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WO2003032031A1 - Optical filter module, and manufacturing method thereof - Google Patents

Optical filter module, and manufacturing method thereof Download PDF

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WO2003032031A1
WO2003032031A1 PCT/JP2002/010263 JP0210263W WO03032031A1 WO 2003032031 A1 WO2003032031 A1 WO 2003032031A1 JP 0210263 W JP0210263 W JP 0210263W WO 03032031 A1 WO03032031 A1 WO 03032031A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
filter
optical fiber
insertion groove
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2002/010263
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Naoki Tatehata
Kazunari Nishihara
Tetsuro Shimamura
Kazuo Fujiwara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to US10/471,419 priority Critical patent/US7039279B2/en
Priority to EP02800732A priority patent/EP1435531A4/en
Publication of WO2003032031A1 publication Critical patent/WO2003032031A1/ja
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    • Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an optical communication device for optical communication, which is incorporated into and integrated with various multilayer optical fibers and optical waveguides.
  • the optical fiber 20 is temporarily fixed to the metal casing 23, and then the condenser lens 21 and the multilayer filter 22 for condensing the light diffused from the optical fiber 20 are mounted. After that, an optical signal is input from the optical fiber 20a on the input side, the optical signal from the optical fiber 20b on the output side is measured with a power meter, etc., and the optical axis is adjusted so that the optical signal becomes maximum. I do. In the adjusted state, the condenser lens 21 and the multilayer filter 22 were fixed to the metal casing 23 by caulking.
  • the optical axis adjustment points required when manufacturing a module in which the conventional multilayer filter 22 is integrated in the optical path are as follows: (1) The optical fiber 20a on the incident side and Optical axis adjustment with lens 21; (2) Optical axis adjustment with condenser lens 21 and multilayer filter 22; (3) Optical axis adjustment with multilayer filter 22 and condenser lens 21 (4) Adjustment of the optical axis between the condensing lens and the optical fiber 20b on the emission side, and the problem of poor workability as far as four places.
  • an optical filter module includes a planar substrate, an optical path formed on the planar substrate, and a filter insertion groove provided on the planar substrate so as to intersect with the optical path.
  • the optical path is inserted into the filter insertion groove to divide the optical path.
  • the optical axis adjustment step can be omitted, high workability can be obtained, and the multilayer filter can be securely fixed and mounted even if the multilayer filter is warped.
  • FIG. 1B is a side view of the optical filter module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view of the optical filter module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIGS. 2A to 2D show an example of a filter insertion groove shape in the structure of the optical filter module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 3A to 3G are explanatory views of a method for manufacturing an optical filter module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 4A to 4F are explanatory views of a method for manufacturing an optical filter module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 5A to 5G are explanatory views of a method for manufacturing an optical filter module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • 6A to 6F are explanatory diagrams of a method for manufacturing an optical filter module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7A to 7F are explanatory views of a method for manufacturing an optical filter module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • 8A to 8G are explanatory diagrams of a method for manufacturing an optical filter module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view showing an example of a conventional optical filter module structure.
  • optical filter module of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 1A to 1C and 2A to 2D.
  • FIG. 1A shows a top view of a two-core optical filter module according to the present invention
  • 1B shows a side view thereof
  • 1C shows a cross-sectional view thereof.
  • Figure 1 shows the filter insertion groove 1 of the multilayer filter, the multilayer filter 2, the cover 3 bonded to the flat board, the force par 4 for holding down the multilayer filter 2, the light path 5, the optical adhesive 6, and the like.
  • the plane substrate 7 are shown.
  • Multilayer filter 2 is, for example, formed by laminating a large number of dielectric thin films, such as S i 0 2 and T a 2 0 5 on a resin substrate such as glass or polyimide.
  • the cover 3, the force pad 4, and the flat substrate 7 are made of, for example, glass or silicon, and are preferably made of a material having a linear expansion coefficient close to that of the optical path 5, but when a resin-based adhesive is used for fixing the same. In this case, it is possible to reduce the stress due to the difference in linear expansion coefficient by the elasticity of the adhesive.
  • a photocurable material is used for the adhesive, a material having a property of transmitting light is desirable.
  • the optical adhesive 6 having a refractive index equivalent to that of the material used for the optical path 5 in order to prevent the light from being dispersed from the end face of the optical path.
  • a quartz glass material is used for the light path 5
  • an optical adhesive having a refractive index as close as possible to the refractive index of quartz glass of 1.45.
  • an optical fiber is used as the optical path 5.
  • a V-groove 10 for mounting and fixing the optical fiber 5 is formed on the flat substrate 7. By forming the depth and angle of the V-groove 10 to a predetermined value, the optical fin 5 is sandwiched between the force par 3 and the flat substrate 7 arranged vertically, and the optical fiber 5 is not displaced. Implementation is possible.
  • the V-groove 10 may be formed on the cover 3 and the cover 4.
