラとして長時間用いた場合にも、光導波路の伝送損失が増大することがなく、信頼性に優れる。
また、本発明の光導波路部品は、例えば、光導波路の自己形成方法を利用して製造することができるため、安価に大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光導波路部品の一例を模式的に示す断面図である。
【図2】本発明の光導波路部品の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図3】本発明の光導波路部品の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図4】本発明の光導波路部品の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図5】(a)〜(c)は、本発明の光導波路部品を製造する方法の一例を説明するための模式図である。
【図6】(a)〜(c)は、本発明の光導波路部品を製造する方法の一例を説明するための模式図である。
【図7】実施例で行った光導波路部品の製造方法を説明するための概略図である。
【図8】(a)、(b)は、実施例2の光導波路部品の製造方法を説明するための模式図である。
【図9】実施例2で製造した光導波路部品を説明するための模式図である。
【図10】(a)〜(d)は、実施例2の光導波路部品の製造方法を説明するための模式図である。
【図11】(a)、(b)は、本発明の光導波路部品の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図12】実施例1の光導波路部品におけるファイバの押し込み量と、損失値の関係を示すグラフである。
【図13】実施例1の光導波路部品を光スイッチとして繰り返し使用した場合の応答波形の一部を示すチャートである。
【図14】実施例2の光導波路部品を光スイッチとして繰り返し使用した場合の応答波形の一部を示すチャートである。
【図15】比較例1で製造した光導波路部品を説明するための模式図である。
【図16】比較例1の光導波路部品におけるファイバの変位量と、損失値の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
100、200、300、400、500 光導波路部品
101、201、301、401、501 コア
102、202、302、402、502 クラッド
103、104、203、204、205、303、304、305、306、403、404、405、503、504 光配線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide component that can function as an optical switch or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the communication field, optical communication technology has attracted attention in order to achieve high-speed and large-capacity communication, and the functions of optical communication systems are rapidly becoming more sophisticated.
With the advancement of such optical communication systems, it has become necessary to connect a large number of optical communication devices. When connecting optical communication devices, switching of terminal devices and optical fiber cables is performed. The optical switch is indispensable.
[0003]
Furthermore, as the optical communication network expands not only to the backbone network, but also to the communications network between the backbone network and the terminal devices, and the communication network between the terminal devices, the optical switch is not only excellent in reliability but also inexpensive. Therefore, what is suitable for mass production is required.
[0004]
As a conventional optical switch, for example, there is an optical switch having a structure in which a film-like polymer waveguide is sandwiched between upper and lower pressing plates and a cutting process is performed at a waveguide intersection of the polymer waveguide (for example, Patent Document 1). This optical switch functions as an optical switch by switching between transmission and reflection of light by opening and closing a waveguide intersection that has been cut using a push rod.
[0005]
However, this optical switch has cuts at the intersections of the optical waveguides, and controls the transmission of the optical signal by opening and closing the cuts. Therefore, when the cuts are repeatedly opened and closed, the cuts are made. There is a problem that the optical waveguide wears out, the optical waveguide shifts when the cut portion is closed, or foreign matter is caught in the cut portion, resulting in a large transmission loss of the optical signal at the intersection of the optical waveguide. .
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-274784 A
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present inventor has intensively studied optical waveguide components that do not cause the above-described problems, and as a result, the optical waveguide is deformed by bending the optical waveguide to control the transmission of the optical signal. In the parts, it was found that the above-mentioned problems do not occur, and the optical waveguide part of the present invention was completed.
[0008]
That is, the optical waveguide component of the present invention comprises a deformable optical waveguide having two or more ends connected to the optical wiring, and a deformation means for deforming the optical waveguide, and by deforming the optical waveguide, An optical waveguide component that controls transmission of an optical signal,
The optical waveguide, after arranging the optical wiring so that one end of at least two optical wirings of the optical wiring are substantially facing each other, and both ends facing each other are immersed in the uncured photosensitive composition, Connect the two optical wirings formed by irradiating light through the optical wiringIncluding a core part made of a resin composition having flexibility, and having a branch part,
The optical waveguide is deformed by bending the optical waveguide by pushing the optical waveguide in a direction substantially parallel to the optical signal transmission direction and in the same direction as the transmission direction and / or in the opposite direction of the transmission direction.Functions as an optical switch or optical couplerIt is characterized by that.
[0010]
In the optical waveguide component, it is preferable that the optical waveguide has a branch portion.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical waveguide component of the present invention includes a deformable optical waveguide having two or more ends connected to an optical wiring, and a deforming means for deforming the optical waveguide. By deforming the optical waveguide, an optical signal is obtained. An optical waveguide component that controls transmission of
The optical waveguide, after arranging the optical wiring so that one end of at least two optical wirings of the optical wiring are substantially facing each other, and both ends facing each other are immersed in the uncured photosensitive composition, Connect the two optical wirings formed by irradiating light through the optical wiringIncluding a core part made of a resin composition having flexibility, and having a branch part,
The optical waveguide is deformed by bending the optical waveguide by pushing the optical waveguide in a direction substantially parallel to the optical signal transmission direction and in the same direction as the transmission direction and / or in the opposite direction of the transmission direction.It functions as an optical switch or optical coupler.
[0012]
The optical waveguide component of the present invention has a function as, for example, an optical switch. As an optical switch, transmission of an optical waveguide can be performed even when ON / OFF operation is repeated or optical path switching is repeated. Loss does not increase and is excellent in reliability.
Further, as will be described later, the optical waveguide component of the present invention can be used as, for example, an optical attenuator (optical attenuator), an optical coupler (optical multiplexer / demultiplexer), etc., and used as an optical attenuator or optical coupler for a long time. Even in this case, the transmission loss of the optical waveguide does not increase and the reliability is excellent.
Moreover, since the optical waveguide component of the present invention can be manufactured using, for example, a self-forming method of an optical waveguide, it can be mass-produced at a low cost.
[0013]
In the optical waveguide component of the present invention, when the optical waveguide is composed of a single one having no branching portion, the optical waveguide component of the present invention is used as, for example, a 1 × 1 optical switch (ON / OFF switch). be able to.
Moreover, when the said optical waveguide has a branch part, it can be used as an mxn optical switch according to the number of this branch part.
[0014]
Hereinafter, the optical waveguide component of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B are cross-sectional views schematically showing an example of an embodiment of an optical waveguide component of the present invention. FIG. 1 shows an optical waveguide component that does not have a branching portion and can function as a 1 × 1 optical switch.
[0015]
As shown in FIG. 1, in the
The optical waveguide formed in the
The
[0016]
The material for the core is not particularly limited as long as it can form a deformable core, and examples thereof include organic materials.
Specific examples of the organic material include, for example, resin components such as PMMA (polymethyl methacrylate), deuterated PMMA, deuterated fluorinated PMMA, and fluorinated PMMA. Photosensitive compositions containing additives, sensitizers, solvents, etc .; epoxy resins, fluorinated epoxy resins, polyolefin resins, silicone resins such as deuterated silicone resins, resins comprising benzocyclobutene, etc. Resin compositions in which various additives are blended with the resin component as needed are exemplified.
