JPS6229764B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光フアイバによる両方向信号伝送に
使用される波長に依存した光結合器に関するもの
であり、特にそのような結合器に使用する２色性
素子を製造する方法に関するものである。

一般に光ビーム分割器或は結合器を入射した光
ビームの２つの回路で使用するために２つの光ビ
ームに分割する動作を行なうものである。そのよ
うな装置は光フアイバ通信システムにおいて情報
容量を増加するために波長差による多重化装置に
使用されており、異なる通信チヤンネル間におけ
る秘密保持性を与え、一般に単一光フアイバで両
方向伝送を行なう場合に使用される。

２色性フイルターはそのような装置で２つの波
長の光の識別或は分離を行なうために使用され
る。現在の技術によれば２色性伝送および反射特
性は多層誘電体膜を使用することによつて得るこ
とができる。したがつて、適当な誘導体被膜或い
は層を使用することによつて、伝送および反射特
性の両者が波長および偏光の両者に強く依存する
２色性反射器を得ることができる。そのような２
色性フイルターは波長の関数として、振動平面に
比較的無関係に光を選択的に反射および透過させ
るように作用する。

２色性フイルターを得るために基体上に付着或
は蒸着させることができる代表的な材料は硫化亜
鉛、２酸化チタニウム、弗化マグネシウムその他
の材料である。

光ビーム分割器および結合器として光学装置に
具備される２色性層を含む被膜の問題が従来の技
術においても検討された。本出願人が1980年４月
２日に出願した米国特許出願第136636号「単一光
フアイバによる通信のための両方向性結合器」に
おいて２色性被膜に関する多くの問題が説明さ
れ、特徴が述べられている。そのような問題の観
点から上記米国特許出願においては50乃至75ミク
ロン程度の非常に薄いものであることが望ましい
バルク表面装置を設けることによつてそれ等の問
題を回避している。そのような寸法の２色性フイ
ルターを提供するために溶融したシリカSiO₂の
ように光学的な品質のガラスで作られたガラス基
体が用いられ、その最初の厚さは約125乃至150ミ
クロンである。

多重層誘導体２色性被膜がガラス基体の主面の
一方に被着される。２色性被膜は付着性および耐
久性を増加するように加熱した状態で被着され
る。被膜を付着させた後、２色性フイルターは普
通の厚さまで研磨される。その作業中２色性表面
は２色性被膜に可溶性接着剤を被覆して保護され
る。複合構造体はダイモンド鋸によつて正方形或
は長方形のウエハに切断される。ウエハの寸法は
自由に変えることができるが、最終的に取付けら
れる光フアイバより大きい。普通は２ミリメート
ル×２ミリメートルのものが使用される。複合構
造２色性フイルターは研磨された光フアイバビー
ム分割器半体上に位置させる。25ミクロン以下の
厚さの光学グレートのエポキシの薄膜が光フアイ
バビーム分割器半体に被着され、そのエポキシに
よつて２色性ウエハは直接上記半体に固着され
る。そのような構造ではエポキシ層が非常に薄く
され、結合損失を最小にするために光フアイバの
軸方向の離隔が小さくなることが重要である。

上述のように前記米国特許出願においては光フ
アイバに２色性ウエハを適用する方法を含めて光
ビーム分割器について記載されている。何れにせ
よ結合器半体間の軸方向の間隔を減少させること
はそのような装置を形成するうえで最も重要な条
件である。軸方向の間隔を減少させることによつ
て伝送結合効率の増加を達成することができる。

上述のように従来の技術では高品質のガラス基
体を使用することが必要であり、その基体上に２
色性被膜が付着される。ガラス基体は比較的大き
な屈折率を持ち、比較的高価である。もちろん上
記２色性フイルターはガラス基体上に付着された
２色性層を具備する複合構造体装置であることは
理解されよう。