  • the tip angle of the V-groove 10 is r
  • the radius of the optical fiber to be mounted is r
  • the depth of the V-groove 10 is d.
  • the center of the optical fiber 5 is located on the surface just behind the cover 3 and the flat substrate 7.
  • an optical fiber having a clad diameter of 1 25 // m is used as the optical path 5
  • the tip angle of the V-groove 10 is 90 degrees, the depth of the V-groove 10 will be approximately 180 / im. Just process it.
  • the optical fiber 5 is securely fixed between the covers 3 and 4 and the flat substrate 7.
  • the depth and angle of the V-groove formed on the covers 3 and 4 and the V-groove 10 formed on the flat substrate 7 do not need to be the same shape.
  • the angle and depth of the V-groove formed on one of the flat substrates 7 to be clamped to more than the protruding amount of the optical fiber from the 3 ⁇ 4 of the flat substrate 7 when mounted, the force pars 3, 4, and The optical fiber can be mounted and fixed by the flat substrate 7. That is, when the optical fiber protrudes from the surface of the planar substrate 7, the optical fiber is sandwiched between the V-groove 10 formed on the planar substrate 7 and the groove formed on the cover.
  • the filter insertion groove 1 formed in the flat substrate 7 is formed with a predetermined angle ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the optical path 5 formed of an optical fiber. This is formed when it is necessary to prevent reflection of light entering the multilayer filter 2 from the light path 5. For example, it is formed when the multilayer filter 2 is a band-pass filter or a gain flattening filter used for an optical pump. At this time, depending on the wavelength of the light to be guided, when the light with the wavelength of 1.48 ⁇ um is guided by a single mode fiber (SMF), the inclination angle ⁇ ⁇ is desirably about 5 to 10 degrees.
  • SMF single mode fiber
  • the coupling loss between the optical fiber and the multilayer filter 2 can be further reduced.
  • the optical filter module according to the present invention has a structure in which a filter insertion groove 1 is formed so as to cross an optical path 5 and a multilayer filter 2 is inserted. As a result, the optical fiber path is cut off by the filter insertion groove 1, and the optical fiber passes through the multilayer filter 2.
  • a gap G having a width of the filter insertion groove 1 exists between the end faces of the filter. If the light spot size w at the end face of the optical fiber is the same, the power transmission coefficient Tg of the optical electric field between the end faces of the optical fiber via the gap length G is given by the following equation, where n is the refractive index of the multilayer filter 2. It is represented by (1).
  • ⁇ indicates the wavelength.
  • Tg ⁇ 1 + (1 XGZ (2 X ⁇ X n X w 2 )) 2 ⁇ 1 1 (Equation 1) From Eq. (1), Tg becomes smaller as wavelength; I or gap length G increases. It can be seen that as the spot size w increases, it approaches 1. Therefore, the larger the spot size w of the end face of the optical fiber exposed on the wall surface of the filter insertion groove 1, the larger the transmission coefficient becomes, which is advantageous for reducing the transmission loss.
  • TEC Thermal l1 y Expanded Core
  • This fiber has a special core that expands the core diameter substantially by diffusing a doped element such as Ge 2 that controls the refractive index of the core by heating a part of the cladding to a part of the cladding. Fiber. By using this fiber, it is possible to increase the spot size of light from the fiber end face.
  • the filter insertion groove 1 is processed and formed so as to intersect the maximum portion of the core-expanded portion in the optical path 5.
  • the shape of the filter insertion groove 1 can be various shapes shown in Figs. 2B, 2C, and 2D.
  • Fig. 2B shows the case where the other groove wall side has a constant angle ⁇ 2 to the surface of the lower flat board with respect to the groove wall side inclined at one angle ⁇ 1 of the filter insertion groove 1
  • Fig. 2C shows the filter A flat part is formed at the bottom of the insertion groove 1.
  • FIG. 2D shows that a flat portion is formed at a part of the bottom of the filter insertion groove 1, and one of the groove walls has a vertical portion and a tapered portion at the bottom (angle ⁇ ). 4).
  • These filter insertion grooves 1 are formed using, for example, a diamond grindstone whose tip is formed in a groove shape in advance.
  • the tip shape of the diamond whetstone is formed by transferring it to the groove shape, the groove shape after processing greatly depends on the forming accuracy of the diamond whetstone.
  • the grindstone width is less than 0.1 mm, machining becomes difficult due to restrictions on the diamond particle size that can be used, but when the grindstone width exceeds 0.1 mm, shape machining is relatively easy.
  • the reason why the filter insertion groove 1 is machined so that the inclination angle of one wall side and the inclination angle of the other wall side are different from each other is that the multilayer filter 2 is inserted before the multilayer filter 2 is inserted. This is to prevent the inclination of the head. Also, in the manufacturing method described below, when the filter insertion groove 1 is formed using the end face of the cover 3 previously mounted as a reference surface, a diamond whetstone for processing is formed on the side of the flat substrate 7 as the reference surface during the processing. This is because a force acts in the pressing direction, so that the processing accuracy of the filter insertion groove 1 due to the meandering of the diamond grinding stone is prevented.