[0017]
The resin composition may be a photosensitive composition. When the photosensitive composition is used, the epoxy resin or the olefin resin is imparted with photosensitivity, and these resins are necessary. Accordingly, a mixture containing a monomer, a photopolymerization initiator, a sensitizer and the like can be used as the photosensitive composition.
Examples of the method for imparting photosensitivity to the epoxy resin and polyolefin resin include a method of imparting an allyl group or an acryloyl group to the terminal or side chain of these resins.
[0018]
In addition, a photosensitive composition containing a polyene compound having an allyl group or an acryloyl group at the terminal or side chain of the molecule, a polythiol compound, a photopolymerization initiator, and various additives or a solvent as required. Can be used as
[0019]
In addition, the photosensitive composition may be any composition as long as the curing reaction proceeds by irradiating light. For example, by irradiating light such as an epoxy resin and an aromatic diazonium salt or aromatic iodonium salt. What contains the photoinitiator which generate | occur | produces a Lewis acid can also be used.
Further, those containing a photoinitiator that generates radicals by irradiating light such as benzoin alkyl ethers, acetophenone derivatives, benzophenone and derivatives thereof, and resin components that undergo polymerization by a radical polymerization mechanism, and chlorinated acetophenones In addition, a photosensitive composition that includes a photoinitiator that releases a strong acid when irradiated with light and a resin component that undergoes polymerization with an acid can be used.
[0020]
In this specification, the photosensitive composition includes not only a polymer that undergoes a chemical reaction when irradiated with light, but also a monomer that undergoes a photopolymerization reaction when irradiated with light, such as (meth) acrylic acid. It also includes methyl and the like, and further includes those in which two or more kinds of resin components and / or monomers cause a chemical reaction upon irradiation with light to form a resin complex.
[0021]
Moreover, it is desirable that the core has flexibility among those formed using these organic materials.
This is because it is desirable that the above-mentioned core is hard to apply stress to the optical fiber and the optical waveguide, and when a repetitive operation such as an optical switch is applied, the flexible core is more durable. Because.
[0022]
The core may contain particles such as resin particles, inorganic particles, and metal particles. This is because the thermal expansion coefficient of the optical waveguide can be adjusted by blending the particles.
[0023]
Examples of the resin particles include a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photosensitive resin, a resin in which a part of the thermosetting resin is made photosensitive, a resin composite of a thermosetting resin and a thermoplastic resin, Examples thereof include those composed of a composite of a photosensitive resin and a thermoplastic resin.
[0024]
Specifically, for example, thermosetting resins such as epoxy resins, phenol resins, polyimide resins, bismaleimide resins, polyphenylene resins, polyolefin resins, fluororesins; thermosetting groups of these thermosetting resins (for example, epoxy resins) (Epoxy group) in which methacrylic acid or acrylic acid is reacted to give an acrylic group; phenoxy resin, polyether sulfone (PES), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfone (PPS), polyphenylene sulfide (PPES), Examples thereof include thermoplastic resins such as polyphenyl ether (PPE) and polyetherimide (PI); and photosensitive resins such as acrylic resins.
Moreover, what consists of the resin composite of the said thermosetting resin and the said thermoplastic resin, the resin to which the said acrylic group was provided, the said photosensitive resin, and the said thermoplastic resin can also be used.
Moreover, as the resin particles, resin particles made of rubber can be used.
[0025]
Examples of the inorganic particles include aluminum compounds such as alumina and aluminum hydroxide, calcium compounds such as calcium carbonate and calcium hydroxide, potassium compounds such as potassium carbonate, magnesium compounds such as magnesia, dolomite, and basic magnesium carbonate. And those composed of silicon compounds such as silica and zeolite.
Moreover, what consists of phosphorus or a phosphorus compound can also be used as said inorganic particle.
[0026]
Examples of the metal particles include those made of gold, silver, copper, palladium, nickel, platinum, iron, zinc, lead, aluminum, magnesium, calcium, and the like.
These resin particles, inorganic particles and metal particles may be used alone or in combination of two or more.
[0027]
Moreover, the shape of the said particle | grain is not specifically limited, For example, spherical shape, elliptical spherical shape, crushed shape, polyhedral shape etc. are mentioned. Among these, spherical or elliptical spheres are desirable. This is because spherical or elliptical particles do not have corners, so that cracks and the like are unlikely to occur in the optical waveguide.
[0028]
The particle size of the particles is preferably shorter than the communication wavelength. This is because if the particle size is longer than the communication wavelength, transmission of the optical signal may be hindered.
In the present specification, the particle diameter of the particle means the length of the longest part of the particle.
[0029]
When particles are contained in the optical waveguide, the lower limit of the blending amount is preferably 10% by weight and more preferably 20% by weight after curing. Further, the upper limit of the amount is desirably 80% by weight, and more desirably 70% by weight. If the blending amount of the particles is less than 10% by weight, the effect of blending the particles may not be obtained so much. On the other hand, if the blending amount of the particles exceeds 80% by weight, the transmission of the optical signal is inhibited. Because there is.
[0030]
The optical waveguide formed in the
Therefore, examples of the cladding material include the same resin composition and photosensitive composition as the above-described core material, and a gas such as air. Further, when the cladding material is a resin composition or a photosensitive composition, particles may be contained in the same manner as the core.
As described above, the clad may be solid or gas as long as it does not hinder the deformation of the core, so the resin composition or the photosensitive composition is cured. It may be uncured.
[0031]
The shape of the core is not particularly limited, and may be a shape parallel to the traveling direction of the transmitted light, that is, a columnar shape, a quadrangular prism shape, or the like, or a vertical shape such as a tapered shape or a spindle shape. The cross-sectional shapes arbitrarily cut in the direction may be different from each other.
[0032]
Moreover, the optical waveguide component of the present invention includes a deformation means for deforming the optical waveguide in order to control transmission of an optical signal.
The deformation means is not particularly limited as long as it can deform the optical waveguide, and specific examples thereof include piezoelectric elements, various actuators such as solenoids, and the like.
In the optical waveguide component of the present invention, as long as the deformation means is arranged so that the optical waveguide can be deformed, the deformation means may be arranged directly on the optical waveguide, You may arrange | position to the optical wiring etc. which comprise.
Further, the deformation means may be, for example, an optical fine movement table, in which case the end of the optical waveguide and the optical wiring are placed on the optical fine movement table, The optical wiring may be deformed.
[0033]
Further, the number of deformation means provided in the optical waveguide component is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the configuration of the optical waveguide component. Specifically, for example, in the case of a 1 × 1 optical switch configured as shown in FIG. 1, the minimum number (that is, one) for providing a predetermined function may be used. A plurality of (for example, two) may be provided in order to provide an equivalent or higher function. Further, for example, in the case of a 1 × 2 optical switch having a configuration as shown in FIG. 2 described later, the minimum number (1) for providing a predetermined function may be used, or the same or more. In order to provide the above functions, a plurality of (two or three) may be provided. Although this depends on the configuration of the optical waveguide component, the optical waveguide component operates more smoothly and its performance is improved by disposing more deformation means than the minimum number for providing a predetermined function. Because there are things to do.