本発明の目的はガラス基体を全く無くし、30ミ
クロン以下の厚さの非常に薄い２色性薄膜を提供
することであり、その２色性薄膜は非常に薄いエ
ポキシ薄層により光フアイバの表面に直接適用さ
れる。それ故そのような構造によれば、ガラス基
体を持たないため非常に薄い２色性フイルターを
得ることができる。そのため結合器半体間の間隔
は実質上減少し、伝送結合効率が改善される。こ
れ等の効果に加えて比較的厳しい光学的要求の高
品質ガラス基体の必要を無くし、したがい後述す
るように本発明の方法によれば製造プロセスの一
部として廉価な基体を使用するに過ぎないという
効果を生じる。

本発明の方法の概要を説明すると次のとおりで
ある。まず薄い２色性被膜が適当な基体材料上に
蒸着その他の方法によつて付着される。被膜は２
色性特性を与えるように適当な誘導体で作られた
多層誘導体被膜から構成される。基体は取扱いお
よび組立が容易にできるように小さなウエハに切
断される。切断後、個々のウエハは２色性被膜が
基体から浮いて離れ或は２色性薄膜だけ残して基
体が溶解するような適当な溶媒液中に入れられ
る。30ミクロンより小さい厚さの薄膜はその後光
フアイバビーム分割器半体にエポキシで接着され
光フアイバ２色性ビーム結合器半体を提供する。
第２の光ビーム分割器半体が能動的に微細な位置
決めが行なわれ、薄膜が付着された結合器半体に
エポキシで接着され、完全な２色性光ビーム分割
器が形成される。完成した構造は薄膜２色性素子
を使用するため伝送結合効率が改善される。薄膜
２色性素子の使用により結合器半体間の間隔は著
しく減少させることができる。この技術によれば
高品質で高価なガラス基体が完全に無くてよく、
また従来の製断技術において必要とされていた時
間のかかる処理過程を無くすことができる。

第１図を参照すると、基体１０が示されてい
る。基体１０は以下説明するように任意のガラス
で製造され或は実際に塩化ナトリウムのような適
当な結晶材料で作られてもよい。基体１０の表面
は２色性被膜１１を蒸着その他の方法で付着させ
る前に比較的良好な光学的研磨状態にされる。基
体１０は図示のように方形板状でもよく、或は任
意の他の形状であつてもよい。多層誘導体材料よ
り成る２色性被膜１１は粘着性および耐久性を高
めるために加熱被覆として被着される。

図示のように基体１０は普通のガラスで形成さ
れてもよく或は普通の塩のような適当な結晶で作
られてもよい。研磨することができ、さらにその
表面に蒸着、スパツタリング等の誘導体被着のた
めの周知の技術によつて誘導体被膜を形成するこ
とができるものであればその他の各種の結晶材料
が使用可能である。２色性被膜１１は以下説明す
るように除去され或は被着面から浮き上つて除か
れ２色性被膜１１だけが分離して得られる。この
２色性被膜は適当な光学エポキシによつて光フア
イバの端面に直接被着される。

基体１０の表面上に２色性被膜１１を付着させ
た後、基体は小さなウエハに切断され、その大き
さは標準的なもので約１ミリメートル×１ミリメ
ートルである。ウエハは通常ダイヤモンド鋸によ
り、或はスクライブ法等の他の通常の方法により
切断される。前述の１ミリメートル×１ミリメー
トルの大きさは標準的なものであり他の寸法も同
様に使用することができる。

第１図に示すようにウエハーに切断した後、１
２で示されるような多数の小さいウエハが得られ
る。ウエハ１２はそれから溶媒浴中に沈められ、
２色性被膜を傷つけずに２色性被膜の薄膜を基体
から剥離する。浴１４中で使用される溶媒は被膜
が基体から離れる程度のものが選ばれる。もしも
ガラスが基体１０として使用されるならば溶媒は
メチルアルコールとアセトンの混合溶液が使用で
きる。この溶液は多層誘導体２色性被膜１１をガ
ラス基体から分離するように作用する。