  • a multilayer filter 2 it is formed on a resin substrate such as glass or polyimide.
  • Figure 3 shows the filter insertion groove 1, multilayer filter 2, cover 3 bonded to a flat substrate, cover 4 for holding down multilayer filter 2, optical fiber as an optical path.
  • 5 shows an optical disk 5, an optical adhesive 6, a planar substrate 7, and precision V-grooves 10 and ultraviolet rays 11 formed on the surface of the planar substrate 7.
  • a precise V-groove 10 is formed on the surface of the flat substrate 7.
  • the optical fiber 5 is mounted and fixed on the flat board 7 as shown in FIG. 3B. It is more desirable that the mounting portion of the optical fiber 5 be a clad portion from which the coating is removed in consideration of mounting accuracy.
  • the angle and depth of the V-groove 10 are set in advance so that the optical fiber 5 mounted and fixed protrudes from the surface of the flat substrate 7. This facilitates positioning of the force par 3 using the protruding optical fiber 5 as a guide rail.
  • the spot size at the end face of the optical fiber 5 can be enlarged, and transmission loss and coupling loss between the optical fibers 5 can be reduced.
  • a filter insertion groove 1 is formed on the surface of the flat substrate 7 on which the optical fiber 5 is mounted and fixed so as to intersect with the optical fiber 5.
  • the film insertion groove 1 is formed so as to intersect the largest part of the core-enlarged portion.
  • the filter insertion groove 1 can be formed by, for example, grinding using a grindstone made of c-BN (cubic boron nitride) or diamond formed into a groove shape. Alternatively, powder processing such as blasting can be used. Further, when silicon is used as the material of the planar substrate, the grooves may be formed by wet etching or dry etching.
  • the cross-sectional shape of the filter insertion groove 1 when the cross-sectional shape of the filter insertion groove 1 is processed into an irregular shape, it is advantageous to form a grindstone because the degree of freedom of the shape is high. Furthermore, since the formation of the filter insertion groove 1 and the division of the optical fiber 5 are performed simultaneously, in order to improve the surface roughness of the cut and divided end face of the optical fiber 5, it is used when forming by machining. It is desirable that the stone grains are as small as possible. In the present invention, a diamond grindstone was used to form the filter introduction groove 1, but the number of diamond cannonballs was selected to be # 300 or more. As a result, an end face of the optical fiber 5 almost close to the mirror surface was obtained.
  • the film insertion groove 1 is formed simultaneously with the cutting of the optical fiber 5, so that the optical fiber for the incident light and the optical fiber for the outgoing light are Optical axis adjustment is not required, and manufacturing time can be reduced.
  • the multilayer filter 2 is a band-pass filter, a gain flattening filter used for an optical amplifier, or the like, and it is necessary to prevent reflection of light on the surface of the multilayer filter 2,
  • the fiber 5 and the filter insertion groove 1 are formed so as to cross at a certain angle. Although it depends on the wavelength of the light used, the crossing angle is preferably in the range of 5 to 10 degrees.
  • an optical adhesive 6 is applied to the entire surface of the flat substrate 7, and the cover 3 is attached to the end face of the filter insertion groove 1.
  • the inside of the filter insertion groove 1 formed in the previous step is also filled with the optical adhesive 6.
  • the multilayer filter 2 is inserted into the filter insertion groove 1 filled with the optical adhesive 6.
  • the end face of one of the force pars 3 is mounted along the side face of the filter insertion groove 1 so that the multilayer filter to be inserted is inserted.
  • the size of the multilayer filter 2 is set so that the upper part of the inserted multilayer filter 2 always projects from the surface of the flat substrate 7.
  • the amount of protrusion of the multilayer filter 2 is preferably at least 2 of the thickness of the cover 3, and more preferably at least the thickness of the force par 3. In FIG. 3, the amount by which the upper part of the multilayer filter 2 projects from the surface of the flat substrate 7 is equal to or greater than the thickness of the force filter 3, and the upper part of the multilayer filter 2 projects from the surface of the cover 3. It has become.
  • the force par 4 is moved from the opposite side of the cover 3 with respect to the multilayer filter 2 so that the multilayer filter inserted into the filter insertion groove 1 is formed.
  • Teach Ruta 2 If one surface of the multilayer filter 2 is along the side surfaces of the cover 3 and the filter insertion groove 1, it is advantageous to prevent the multilayer filter 2 from cracking when it is sandwiched and fixed by the other cover 4. The portion to be sandwiched is the protruding portion of the multilayer filter 2. If the multilayer filter 2 is warped, the protruding amount is increased and the area to be sandwiched by the covers 1, 3 and 4 is reduced. Correction is also possible.