[0034]
Next, the operation of the
Specifically, as shown in FIG. 1A, in the
[0035]
On the other hand, the
Since the
In FIG. 1B, the optical waveguide is bent by pushing the core from both sides. However, in the optical waveguide component of the present invention, it is not always necessary to push the core from both sides. The core may be bent by pushing the core from either the direction substantially parallel to the transmission direction, the same direction as the transmission direction, or the opposite direction of the transmission direction.
[0036]
In addition, a core having a partially curved shape as shown in FIG. 1B is returned to the optical waveguide again by returning the core shape to a straight shape as shown in FIG. An optical signal can be transmitted.
Therefore, the
[0037]
Further, in the
Further, another optical component may be connected between the optical waveguides. This will be described later.
Examples of the optical component include light receiving elements such as pin-PD (PN junction type photodiode) and APD (avalanche photodiode), FP-LD (Fabry-Perot type semiconductor laser), DFB-LD (distributed feedback type − Examples thereof include light emitting elements such as semiconductor lasers, VCSELs (surface emitting lasers), and LEDs (light emitting diodes), and optical components such as mirrors, prisms, and filters.
[0038]
In the present specification, the optical wiring is not particularly limited as long as it transmits light such as ultraviolet rays, visible light, and infrared rays, thereby transmitting information. Specific examples thereof include, for example, optical Examples thereof include a fiber and an optical waveguide.
Further, the optical wiring may be composed only of the core, or may be composed of the core and the clad.
The material for the optical wiring is not particularly limited as long as it is a material that transmits light such as ultraviolet light, visible light, and infrared light, and may be an inorganic material or an organic material.
[0039]
Further, as described above, the
For example, in the
[0040]
In the embodiment of the optical waveguide component of the present invention, if the optical signal transmission can be controlled by deforming the optical waveguide, and the optical waveguide is deformed by bending the optical waveguide, FIG. The present invention is not limited to the illustrated embodiment, and may be an embodiment as illustrated in FIGS.
[0041]
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another example of the embodiment of the optical waveguide component of the present invention. FIG. 2 shows an optical waveguide component in which the optical waveguide has one branch portion and can function as a 1 × 2 optical switch.
[0042]
In the
The optical waveguide formed in the
[0043]
The
Specifically, as shown in FIG. 2A, in the
In the form shown in FIG. 2A, an optical signal cannot be transmitted between the
[0044]
On the other hand, the
In the form shown in FIG. 2B, an optical signal cannot be transmitted between the
[0045]
Further, the
Therefore, the
[0046]
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another example of the embodiment of the optical waveguide component of the present invention. FIG. 3 shows an optical waveguide component that has an optical waveguide having two branch portions and can function as a 2 × 2 optical switch.
[0047]
In the
The optical waveguide formed in the
[0048]
The
Specifically, as shown in FIG. 3A, in the
In the form shown in (a), an optical signal cannot be transmitted via the
[0049]
On the other hand, in the optical waveguide component in the state of FIG. 3A, the
In the configuration shown in (b), the optical signal cannot be transmitted through the
[0050]
Further, in the optical waveguide component in the state of FIG. 3A, the
In the form shown in (c), an optical signal cannot be transmitted through the
[0051]
Further, in the optical waveguide component in the state of FIG. 3A, the
In the form shown in (d), an optical signal cannot be transmitted through the
[0052]
The
Therefore, the
[0053]
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another example of the embodiment of the optical waveguide component of the present invention. FIG. 4 shows an optical waveguide component that has an optical waveguide having one branch portion and can function as a 1 × 2 optical switch.
[0054]
In the
In addition, the optical waveguide formed in the
[0055]
Further, in the configuration shown in FIG. 4A, the
[0056]
As described above, the
Specifically, as shown in FIG. 4A, an optical signal can be transmitted between the
Here, the direction in which the
[0057]
On the other hand, in the
Here, the direction in which the
[0058]
Further, in the
Here, the direction in which the
Therefore, the
[0059]
Further, as shown in FIGS. 4B to 4D, the
[0060]
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing another example of the embodiment of the optical waveguide component of the present invention. FIG. 11 shows an optical waveguide component that has a configuration in which optical components are connected between optical waveguides and can function as a 1 × 1 optical switch.
[0061]
In the
The optical waveguide formed in the
[0062]
In the configuration shown in FIG. 11A, the
[0063]
In the
[0064]
The
Specifically, as shown in FIG. 11A, in the
[0065]
On the other hand, by using a deforming means provided in the
When the shape of the core 501 </ b> A is such a part that is curved, a signal cannot be transmitted through the
Further, by returning a partially curved core as shown in FIG. 11 (b) to a linear core as shown in FIG. 11 (a), an optical signal is again transmitted through the optical waveguide. Can be transmitted.
Therefore, the
[0066]
In the
[0067]
Further, in the optical waveguide component having the structure shown in FIG. 11A, the optical signal transmission property is controlled by pushing the core in a direction substantially parallel to the optical signal transmission direction. The method of deforming the core in order to control the transmissibility is not limited to such a method.
Therefore, in the optical waveguide component having the structure shown in FIG. 11A, for example, the angle θ formed by the
[0068]
In addition, embodiment of the optical waveguide component of this invention is not necessarily limited to embodiment shown in FIGS. 1-4 and FIG. 11, According to a function as an m * n optical switch, an optical attenuator, and an optical coupler, What is necessary is just to select suitably the number, position, etc. of the branch part provided in an optical waveguide.
[0069]
Next, the manufacturing method of the optical waveguide component of this invention is demonstrated.
The method for producing the optical waveguide component of the present invention is not particularly limited. For example, a method using a self-forming method of an optical waveguide can be used.
Hereinafter, this method will be described with reference to the drawings. Here, first, a method for manufacturing the optical waveguide component of the embodiment shown in FIG. 1 will be described as an example.
[0070]
FIGS. 5A to 5D are schematic views for explaining an example of a method for producing the optical waveguide component of the present invention.
In this manufacturing method, first, the optical wiring is arranged so that one end of each of the different optical waveguides faces each other and at least one end facing each other is immersed in the uncured photosensitive composition.
[0071]
Specifically, first, the
[0072]
Next, the light for curing the
Thus, by irradiating light from one
In this specification, the cured product that is grown by irradiation with light includes a semi-cured product. Therefore, curing the photosensitive composition by irradiating light includes semi-curing the photosensitive composition.
In this optical waveguide component, the uncured photosensitive composition serves as a cladding.
[0073]
In the manufacturing method of the optical waveguide component that connects the two optical wirings described above, light is irradiated through only one optical wiring. Instead of this method, each of the two optical wirings is used. You may irradiate light toward the other optical wiring. In this case, light may be irradiated simultaneously through two optical wirings, or light may be alternately irradiated from each optical wiring.
[0074]
In this production method, the light irradiated when the photosensitive composition is cured is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the composition of the photosensitive composition. For example, the photosensitive composition is in the ultraviolet region. If it is a composition which has photosensitivity in, what is necessary is just to irradiate the light of the wavelength of an ultraviolet region. Moreover, as a light source which irradiates the light of the wavelength of an ultraviolet region, a high pressure mercury lamp etc. can be used, for example. A metal halide lamp, a xenon lamp, a laser, or the like can also be used.