前述したようにもしも基体が塩化ナトリウムで
あるときには、もちろん普通の水に容易に溶解す
ることができる。周知のように食卓塩、岩塩、或
は海水塩として知られている塩化ナトリウムは鉱
物塩としての性質を示す。したがつて所望に応じ
て研磨できる。塩化ナトリウムの基体のために溶
媒浴は普通の水でよい。周知のように１グラムの
塩は25℃で2.8ミリリツトルの水に溶ける。塩は
またグリセリンのような溶媒にも溶解する。しか
しアルコールには少し溶けるだけである。

このようにして溶媒浴中で２色性被膜を基体か
ら分離することによつて純粋な２色性層が得ら
れ、この層は完全に支持基体を持たず、第１図に
２０で示されたような30ミクロン以下の公称の厚
さ２色性薄膜として現われる。

第２図を参照すると被膜すなわち２色性薄膜１
１はビーム分割器の形態で配置された研磨された
光フアイバ２４の端面に接着される。光フアイバ
ビーム分割器の半体２２は裸の光フアイバ部分２
４を含む部分と適当な材料のジヤケツトを有する
光フアイバを含む他の部分３０を具備している。
光学グレードのエポキシの薄層３１が光フアイバ
ビーム分割器の半体２２の端面に与えられる。こ
のエポキシの薄層は光フアイバの軸の分離による
光結合器の伝送損失を最小のものとするためにそ
の厚さは典型的なもので25ミクロン以下である。
したがつて、２色性薄膜２０はエポキシ層３１に
よつて光フアイバビーム分割器全体に直接取り付
けられる。

第２図に示す実施例においてはウエハは光ビー
ム分割器半体の軸に垂直な平面と約25度の正確な
角度を形成している。この角度は光フアイバ２色
性結合器の最良の光学的特性に対して臨界的であ
る。25度の角度は偏光効果すなわちブリユースタ
ー角が（鋭意の入射角プラス光フアイバの有限の
半角）に近似しないように選ばれたものである。
光フアイバに対するブリユースター角、すなわち
コア／エポキシ界面層に対するブリユースター角
は約43度である。フアイバの半角は約８度であ
る。したがつて、２色性表面で反射されたビーム
部分は約35度の角度を有する。この角度は偏光角
度より小さく、したがつて２色性被膜の適当な動
作特性が可能となる。

第２の光ビーム分割器半体３２もまた被覆のな
い光フアイバ部分３５およびジヤケツトを持つ光
フアイバ部分３７を具備している。第２の光ビー
ム分割器半体３２は信号の通過量を最大にするた
めに第１の光ビーム分割器半体２２に関して位置
が微調整される。それは２色性薄膜２０の反対側
に光学グレードのエポキシの別の薄層３３によつ
て固着される。第２の光ビーム分割器半体内の光
フアイバは第１の半体中の光フアイバと実質上同
一直径を持ち、エポキシ層３３はエポキシ層３１
とほぼ同じ厚さである。

さらに第２図に示すように、光フアイバ２４に
対応して使用する部分３５のガラス保持体を構成
している外側ガラス基体３４に、タツプ取出し光
フアイバまたは光パイプ３６が整列して接着され
ている。

タツプ取出し光フアイバ或は光パイプ３６は図
示のように整列し接着されており、タツプ取出し
の最大効率が得られ、タツプ取出しは２色性薄膜
２０で反射される反射光に応答する。

第２図に示された装置は波長に依存する両方向
性結合器であり、したがつて光フアイバ３５また
は２４の何れかを伝播する光はそれが第１の波長
のものであれば直接２色性薄膜２０を通つて伝送
される。第２の波長の光は２色性薄膜により反射
され、したがつてタツプ取出し光フアイバ３６へ
伝送される。