  • V-grooves may be formed on the surfaces of the force pars 3 and 4. The angle and depth of these V-grooves are appropriately set according to the amount of protrusion of the multilayer filter 2.
  • the optical adhesive 6 is cured by irradiating ultraviolet rays 11 from one or both sides of the covers 3, 4 and the flat substrate 7, as shown in FIG.
  • an optical adhesive according to the purpose is used.
  • an ultraviolet curable acrylic resin epoxy resin can be used.
  • the present invention is not limited to photocuring, and a thermosetting adhesive may be used.
  • a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the optical fiber 5 to be mounted and fixed in a later step is desirable.
  • FIG. 4 shows a manufacturing method when the optical path 5 is an optical waveguide.
  • FIGS. 4A to 4F are those in which an optical waveguide is formed directly on the planar substrate 7 and is used as the optical path 5. Yes, the fabrication of the optical waveguide followed the usual method.
  • the filter insertion groove 1 is formed at the same time when the optical waveguides 1 and 2 are cut, the light guide for incident light is used.
  • the adjustment of the optical axis between the waveguide and the optical waveguide for the emitted light is eliminated, and the production time can be reduced because the formation of the filter insertion groove 1 and the cutting of the optical waveguide 12 are performed simultaneously.
  • the multilayer filter 2 includes a band-pass filter and a gain flattening filter of an optical amplifier, but various optical filters are applicable.
  • the multilayer filter 2 is, for example, there is one on a resin substrate such as a glass Ya polyimide laminated multiple dielectric thin films, such as S i 0 2 and T a 2 0 5, each of the wood charge limitation It is not something to be done.
  • a resin substrate such as a glass Ya polyimide laminated multiple dielectric thin films, such as S i 0 2 and T a 2 0 5, each of the wood charge limitation It is not something to be done.
  • Figures 5A to 5G show filter insertion groove 1, multilayer filter 2, force par 3 bonded to a flat substrate, cover 4 for holding multilayer filter 2, optical fiber 5 as optical path, optical bonding It shows a precise V-groove 10 and ultraviolet rays 11 formed on the surface of the agent 6, the planar substrate 7, and the planar substrate 7.
  • a precise V-groove 10 is formed on the surface of the flat substrate 7 as a first step.
  • the material of the planar substrate 7 is preferably a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the optical fiber 5 to be mounted and fixed in a later step.
  • a filter insertion groove 1 is provided as a second step, and the optical fiber 5 is mounted and fixed in a precise V groove 10 formed on the surface of the flat substrate 7. At this time, the optical fiber 5 may be mounted first, and then the filter insertion groove 1 may be formed. The optical fiber 5 may be cut while forming the filter insertion groove 1.
  • the cut surface of the optical fiber 5 is effective in reducing the coupling loss between the optical fibers 5 by performing a mirror surface treatment.
  • care must be taken in the cutting conditions.
  • the abrasive grain size used is small because the end face of the optical fiber 5 after cutting is as close to the mirror surface as possible Should be selected.
  • a diamond grindstone is used.
  • the end face of the optical fiber 5 almost close to the mirror surface was obtained by selecting the number of diamond abrasive grains of # 300 or more. It is desirable that the optical fiber 5 to be mounted and fixed is a clad portion after removing a coating such as resin in consideration of the mounting accuracy.
  • the spot size at the end face of the optical fiber 5 can be enlarged, and transmission loss and coupling loss between the optical fibers 5 can be reduced.
  • the filter insertion groove 1 can be formed by, for example, grinding using a grindstone made of c-BN (cubic boron nitride) or diamond formed into a groove shape. Alternatively, powder processing such as blasting can be used. Further, when silicon is used as the material of the planar substrate, the grooves may be formed by wet etching or dry etching. When the cross-sectional shape of the filter insertion groove 1 described in the first embodiment is processed into an irregular shape, it is advantageous to form a grindstone because the degree of freedom of the shape is high.
  • an optical adhesive 6 is applied to the entire surface of the flat substrate 7, and the cover 3 is attached to the end face of the filter insertion groove 1.
  • the inside of the filter insertion groove 1 formed in the previous step is also filled with the optical adhesive 6.
  • the cover 3 may have a V-shaped groove. Also, the angle and depth of the V-groove 10 are set so that the mounted and fixed optical fiber 5 protrudes from the surface of the flat substrate 7. This facilitates positioning of the cover 3 using the protruding optical fiber 5 as a guide rail.
  • the multilayer filter 2 to be inserted in the next step is mounted and fixed along one side surface of the filter insertion groove 1. This is advantageous for preventing the multilayer filter 2 from cracking when it is fixed with the other cover 4.
  • a film filled with the optical adhesive 6 is formed. Insert the multilayer filter 2 into the groove 1. At this time, the size of the multilayer filter 2 is set such that the upper part of the inserted multilayer filter 2 always projects from the surface of the flat substrate 7.