[0075]
In this manufacturing method, the core is gradually formed from the side of the optical wiring irradiated with light according to the path of the irradiated light.
Therefore, it is desirable that the photosensitive composition used in this production method has a higher refractive index after curing than before curing. By increasing the refractive index after curing, the light irradiated through the optical wiring is confined in the core in which it is formed, and the light is intensively irradiated from the tip, so that the optical waveguide according to the light path is more reliable. This is because it can be manufactured.
[0076]
Further, the size of the refractive index of the photosensitive composition used when manufacturing the optical waveguide component by this manufacturing method is not particularly limited, and is appropriately selected in consideration of the connection form between the optical wiring and the optical waveguide. do it.
That is, when the optical wiring and the optical waveguide are connected in a straight line, it is desirable that the difference between the refractive index of the core of the optical wiring and the refractive index after curing of the photosensitive composition is small.
When the difference in refractive index is small, the end surface of the optical wiring is not particularly flattened, or the surface roughness of the end surface of the optical wiring based on JIS B 0601 is 0.1 μm or more. This is because the core of the optical waveguide having excellent connectivity with the optical wiring can be formed.
[0077]
In the present specification, the refractive index means a refractive index when light having an emission line of 589 nm of Na is passed.
The refractive index of resin or the like used for the optical wiring or the optical waveguide varies depending on the wavelength, but the ratio (the refractive index of the core of the optical waveguide / the refractive index of the core of the optical wiring) is, for example, ultraviolet There is almost no change in the region to the near infrared region.
[0078]
Further, when the optical wiring and the optical waveguide are connected in a straight line, the refractive index of the photosensitive composition before curing, that is, the refractive index of the photosensitive composition itself is also different from the core of the optical wiring. It is desirable that the difference in refractive index is small.
[0079]
Further, when the optical wiring and the optical waveguide are connected in a bent shape at the connection portion, it is desirable that the refractive index of the optical wiring and the refractive index of the optical waveguide are different.
When an optical signal is transmitted between an optical wiring and an optical waveguide having different refractive indexes, the light is refracted at the interface between the optical wiring and the optical waveguide, so that the optical wiring and the optical waveguide are bent at the connection portion. This is because an optical signal can be reliably transmitted even when connected in a different shape. The refractive indexes of the optical wiring and the optical waveguide may be appropriately selected in consideration of the bending condition at the connection portion between the optical wiring and the optical waveguide.
[0080]
In this production method, it is desirable to select and use a photosensitive composition having a desired refractive index. However, even if the photosensitive composition has a refractive index outside the above range, the refractive index is adjusted. Can be used with adjustment. Here, when adjusting the refractive index of the photosensitive composition or the like, it is desirable to adjust the refractive index before and after curing to a desired magnitude.
[0081]
In general, since the refractive index of a polymer increases as the ratio between molecular refraction and molecular volume increases, the refractive index of the polymer can be adjusted by adjusting molecular refraction and / or molecular volume.
[0082]
Specifically, when adjusting the molecular refraction (the sum of the atomic refractions of the individual groups constituting the polymer folding unit), for example, introduction of a group having a high polarizability such as chlorine and sulfur causes atomic refraction. This increases the molecular refraction.
Further, even when a double bond group or an aromatic ring group is introduced to lower the symmetry of the molecule, the polarizability increases and the atomic refraction increases, so that the molecular refraction can be increased.
[0083]
In addition, when adjusting the molecular volume (molecular weight / density), for example, the density may be adjusted. In this case, for example, the density can be increased by reducing the molecular weight between cross-linking points.
For example, since fluorine has a larger volume than the polarizability, the density can be increased also by introducing a group containing fluorine.
[0084]
In this specification, the refractive index of the core of the optical wiring means that the core of the optical wiring has a single refractive index like the core of a step index optical fiber (SI type optical fiber). The refractive index is used, and in the case of a graded index optical fiber having a refractive index within a certain range, the peak refractive index is used.
[0085]
Through these steps, an optical waveguide component in which both ends of the optical waveguide made of the core are connected to the optical wiring can be manufactured.
In the optical waveguide component manufactured through the above-described steps, the liquid photosensitive composition remaining uncured around the optical waveguide composed of the core serves as a cladding.
[0086]
Moreover, when the optical waveguide which consists of a core is manufactured with the manufacturing method mentioned above, you may form the clad hardened to the extent which can deform | transform around this core.
Specifically, for example, after forming an optical waveguide composed of a core, the surrounding uncured photosensitive composition is removed, and subsequently, the core is replaced with another resin composition (a photosensitive composition). Alternatively, the cured clad may be formed by immersing it in a resin composition and then subjecting the resin composition to a curing treatment.
However, this method is not practical because the core must be handled with great care when removing the uncured photosensitive composition.
[0087]
Therefore, in the case of forming a clad that has been cured to the extent that it can be deformed around the core, it is desirable to use, for example, the following method.
That is, in the photosensitive composition for forming the core of the optical waveguide (hereinafter also referred to as a core forming resin), a resin for forming a cladding (hereinafter also referred to as a cladding forming resin) is separately provided in advance. Mix.
Here, the clad forming resin is a photosensitive composition that is polymerized only when receiving light having a stronger intensity than that of the photosensitive composition for forming the core, and has a refractive index before and after curing. One smaller than the refractive index is selected in advance. As the clad forming resin, the above-described photosensitive composition can be appropriately selected and used as long as it has the above-described characteristics.
[0088]
Then, as described above, light is irradiated through the optical wiring. At that time, the core-forming resin can be polymerized, but the clad-forming resin is irradiated with light of an intensity that is substantially impossible.
Then, the core-forming resin having higher photosensitivity in the photosensitive composition selectively starts polymerization. Of the photosensitive composition containing the core-forming resin and the clad-forming resin, when the core-forming resin begins to polymerize, the uncured clad-forming resin maintains its fluidity, and therefore the core that hardens. It will be excluded from the forming resin. Further, since the refractive index of the core is larger than the refractive index of the uncured clad forming resin, the light irradiated through the optical wiring is concentrated on the tip while being confined in the formed core. As a result, the light irradiated from one end of the optical wiring preferentially cures the core forming resin according to the light path, and forms the core according to the light path, and the surroundings are uncured photosensitive. The sex composition is surrounded.
[0089]
After this, for example, the entire uncured photosensitive composition can be irradiated with light from a light source, and the output of the light source is increased to irradiate light with an intensity capable of polymerizing the clad forming resin. . Then, the clad forming resin and the uncured core forming resin are cured, and a hardened clad can be formed around the optical waveguide made of the core.
[0090]
Thus, when two types of photosensitive compositions having different light intensities in which a polymerization reaction proceeds are mixed in advance and a core and a clad are formed, as the core forming resin and the clad forming resin, for example, A resin that undergoes a polymerization reaction through different polymerization reaction mechanisms can be selected.
That is, a radical polymerization type photosensitive composition in which polymerization proceeds by radical polymerization reaction represented by an acrylic resin and a cationic polymerization system in which polymerization proceeds through an ion pair represented by an epoxy resin. The photosensitive composition can be selected. When these are selected, the radical polymerization type photosensitive composition proceeds more rapidly than the cationic polymerization type photosensitive composition. Therefore, when the light intensity is weak, only the acrylic resin is used. Will selectively polymerize.