すでに判つたことと思われるが２色性薄膜２０
の厚さは30ミクロンより小さく、したがつて、従
来技術の場合の２色性薄膜の略々半分の厚さであ
る。それ故光フアイバ２４と３５の軸の離隔距離
は薄膜２０およびエポキシ層３１，３３の厚さに
よつて完全に決定され非常に小さい。エポキシ層
は25ミクロンより小さいから中間層全体の厚さは
非常に薄く、結合器半体間の軸の離隔距離の顕著
な減少に基づいて最良の伝送結合効率を得ること
ができる。

上述の方法に関して、そのような２色性薄膜の
処理は従来の技術に比較して非常に簡単であるこ
とが理解できよう。すなわちウエハの切断以外の
他の処理工程は必要がない。前述のように被膜は
適当な溶媒によつて剥離され或は浮き上がらせら
れ、したがつて効率のよい薄い２色性素子を製造
するために高品質で高価な基体を必要としない。
この技術は装置の必要な取扱いが少いから製造時
間および破損の可能性を実質的に減少させる。

この発明によれば従来の技術による２色性被膜
を有するガラス基板の研磨の必要性を完全に消去
できる。基体を無くすことは別の改良点を生じ
る。すなわち基体を持たない２色性表面は２次フ
レネル反射を示さない。よく知られているように
例えば前述の別出願に示されたような構造の基体
はフルネル反射を生じ、そのような反射は光学的
な混信を生じる。この方法においては２色性薄膜
を使用して作業するから薄膜が光フアイバの端面
に置かれた時、基体がどちらの面にあるかについ
て心配する必要はなく、したがつて、薄膜はどち
らの表面を光フアイバの表面と接触するように位
置させてもよい。

以上のとおり上述の方法および装置が実質上改
良された装置に帰着し、その方法により製造時間
や価格が実質上節減されることは当業者には明白
であろう。本発明の精神を逸脱することなく上述
の構造を変形することが可能であることも当業者
には明白である。したがつて本発明の技術的範囲
は特許請求の範囲の記載によつて決定されるべき
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による２色性素子の製造過
程を示す斜視図であり、第２図は光ビーム分割器
の断面図である。 １０……基体、１１，２０……２色性薄膜、１
２……ウエハ、１４……溶媒浴、２２，３２……
光ビーム分割器半体、３１，３３……エポキシ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平滑な表面を有する基体の前記表面上に２色
   性被膜を30ミクロン以下の厚さに被着させて複合
   構造体を形成し、 前記複合構造体を溶媒中に入れて前記２色性被
   膜を前記基体から分離して前記２色性被膜のみに
   よつて構成された厚さ30ミクロン以下の薄膜状２
   色性素子を形成し、 この２色性被膜のみよりなる薄膜状２色性素子
   を接着剤によつて光フアイバに固着することを特
   徴とする両方向性光フアイバ２色性結合器の製造
   方法。 ２ ２色性材料の加熱された被膜が基体に被着さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 複合構造体が溶媒中に入れる前に複数の小さ
   な構造体に切断される特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ４ 薄膜状２色性素子の光フアイバと固着される
   側と反対側に第２の光フアイバを固着し、両光フ
   アイバは光学グレードのエポキシの薄層によつて
   前記２色性素子に固着される特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ５ 基体がガラスである特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ６ 基体がそれに２色性被膜を被着することので
   きる結晶材料である特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ７ 基体材料が塩化ナトリウムである特許請求の
   範囲第６項記載の方法。 ８ 溶媒が基体を溶解できる水であり、それによ
   つて被膜が基体から分離される特許請求の範囲第
   ７項記載の方法。 ９ 溶媒がアルコールとアセトンの混合液である
   特許請求の範囲第５項記載の方法。 １０ 接着剤が厚さが25ミクロンより小さい光学
   グレードのエポキシである特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 １１ 薄膜状２色性素子を光フアイバに固着する
   過程において偏光効果に近付かないように光フア
   イバの軸に垂直な平面に対して或る角度を有して
   固着する特許請求の範囲第１項記載の方法。