  • the amount of protrusion of the multilayer filter 2 is preferably at least / or more of the thickness of the cover 3, and more preferably at least the thickness of the force par 3. In FIG. 3, the amount by which the upper part of the multilayer filter 2 protrudes from the surface of the flat substrate 7 is equal to or greater than the thickness of the cover 3, and the upper part of the multilayer filter 2 protrudes from the surface of the force filter 3. It is supposed to.
  • the optical fiber 5 is provided so that the precise V-groove 10 formed on the surface of the planar substrate 7 is guided along the guide rail. At this time, since the end face of the optical fiber 5 can be brought into contact with the surface of the inserted multilayer filter 2, the transmission loss and the coupling loss between the optical fibers 5 can be further reduced.
  • the force par 4 is moved from the side opposite to the force par 3, and the multilayer filter 2 inserted into the filter insertion groove 1 is pressed and fixed.
  • the part to be pressed and fixed becomes the protruding part of the multilayer filter 2, but if the multilayer filter 2 is warped, increase the protruding amount and widen the area sandwiched by the force pars 3, 4. This also makes it possible to correct warpage.
  • the elastic modulus is large, which is effective in preventing cracks due to stress.
  • V-grooves may be formed on the surfaces of the covers 3 and 4. In this case, the angle and the depth are appropriately set according to the amount of projection of the optical fiber 5.
  • a seventh step as shown in FIG. 5G, light such as ultraviolet rays is irradiated from one or both sides of the covers 3 and 4 and the flat substrate 7 or is cured by applying heat to complete the process. It is desirable that the flat substrate 7 and the power members 3 and 4 have a light transmitting property in consideration of using a photocurable adhesive for fixing.
  • Step 2 can be carried out without separation It is easy to control production.
  • a precise V-groove 10 is formed on the surface of the flat substrate 7.
  • a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the optical fiber 5 to be mounted and fixed in a later step is desirable.
  • the optical fiber 5 is mounted and fixed on the flat substrate 7 as shown in FIG. 6B, and the cover 3 is attached. It is more desirable that the mounting portion of the optical fiber 5 be a clad portion from which the coating is removed in consideration of mounting accuracy.
  • the angle and depth of the V-groove 10 are set so that the optical fiber 5 mounted and fixed protrudes from the surface of the flat substrate. This facilitates the positioning of the cover 3 using the protruding optical fiber 5 as a guide rail. Further, by using a core-type enlarged fiber for the optical fiber 5, the spot size at the end face of the optical fiber 5 can be enlarged, and transmission loss and coupling loss between the optical fibers 5 can be reduced.
  • the cover 3 may be fixed by irradiating light such as ultraviolet rays from one or both sides of the cover 3 and the planar substrate 7 or by curing by applying heat.
  • a light-curable optical adhesive is used, and light is applied to the optical adhesive to harden it. It is desirable that the flat substrate 7 and the force member 3 have a light transmitting property in consideration of using a photocurable adhesive for fixing.
  • a filter insertion groove 1 is formed on the surface of the flat substrate 7 on which the optical fiber 5 is mounted and fixed so as to intersect the optical fiber 5.
  • the filter insertion groove 1 is formed so as to intersect the largest part of the core-enlarged portion.
  • the filter insertion groove 1 can be formed by, for example, grinding using a grindstone made of c-BN (cubic boron nitride) or diamond formed into a groove shape. Alternatively, powder processing such as plast can be used. Further, when silicon is used as the material of the planar substrate, the grooves may be formed by wet etching or dry etching.
  • the cross-sectional shape of the filter insertion groove 1 is processed into an irregular shape. In this case, it is more advantageous to form a munition with a higher degree of freedom in shape. Furthermore, since the formation of the filter insertion groove 1 and the division of the optical fiber 5 are performed simultaneously, the surface roughness of the cut and divided end surface of the optical fiber 5 is improved. It is desirable to be as small as possible.
  • the filter insertion groove 1 was formed by using a diamond grindstone. However, by selecting the number of diamond abrasive grains of # 300 or more, the end face of the optical fiber 5 almost close to the mirror surface was obtained. Note that the filter insertion groove 1 may be formed in accordance with the end face of the force par 3, but a part of the cover 3 may be cut while forming the filter insertion groove 1.
  • the filter insertion groove 1 is formed simultaneously with the cutting of the optical fiber 5, so that the optical fiber for the incident light and the optical fiber for the outgoing light are Optical axis adjustment is not required, and manufacturing time can be reduced. Further, when the cover 3 is cut at the same time, it is not necessary to align the force pad 3 with the end face of the filter insertion groove 1, so that the time can be significantly reduced.
  • FIG. 6D an optical adhesive 6 is applied to the entire surface of the flat substrate 7.
  • the inside of the filter insertion groove 1 formed in the previous step is also filled with the optical adhesive 6.
  • the coupling loss between the optical fibers can be reduced.