[0091]
Moreover, you may make a difference further in the progress of superposition | polymerization of two above-mentioned photosensitive compositions so that superposition | polymerization of one photosensitive composition may advance more reliably.
This can be performed, for example, by increasing the polymerization reaction rate of the radical polymerization type photosensitive composition. Specifically, when an acrylic resin is taken as an example, the number of acrylic groups contained per unit mass of the acrylic resin is increased (that is, the acrylic equivalent is reduced), or the monomer concentration is increased. As a result, the concentration of the reactive groups involved in the polymerization can be increased to increase the polymerization reaction rate. Further, the polymerization reaction rate can be increased by increasing the quantum yield (the amount of radicals generated per photon amount) and the concentration of the photopolymerization initiator.
[0092]
In addition, the difference in the degree of polymerization of the two types of photosensitive compositions can be made by slowing the polymerization reaction rate of the cationic polymerization type photosensitive composition. Specifically, taking an epoxy resin as an example, the number of epoxy groups contained per unit mass of the epoxy resin is reduced (that is, the epoxy equivalent is increased), or the monomer concentration is reduced. By doing so, the concentration of the reactive group involved in the polymerization can be lowered to slow down the polymerization reaction rate. In addition, the non-nucleophilicity of ion pairs involved in polymerization is reduced, or the polymerization reaction rate is slowed by lowering the quantum yield (cation generation amount per photon amount) of the photopolymerization initiator. You can also.
[0093]
Moreover, even if photosensitive compositions in which a polymerization reaction proceeds through the same mechanism are mixed, only one of the photosensitive compositions can be selectively polymerized. In this case, since the reaction proceeds by the same mechanism, it is difficult to selectively polymerize even if photosensitive compositions having different photopolymerization initiators and sensitizers are mixed together. Only one photosensitive composition can be selectively polymerized by providing a difference in the concentration of reactive groups. For example, in the case of an acrylic resin of radical polymerization type, if there is a difference in the acrylic equivalent which is a reactive group, the one having a larger reactive group (that is, having a smaller acrylic equivalent) is selectively polymerized with a certain irradiation light.
[0094]
When an optical waveguide is formed using such a core forming resin and a cladding forming resin, the polymerization reaction of both can be performed with one type of light source, so that the equipment cost and the number of steps can be reduced.
When selecting the core forming resin and the clad forming resin, even when the curing wavelengths of the two are not exactly the same, the polymerization reaction of both is performed with a single light source by adding a sensitizer or the like. be able to. Even if the photosensitive composition has no absorption or only a small amount in the wavelength range of the irradiated light, an appropriate sensitizer having absorption in the wavelength range is added and the sensitization is performed. This is because the polymerization reaction can be advanced by utilizing the energy absorbed by the agent. That is, when a sensitizer is added, it has a large absorption within the wavelength range of the irradiated light, and as a result, the sensitivity can be increased. In general, such a sensitized absorption wavelength range is expanded to a longer wavelength side than the inherent absorption wavelength range of the radical generator, and the photons emitted from the light source can be used efficiently, so that the sensitivity increases.
[0095]
Further, instead of the photosensitive composition having the above-described characteristics, a resin composition in which polymerization proceeds only by performing heat treatment is selected as the clad forming resin, and after forming the core, the strength is increased. Instead of the method of irradiating the entire uncured photosensitive composition with intense light, a method of curing the uncured resin by heat curing may be used to form a clad cured to a deformable extent to form an optical waveguide.
[0096]
Furthermore, as a clad forming resin, a polymer that is polymerized for the first time by irradiating light having a wavelength different from that of the core forming resin, and the refractive index after curing is smaller than the refractive index of the core forming resin after curing. After forming the core, the clad is formed using a method of irradiating light of a wavelength at which the clad forming resin is polymerized to the entire uncured photosensitive composition, and a stable clad is formed around the core. It may be formed.
In addition, when using what contains 2 or more types of photosensitive compositions (for example, resin for core formation, and resin for clad formation), the mixing ratio is not specifically limited.
By using such a manufacturing method, it is possible to manufacture an optical waveguide that is excellent in connectivity with the optical wiring and solidified in the entire system and excellent in stability.
[0097]
Here, a method for manufacturing an optical waveguide by immersing one end of an optical wiring in a photosensitive composition has been described. At this time, instead of the optical wiring, an optical component such as a light emitting element is used, and its light emitting surface is used. The core directly attached to the light emitting surface of the optical component can be formed by immersing the (light emitting portion) in the photosensitive composition or applying the photosensitive composition to the light emitting surface.
As described above, in the optical wiring or the optical component in which the core is directly attached, alignment between the optical waveguide (core) and the optical wiring or the like is unnecessary.
[0098]
Further, when the optical waveguide component is manufactured by the above-described method, the optical axes of the two optical wirings arranged to face each other do not necessarily coincide with each other. This is because even in such a case, the cores of the optical waveguides connected to each of the two can be formed.
[0099]
That is, first, at least one end of each of the two optical wirings is immersed in the photosensitive composition. Here, although the optical axes of the two optical wirings are shifted from each other, the optical wirings are arranged so that one ends of the optical wirings are substantially opposed to each other.
Next, light for curing the photosensitive composition is irradiated from each of the two optical wirings toward the optical wiring on the other side. In this case, the intensity of the light is increased in a portion where the emitted lights emitted from the two optical wirings overlap each other. Therefore, by setting the intensity of the irradiation light so that only the intensity of the light at the overlapping portion of the light is the intensity at which the core-forming resin can be polymerized, each of the ends connected to the optical wiring The core of the waveguide can be formed.
[0100]
Here, the method for producing an optical waveguide using a photosensitive composition has been described, but when the optical waveguide constituting the optical waveguide component of the present invention is made of a resin composition other than the photosensitive composition, For example, the optical waveguide can be manufactured by the following method.
That is, different optical wirings are arranged so that each one end faces each other, and a cylindrical core forming member filled with a resin composition containing a thermosetting resin or the like is arranged between each one end. The core of the optical waveguide can be formed by heating at a predetermined temperature to form a core for connecting different optical wirings, and then removing the core forming member while leaving the core.
[0101]
Up to this point, a method for manufacturing an optical waveguide component in which the optical waveguide has no branching portion using the self-forming method of the optical waveguide has been described. However, an optical waveguide component in which the optical waveguide has a branching portion is also used for the optical waveguide. It can be manufactured using a self-forming method.
[0102]
Hereinafter, a method of manufacturing an optical waveguide component in which the optical waveguide has a branching portion using the optical waveguide self-forming method will be described with reference to the drawings. Here, a method for manufacturing the optical waveguide component of the embodiment described with reference to FIG. 6 will be described. 6A to 6D are schematic views for explaining another example of the method for producing the optical waveguide component of the present invention.
[0103]
(1) In this manufacturing method, first, one end of the
Next, light for curing the
[0104]
Moreover, in this method, when irradiating light in the
[0105]
(2) Next, the uncured
Thereafter, the
[0106]
Here, the reason for using another photosensitive composition having a refractive index after curing different from that of the
[0107]
When using such a method to irradiate the
Here, the side surface at the end of the optical waveguide means the side surface near the end of the optical waveguide.