  • FIGS. 6E and 6F are the same as the manufacturing method shown in FIG. In the above, the case where the optical path 5 is an optical fiber has been described as an example, but the same applies to other optical paths such as various optical waveguides.
  • FIGS. 7A to 7F show a manufacturing method when the optical path 5 is an optical waveguide. Is shown.
  • the steps in FIGS. 7A to 7F are the same as the steps shown in FIG. 6 in which the optical fiber 5 is replaced by the optical waveguide 12, and thus the description thereof is omitted here.
  • the manufacturing method shown in FIGS. In the first step, as shown in FIG. 8A, a precise V-groove 10 is formed on the surface of the flat substrate 7.
  • the material of the planar substrate 7 is desirably a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the optical fiber 5 to be mounted and fixed in a later step.
  • the optical fiber 5 is mounted on the flat substrate 7 as shown in FIG. Fix and attach cover 3. It is more desirable that the mounting portion of the optical fiber 5 be a clad portion from which the coating is removed in consideration of mounting accuracy. Further, the angle and the depth of the V-groove 10 are set so that the optical fiber 5 mounted and fixed protrudes from the surface of the flat substrate 7. This facilitates the positioning of the force par 3 using the protruding optical fiber 5 as a guide rail. Further, by using a core-expanded fiber for the optical fiber 5, the spot size at the end face of the optical fiber 5 can be enlarged, and transmission loss and coupling loss between the optical fibers 5 can be reduced.
  • the cover 3 may be fixed by irradiating light such as ultraviolet rays from one or both sides of the force par 3 and the flat substrate 7, or by curing by applying heat.
  • a photo-curing type optical adhesive is used, and is irradiated with light to be cured. It is desirable that the flat substrate 7 and the force par 3 have a light transmitting property in consideration of using a photocurable adhesive for fixing.
  • a filter insertion groove 1 is formed on the surface of the flat substrate 7 on which the optical fiber 5 is mounted and fixed so as to intersect with the optical fiber 5.
  • the filter insertion groove 1 should be formed so as to intersect the largest part of the enlarged core.
  • the filter insertion groove 1 can be formed by, for example, grinding using a grindstone made of c-BN (cubic boron nitride) or diamond in a groove shape. Alternatively, powder processing such as blasting can be used. Further, when silicon is used as the material of the planar substrate, the grooves may be formed by wet etching and dry etching.
  • the cross-sectional shape of the filter insertion groove 1 when the cross-sectional shape of the filter insertion groove 1 is processed into an irregular shape, it is advantageous to form a grindstone because the degree of freedom of the shape is increased.
  • the optical fiber 5 may be cut at the same time when the filter insertion groove 1 is formed. When the optical fiber 5 is cut at the same time, the alignment between the end face of the optical fiber 5 and the filter insertion groove 1 is abolished, and the manufacturing time can be reduced.
  • the filter insertion groove 1 is formed by machining in order to improve the surface roughness of the cut end face of the optical fiber 5, it is desirable to use the smallest possible abrasive grains.
  • the present invention uses a diamond grindstone and filters Although the insertion groove 1 was formed, the end face of the optical fiber 5 almost close to the mirror surface was obtained by selecting the number of diamond grains of # 300 or more.
  • the filter insertion groove 1 may be formed in accordance with the end face of the cover 3, but a part of the force pad 3 may be cut while forming the filter insertion groove 1. When the force par 3 is cut at the same time, there is no need to align the cover 3 with the end face of the filter insertion groove 1, and the manufacturing time can be reduced.
  • an optical adhesive 6 is applied to the surface of the flat substrate 7, and the multilayer filter 2 is inserted.
  • the inside of the filter insertion groove 1 formed in the previous step is also filled with the optical adhesive 6.
  • the use of the optical adhesive 6 having a refractive index equivalent to that of the core material of the optical fiber 5 to be used can reduce the coupling loss between the optical fibers.
  • FIGS. 8E to 8G are the same as the manufacturing method shown in FIG. INDUSTRIAL APPLICABILITY
  • a multilayer filter is inserted into a flat substrate having an optical path, a filter insertion groove, and a cover, and the multilayer filter is fixed by the other cover.
  • the conventional optical axis adjustment can be abolished, and as a result, it has the effect of improving workability, and at the same time, securely fixes and mounts the multilayer filter without depending on the warpage of the multilayer filter. It has an effect of providing a structure of an optical filter module and a bonding method that can be performed.

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Description

明細書
光 -ールおよびその製造方法
技術分野
本発明は、 各種多層膜 光ファイバおよぴ光導波路に組み込み一体化 した光通信用の光 ールぉょぴその製造方法に関するものである。 背景技術
各種多層膜フィルタを光フアイバぉよぴ光導波路に組み込み一体化させたモジ ユールを作製する従来の方法を、 図 9を用いて説明する。 先ず、 金属筐体 2 3へ 光ファイバ 2 0を仮固定し、 次に光ファイバ 2 0から拡散する光を集光するため の集光用レンズ 2 1および多層膜フィルタ 2 2を実装する。 その後に、 入射側の 光ファイバ 2 0 aから光信号を入射し、 出射側の光ファイバ 2 0 bからの光信号 をパワーメータ等で測定し、 光信号が最大となるように光軸を調整する。 調整さ れた状態で、 集光レンズ 2 1、 多層膜フィルタ 2 2を金属筐体 2 3にかしめて固 定していた。
従って、 従来の多層膜フィルタ 2 2を光通路に一体ィヒさせたモジュールを作製 する場合に必要となる光軸調整箇所を挙げると、 （1 ) 入射側の光ファイバ 2 0 aと集光用レンズ 2 1との光軸調整、 （2 ) 集光用レンズ 2 1と多層膜フィルタ 2 2との光軸調整、 （3 ) 多層膜フィルタ 2 2と集光用レンズ 2 1 との光軸調整、 ( 4 ) 集光用レンズと出射側の光ファイバ 2 0 bとの光軸調整と、 4個所にも及 ぴ、 作業性が悪いという問題があった。
発明の開示
この問題を解決するために、 本発明の光フィルタモジュールは、 平面基板と、 前記平面基板上に形成された光通路と、 前記平面基板上に前記光通路と交差して 設けられるフィルタ挿入溝と、 前記フィルタ挿入溝に挿入され前記光通路を分断 して配される多層膜フィルタと、 前記多層膜フィルタを挟持して前記平面基板上 に配置される一対のカバーとを有する。 本発明により、 光軸調整工程を省略する ことができ、 高い作業性が得られると同時に、 多層膜フィル夕に反りがあっても 多層膜フィルタを確実に固着、 実装できる。 図面の簡単な説明 図 1 Aは、 本発明の実施の形態 1による光フィルタモジュールの構造の一例を 示す上面図。
図 1 Bは、 本発明の実施の形態 1による光フィル夕モジュールの側面図。 図 1 Cは、 本発明の実施の形態 1による光フィルタモジュールの断面図 図 2 A〜図 2 Dは、 本発明の実施の形態 1による光フィルタモジュールの構造 におけるフィル夕挿入溝形状の一例を示す説明図。
図 3 A〜図 3 Gは、 本発明の実施の形態 2による光フィルタモジュ一ル製造方 法の説明図。
図 4 A〜図 4 Fは、 本発明の実施の形態 2による光フィルタモジュール製造方 法の説明図。
図 5 A〜図 5 Gは、 本発明の実施の形態 3による光フィル夕モジュール製造方 法の説明図。
図 6 A〜図 6 Fは、 本発明の実施の形態 3による光フィルタモジュール製造方 法の説明図。
図 7 A〜図 7 Fは、 本発明の実施の形態 3による光フィルタモジュール製造方 法の説明図。
図 8 A〜図 8 Gは、 本発明の実施の形態 3による光フィルタモジュール製造方 法の説明図
図 9は、 従来の光フィルタモジュール構造の一例を示す断面図。 発明を実施するための最良の形態
本発明の光： .ールぉよびその製造方法にっレ、て、 実施の形態を用 いて説明する。
(実施の形態 1 )
以下に本発明の光フィルタモジュールについて、 図 1 A〜Cおよび図 2 A〜D を用いて具体的に説明する。
図 1 Aは本発明による 2心光フィルタモジュールの上面図を示しており、 1 B はその側面図、 1 Cはその断面図を示している。 図 1には、 多層膜フィルタのフ ィルタ挿入溝 1、 多層膜フィルタ 2、 平面基板に結合させたカバー 3、 多層膜フ ィルタ 2を押さえつけるための力パー 4、 光通路 5、 光学接着剤 6、 平面基板 7 をそれぞれ示している。
多層膜フィルタ 2は、 例えばガラスやポリイミ ドなどの樹脂基板上に S i 02 や T a 205などの誘電体薄膜を多数積層したものである。 カバー 3、 力パー 4お よび平面基板 7は例えばガラスやシリコンなどを材料とするものであり、 光通路 5と線膨張係数は近い材料が望ましいが、 その固定に樹脂系の接着剤を用いる場 合、 接着剤の弾性で線膨張係数差による応力を緩和することは可能である。 また、 接着剤に光硬化性材料を用いる場合は光を通過させる性質の材料が望ましい。 光学接着剤 6は、 光通路端面からの光の分散を防止するため、 光通路 5に用い る材料と同等の屈折率を有するものを選択するほうがよい。 例えば光通路 5に石 英ガラス系材料を用いる場合は、 光学接着剤の屈折率も石英ガラスの屈折率 1 . 4 5にできる限り近いものを選択するほうがよい。 実施の形態 1では、 光フアイ バを光通路 5として用いる。 平面基板 7には光ファイバ 5を実装、 固定するため の V溝 1 0を形成する。 V溝 1 0の深さおょぴ角度を所定の値に形成することに より上下に配置した力パー 3およぴ平面基板 7により光ファイノ 5を挟持し、 光 ファイバ 5の位置ずれなしに実装が可能である。