[0108]
By irradiating the
[0109]
(3) Next, by connecting an optical wiring (not shown) to each end of the
Here, as a method of connecting the optical wiring, the optical wiring may be connected through an adhesive, or the irradiation is performed through the end face of the
By passing through such a process, the optical waveguide component which an optical waveguide has a branch part can be manufactured.
[0110]
Further, when manufacturing an optical waveguide having an optical component connected between the optical waveguides as described above, a method using a self-forming method of the optical waveguide of the optical waveguide can be used.
In this case, first, as described above, when one end of the optical wiring is immersed in the photosensitive composition and light is irradiated into the photosensitive composition, an optical component such as a mirror is previously placed on the optical path. Further, another optical wiring is placed on the optical path of the irradiation light reflected through this mirror. Then, the optical waveguide having a configuration in which the optical wiring is connected to each other through the optical waveguide and the mirror by irradiating light into the photosensitive composition through the optical wiring, and the optical component is connected between the optical waveguides. Parts are obtained.
[0111]
In addition, as a method of manufacturing the optical waveguide component of the present invention, for example, a method using reactive ion etching, an exposure development method, a mold forming method, a resist forming method, a method combining these, or the like can be used. It is also possible to use a method of forming an optical waveguide having a shape, and thereafter arranging the deformation means and connecting the optical wiring as required.
[0112]
In the method using the method using reactive ion etching,
(I) First, a core-forming resin is applied onto a substrate, a release film, or a clad resin layer, and further subjected to a curing treatment to obtain a core-forming resin layer.
(Ii) Next, a mask-forming resin layer is formed on the core-forming resin layer, and then the mask-forming resin layer is subjected to exposure and development treatment, whereby the core-forming resin layer is formed. A mask (etching resist) is formed.
(Iii) Reactive ion etching is performed on the core-forming resin layer to remove the core-forming resin layer in the portion where the mask is not formed, thereby forming a core. Through such a process, the core of the optical waveguide can be manufactured.
[0113]
In addition, after forming the core, a clad forming resin may be applied so as to cover the core, and further, if necessary, a curing treatment may be performed to form a clad resin layer covering the core. .
When a core is formed on the clad resin layer and further the clad resin layer is formed so as to cover the core, an optical waveguide in which the core is entirely surrounded by the clad resin can be formed.
[0114]
After manufacturing the optical waveguide by such a method, if necessary, after connecting the optical wiring to the end of the optical waveguide through an adhesive or the like, the optical waveguide is peeled off from the substrate or the like, By attaching the deformation means, the optical waveguide component of the present invention can be obtained.
[0115]
In the method using the above-described exposure development method,
(I) First, a core-forming resin is applied on a substrate, a release film, or a clad resin layer, and then a core-forming resin layer is formed by performing a semi-curing treatment as necessary.
(Ii) Next, a mask on which a pattern corresponding to the core forming portion is drawn is placed on the core forming resin layer, and then a core is formed by performing an exposure development process. Through such a process, the core of the optical waveguide can be manufactured.
[0116]
In addition, after forming the core, a clad forming resin may be applied so as to cover the core, and further, if necessary, a curing treatment may be performed to form a clad resin layer covering the core. .
When a core is formed on the clad resin layer and further the clad resin layer is formed so as to cover the core, an optical waveguide in which the core is entirely surrounded by the clad resin can be formed.
[0117]
After manufacturing the optical waveguide by such a method, the optical waveguide component of the present invention is obtained by connecting the optical wiring, peeling the substrate, etc., and attaching the deformation means in the same manner as described above. Can do.
[0118]
In the method using the above mold forming method,
(I) First, a groove for forming a core is formed by forming a mold on a substrate, a release film, or a clad resin layer.
(Ii) Next, a core-forming resin is filled in the groove by printing, and then a curing process is performed to form a core. Through such a process, the core of the optical waveguide can be manufactured.
[0119]
In addition, after forming the core, a clad forming resin may be applied so as to cover the core, and further, if necessary, a curing treatment may be performed to form a clad resin layer covering the core. .
When a core is formed on the clad resin layer and further the clad resin layer is formed so as to cover the core, an optical waveguide in which the core is entirely surrounded by the clad resin can be formed.
[0120]
After manufacturing the optical waveguide by such a method, the optical waveguide component of the present invention is obtained by connecting the optical wiring, peeling the substrate, etc., and attaching the deformation means in the same manner as described above. Can do.
[0121]
In the method using the resist forming method,
(I) First, a resist resin composition is applied on a substrate, a release film, or a clad resin layer, and then exposed and developed to form a core on a non-core portion on the substrate or the like. A resist is formed.
(Ii) Next, a core-forming resin is applied to the non-resist forming portion, and after the core-forming resin is cured, the core-forming resist is peeled off to form a core. Through such a process, the core of the optical waveguide can be formed.
[0122]
In addition, after forming the core, a clad forming resin may be applied so as to cover the core, and further, if necessary, a curing treatment may be performed to form a clad resin layer covering the core. .
When a core is formed on the clad resin layer and further the clad resin layer is formed so as to cover the core, an optical waveguide in which the core is entirely surrounded by the clad resin can be formed.
[0123]
After manufacturing the optical waveguide by such a method, the optical waveguide component of the present invention is obtained by connecting the optical wiring, peeling the substrate, etc., and attaching the deformation means in the same manner as described above. Can do.
[0124]
In addition, when manufacturing optical waveguide components using these methods, if only the core of the optical waveguide is formed, it is connected to the optical wiring or attached with deformation means, and then the periphery of this core functions as a cladding. It may be filled with a liquid resin composition that can be used.
The optical waveguide component of the present invention can be manufactured using such various methods.
[0125]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0126]
(See Example 1: FIG. 7)
(1) Two GI-type quartz multimode fibers (Fujikura, core / cladding = 50 μm / 125 μm) having a length of about 1 m subjected to end face treatment were prepared.
(2) From one end of each
[0127]
(3) Next, each of the
[0128]
(4) Next, while holding the
Thereafter, the shape of the formed core was observed using a microscope (VH-7000, manufactured by Keyence Corporation). As a result, it was observed with a microscope that a core was formed from the exit ends of both
[0129]
Furthermore, in the optical waveguide component manufactured through the above steps (1) to (4), visible light is irradiated from the emission end of the
[0130]
Further, an infrared ray having a wavelength of 850 nm is incident from the end of the
[0131]
Next, using the above-mentioned optical fine movement table, the optical waveguide was pushed from one side by 50 μm in the direction substantially parallel to the optical signal transmission direction. When the optical waveguide in this state was observed with a microscope, it was confirmed that a part of the optical waveguide was curved.
In such a curved optical waveguide, when visible light is irradiated from the output end of the
[0132]
Further, the optical loss in a state where a part of the optical waveguide was curved was measured and calculated using the same method as described above, and was 32 dB. This light quantity is reduced to 1/1000 (30 dB) or more compared to the light quantity measured before the optical waveguide is pushed.
From these results, it was revealed that the optical waveguide component manufactured in Example 1 functions as an optical attenuator having an extinction ratio of 30 dB or more.
[0133]
Further, using the above-mentioned optical fine movement table, the optical waveguide was pulled back from one side in a direction substantially parallel to the optical signal transmission direction, and the end thereof was pulled back to the original length by 50 μm. When the optical waveguide in this state is observed with a microscope, the optical waveguide is straight as in the initial state, and it is also possible to irradiate visible light from the emission end of the
From these results, it was revealed that the optical waveguide component manufactured in Example 1 functions not only as an optical attenuator with an extinction ratio of 30 dB or more, but also as an optical switch having an ON / OFF function.
[0134]
Further, the shape of the optical waveguide is once returned to a linear shape using the optical fine movement table, and then the optical waveguide is pushed in steps of 10 μm in steps of 50 μm from one side in a direction substantially parallel to the optical signal transmission direction. I went. When the optical waveguide in this state was observed with a microscope, it was confirmed that a part of the optical waveguide was gradually curved.
In such an optical waveguide curved in stages, visible light was irradiated from the output end of the
[0135]
In addition, for an optical waveguide that bends in a stepwise manner as described above, the change in optical loss due to the amount of pressing was measured and calculated using the same method as described above. The results are shown in Table 12.
As is clear from the results in Table 12, the optical loss is 3.5 dB, 9.5 dB, 19.5 dB, 26.5 dB for each indentation amount (10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm), It gradually changed to 32 dB. From these results, it is clear that the optical waveguide component manufactured in Example 1 also functions as a variable optical attenuator.
[0136]
In the optical switch manufactured through the steps (1) to (4), an ON / OFF switching operation for a 2000 μm optical waveguide, that is, an operation for pushing the optical waveguide by 50 μm (OFF) and an operation for pulling the optical waveguide back by 50 μm. (ON) was repeated 1000 times.
In such repeated switching operation, the response waveform was measured. A part of the result is shown in FIG. FIG. 13 shows the response waveforms at the 100th to 103rd times in the switching operation.
As is apparent from the response waveform of FIG. 13, the measured values are maintained at 32 dB or more (OFF) /1.8 dB (ON) with good reproducibility, and can withstand repeated operations. It was confirmed. FIG. 13 shows a part of the response waveform obtained when 1000 times of switching operations are performed, but similar response waveforms are obtained in the first to 1000th response switching operations. ing.
Therefore, by repeatedly performing the switching operation as described above, the optical waveguide component according to the present embodiment has a very small displacement of the optical waveguide of 50 μm, so that the optical fine movement table can be moved quickly. As shown in FIG. 13, it has become clear that a substantially rectangular response waveform can be obtained.
[0137]
As described above, the optical switch according to Example 1 sufficiently has a function as an optical switch. However, in this optical switch, as the switching time is shortened, in the response waveform shown in FIG. A slight increase in the loss value seen when switching from OFF to ON slows down the function as a switch. Therefore, in order to obtain a better response as an optical switch, a rectangular response waveform is further desired.
[0138]
In addition, when the switching time is shortened, the gentle loss value increases when the core is affected by the liquid cladding existing around the core when switching from OFF to ON. It is assumed that it is caused by the fact that it cannot return to the state immediately.
Therefore, in order to improve the responsiveness of the optical switch, the following examples were performed.
[0139]
(Example 2)
An optical switch was manufactured through steps similar to the steps (1) to (4) of Example 1, and an ON / OFF switching operation for a 2000 μm optical waveguide was performed. Here, after the optical waveguide is pushed in by 50 μm and turned off, when the optical waveguide is pulled back and turned on, it is pulled back once by 60 μm, that is, once pulled back excessively (ON1) Immediately thereafter, return 10 μm and return it to the specified position (ON2The optical waveguide was turned on through the operation.
FIG. 14 shows response waveforms obtained by repeating such ON / OFF operations. The response waveform was measured by the same method as in Example 1.
[0140]
As a result, an apparently rectangular response waveform was obtained as compared with the response waveform measured in Example 1.
Thus, when the optical waveguide is switched on, the state once pulled back 60 μm (ON1), The tension is applied to the core of the optical waveguide because it is pulled back by an excess of 10 μm. Therefore, it is easy for the core to return to the predetermined state.2), The core can immediately return to a predetermined state. As a result, a response waveform having a rectangular shape, that is, excellent response can be obtained as compared with the first embodiment.
[0141]
Note that, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-121677, the structure itself exists in a stable manner, and in this sense, the tensioned waveguide can be maintained in a state of being pulled. A rectangular response is obtained. However, as described in the same publication, since the loss value may decrease compared to the original state when the suction pressure is applied, in Example 2, the core is returned to the original state by immediately returning 10 μm. The operation of returning to the position is performed. Of course, this operation is not necessary when the loss value does not decrease even when the suction pressure is applied, or when no problem occurs even if the loss value decreases or increases for any reason.
In this manner, the response waveform obtained in the first embodiment can be improved by a slight operation improvement as in the second embodiment.
[0142]
(Example 3: See FIG. 8)
(1) On the flat quartz glass plate 38 (refractive index at a wavelength of 589 nm: 1.46), the photosensitive composition (Loctite No. 358) used in Example 1 was spin-coated, and the film thickness after curing was The core-forming resin layer was formed by coating to a thickness of 40 μm.
[0143]
(2) Next, a mask (not shown) on which a core pattern (width: 40 μm) having one
[0144]
(3) Next, the
In the optical waveguide component manufactured in this example, the clad is made of air.
[0145]
Next, with respect to the optical waveguide component manufactured in this way, infrared light having a wavelength of 850 nm is incident from the end of the
As a result, the optical loss between the
[0146]
Next, the
Thereafter, the optical loss between the
From these results, it is clear that the optical waveguide component manufactured in Example 3 functions as an optical switch.
[0147]
(Example 4: See FIG. 10)
(1) Three GI-type quartz multimode fibers (Fujikura, core / clad = 50 μm / 125 μm) having a length of about 1 m subjected to end face treatment were prepared. Further, each of the three fibers prepared here was fixed to an optical fiber fixing base placed on an optical fine movement table (XY stage) (not shown).
[0148]
(2) First, a photosensitive composition 41 (Loctite No. 358; refractive index after curing at a wavelength of 589 nm: 1.51) is applied to one end of one fiber, and a 250 W high-pressure mercury lamp is applied. An ultraviolet illuminance meter that emits ultraviolet light having a spectral distribution in a wavelength range of 200 to 500 nm from an ultraviolet irradiation device 25 (Matsushita Machine and Vision Co., Ltd., 5252L) as a light source and emits from the other end of the
[0149]
(3) Next, the end portion of the output-
[0150]
(4) Next, while holding the
[0151]
(5) After the step (4) is completed, the V-groove holding plate is removed, the
Next, using a UV irradiation device (5252L manufactured by Matsushita Machine and Vision Co., Ltd.) using a 250 W high-pressure mercury lamp as a light source, a spectral distribution is mainly distributed in a wavelength range of 200 to 500 nm through the
[0152]
When ultraviolet rays are irradiated in this step, a part of the ultraviolet rays are irradiated into the
For this reason, in this embodiment, the ultraviolet light path irradiated through the end face of the
[0153]
As described above, by arranging the fibers in advance on the optical path, the
[0154]
Next, when the integrated
Further, when visible light is incident from the end of the
Further, when the intensity of light leakage from the respective ends of the
[0155]
Further, an infrared ray having a wavelength of 850 nm is incident from an end of the
[0156]
Next, the
Further, in this state, when visible light was introduced into the optical waveguide using the same method as described above, it was confirmed that light was confined in the
Further, when the optical loss was measured using the same method as described above, the optical loss through the
[0157]
Further, the
Further, in this state, when visible light was introduced into the optical waveguide using the same method as described above, it was confirmed that light was confined in the
Further, when the optical loss was measured using the same method as described above, the optical loss through the
[0158]
Further, the
Further, in this state, when visible light is introduced into the optical waveguide using the same method as described above, radiated light is observed in the curved portion of the
Further, when the optical loss was measured using the same method as described above, the optical loss through the
In the optical waveguide formed in this example, the total length of the
[0159]
Further, when each of the
[0160]
(Comparative Example 1)
(1) Two GI-type quartz multimode fibers (Fujikura, core / cladding = 50 μm / 125 μm) having a length of about 1 m subjected to end face treatment were prepared.
(2) Next, each of the two
[0161]
(3) An infrared ray having a wavelength of 850 nm is incident from the end of the
[0162]
(4) Next, the
[0163]
As a result, the loss value increased with an increase in the gap amount at the fiber end. Specifically, a behavior of an increase in loss amount as shown in FIG. 16 was observed.
From this result, it was found that the loss value increased as the gap amount increased, and this operation also worked as a variable attenuator, but compared with the optical waveguide component functioning as the optical attenuator fabricated in Example 1. In this case, the amount of change in loss in this comparative example is very insensitive to the amount of displacement (= gap amount) of the fiber. To obtain a loss value of 10 dB, a loss value of about 600 μm and 20 dB is obtained. A displacement amount of about 7000 μm was required. Although the loss value increases with the amount of displacement, the increase is very smooth after the displacement amount exceeds about 4000 μm, and the loss value of 30 dB or more obtained in Example 1 is obtained. For this purpose, it is presumed that a displacement amount of several centimeters is necessary, and accordingly, a work necessary for the displacement is required, and it is considered that the attenuator device itself needs to be enlarged.
[0164]
Further, as in the first embodiment, the optical switch can be functioned by adjusting the gap amount. However, in order to function as an optical switch having an extinction ratio of 20 dB, the ON / OFF operation is repeated approximately 7000 μm. Displacement must be given. Therefore, the optical switch according to Comparative Example 1 has a very slow response waveform, and it is apparent that a rectangular response cannot be obtained at the same displacement speed as the optical switch according to Example 1.
[0165]
Furthermore, when the fibers are brought into contact with each other by the ON / OFF switching operation (when switched ON), the fiber end faces are chipped due to contact between the fibers unless careful attention is paid, and the broken state or chipping is not achieved. Due to the presence of debris between the fibers, reproducibility cannot be obtained when repeated operations are performed, and in order to obtain repetitive reproducibility as obtained with the optical switch according to Example 1, In addition, precise experimental operations must be performed. On the other hand, in the operation of the optical waveguide component of Example 1, it is impossible for the fibers to directly contact each other (because the displacement amount (because the pushing amount is 50 μm) with respect to the fiber interval of 2000 μm), The operation can be performed without worrying about damage to the optical waveguide.
[0166]
【The invention's effect】
As described above, the optical waveguide component of the present invention has a function as an optical switch, for example, when the ON / OFF operation is repeated or the optical path is repeatedly switched as the optical switch. However, the transmission loss of the optical waveguide does not increase, and the reliability is excellent.
In addition, the optical waveguide component of the present invention can be used as, for example, an optical attenuator (optical attenuator), an optical coupler (optical multiplexer / demultiplexer), etc., and even when used as an optical attenuator or optical coupler for a long time, The transmission loss of the optical waveguide does not increase, and the reliability is excellent.
Moreover, since the optical waveguide component of the present invention can be manufactured using, for example, a self-forming method of an optical waveguide, it can be mass-produced at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an optical waveguide component of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another example of the optical waveguide component of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another example of the optical waveguide component of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another example of the optical waveguide component of the present invention.
FIGS. 5A to 5C are schematic views for explaining an example of a method for producing the optical waveguide component of the present invention. FIGS.
6A to 6C are schematic views for explaining an example of a method for producing an optical waveguide component according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an optical waveguide component performed in an example.
FIGS. 8A and 8B are schematic views for explaining a method for manufacturing an optical waveguide component of Example 2. FIGS.
9 is a schematic view for explaining an optical waveguide component manufactured in Example 2. FIG.
FIGS. 10A to 10D are schematic views for explaining a method for manufacturing an optical waveguide component of Example 2. FIGS.
11A and 11B are cross-sectional views schematically showing another example of the optical waveguide component of the present invention.
12 is a graph showing the relationship between the fiber push-in amount and the loss value in the optical waveguide component of Example 1. FIG.
13 is a chart showing a part of a response waveform when the optical waveguide component of Example 1 is repeatedly used as an optical switch. FIG.
14 is a chart showing a part of a response waveform when the optical waveguide component of Example 2 is repeatedly used as an optical switch. FIG.
15 is a schematic view for explaining an optical waveguide component manufactured in Comparative Example 1. FIG.
16 is a graph showing the relationship between the amount of fiber displacement and the loss value in the optical waveguide component of Comparative Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
100, 200, 300, 400, 500 Optical waveguide component
101, 201, 301, 401, 501 core
102, 202, 302, 402, 502 Cladding
103, 104, 203, 204, 205, 303, 304, 305, 306, 403, 404, 405, 503, 504 Optical wiring
Claims (2)
前記光導波路は、前記光配線のうち少なくとも2つの光配線の一端が略向き合い、かつ、向き合った一端がともに未硬化の感光性組成物中に浸漬されるように前記光配線を配置した後、前記光配線を介して光を照射することにより形成された前記2つの光配線を接続する可撓性を有する樹脂組成物からなるコア部を含むとともに、分岐部を有し、
前記光導波路の変形は、前記光導波路を光信号の伝送方向と略平行な方向であって、前記伝送方向と同方向および/または前記伝送方向の逆方向に押して前記光導波路を曲げることにより行う光スイッチ又は光カップラとして機能することを特徴とする光導波路部品。An optical waveguide component comprising: a deformable optical waveguide having two or more ends connected to an optical wiring; and a deforming means for deforming the optical waveguide, wherein the optical waveguide is controlled by deforming the optical waveguide. Because
The optical waveguide is disposed after placing the optical wiring so that one end of at least two optical wirings of the optical wiring are substantially facing each other, and both facing ends are immersed in the uncured photosensitive composition. Including a core part made of a resin composition having flexibility for connecting the two optical wirings formed by irradiating light through the optical wirings, and having a branching part,
The optical waveguide is deformed by bending the optical waveguide by pushing the optical waveguide in a direction substantially parallel to the optical signal transmission direction and in the same direction as the transmission direction and / or opposite to the transmission direction. An optical waveguide component that functions as an optical switch or an optical coupler .
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