なお、 この V溝 1 0はカバー 3およびカバー 4側に形成されていてもよレ、。 V 溝 1 0の先端角を 、 実装する光ファイバの半径を r 、 V溝 1 0の深さを dとす ると、
d = r / s i n ( a / 2 ) に設定することにより光ファイバ 5の中心がカバー 3および平面基板 7のちようど表面に位置することになる。 光通路 5としてクラ ッド径カ 1 2 5 // mの光ファイバを用いる場合、 V溝 1 0の先端角度を 9 0度と すると V溝 1 0の深さを約 1 8 0 /i mに加工すれば良い。 このように設計するこ とにより光ファイバ 5は、 カバー 3， 4および平面基板 7に挟持されて確実に固 定される。
また、 カバー 3， 4に形成される V溝と平面基板 7に形成される V溝 1 0との 深さや角度は同一形状である必要は無く、 平面基板 7の V溝 1 0に光ファイバを 実装したときの平面基板 7の ¾ からの光ファイバの突出量以上に、 挟持する一 方の平面基板 7に形成する V溝の角度および深さを設定することにより確実に力 パー 3， 4および平面基板 7により光ファイバを実装、 固定が可能となる。 すな わち、 光ファイバが平面基板 7の表面から突出する場合は、 平面基板 7に形成さ れる V溝 1 0とカバーに形成した溝とで光ファイバを挟持することになる。 また、 平面基板 7に形成するフィルタ揷入溝 1は光フアイパからなる光通路 5に対し所 定の角度 Θの傾きをもって形成する。 これは多層膜フィルタ 2へ光通路 5から入 射する光の反射を防止する必要がある場合に形成するものである。 例えば多層膜 フィルタ 2がバンドパスフィルタや、 光ァンプに用いられるゲイン平坦化フィル タなどの場合に形成する。 このとき、 導波させる光の波長に依存するがシングル モードファイバ （S M F ) で波長 1 . 4 8 ^u mの光を導波させる場合、 傾斜角 Θ は 5〜 1 0度程度が望ましい。
また、 光ファイバの光を閉じ込め導波させるコア部を一部拡大させたコア拡大 ファイバを用いることにより、 光ファイバと多層膜フィルタ 2との結合損失をさ らに低減することも可能である。
本発明での光フィルタモジュールは光通路 5に交差するようにフィルタ揷入溝 1 を形成し、 多層膜フィルタ 2を挿入する構造である。 そのため光ファイバの経路 がフィルタ揷入溝 1で分断されることになり、 多層膜フィルタ 2を介して光ファ ィバの端面間にフィルタ揷入溝 1の幅のギヤップ Gが存在することになる。 光フ アイパの端面での光のスポットサイズ wが同一の場合、 ギャップ長 Gを介した光 ファイバ端面間の光電場の電力透過係数 Tgは、 多層膜フィルタ 2の屈折率を n とすると、 式 （1) で表される。 なお、 λは波長を示す。
T g = {1 + (1 XGZ ( 2 X π X n X w2) ) 2} 一1 (式 1 ) 式 （1) から、 Tgは、 波長; Iあるいはギャップ長 Gが'増加すると小さくなり、 —方、 スポットサイズ wが増加すると 1に近づくことがわかる。 従って、 フィル タ揷入溝 1の壁面に露出している光ファイバ端面のスポットサイズ wが大きいほ ど、 透過係数が大きくなり透過損失の低減に有利となる。
コア拡大ファイバとしては各種の方式が提案されているが、 その代表的なものに TEC (Th e rma l 1 y Ex p a n d e d Co r e) ファイバがある。 このファイバはクラッド部分の一部を加熱することによりコア部の屈折率を制御 する G e〇2などのドープ元素をクラッドの一部まで拡散させることにより実質 的にコア径を拡大させた特殊なファイバである。 このファイバを用いることによ りファイバ端面からの光のスポットサイズを大きくすることが可能である。 この コア拡大ファイバを本発明の光フィルタモジュールとして用いる場合、 光通路 5 においてコア拡大部分の最大部分を交差するようにフィルタ揷入溝 1を加工、 形 成する。
フィルタ揷入溝 1の形状は図 2 B， 2 C, 2Dに示すいろいろな形状が考えら れる。 いずれの場合もフィルタ揷入溝 1の底部において一方の溝壁側が浅く、 他 方の溝壁側が深くなる形状としている。 図 2 Bはフィルタ挿入溝 1の一方の角度 Θ 1をもって傾斜した溝壁側に対して、 他方の溝壁側が下部平面基板の表面まで 一定の角度 Θ2をもっている場合であり、 図 2 Cはフィルタ挿入溝 1の底部に一 部平坦部を形成したものである。 また、 図 2Dはフィルタ挿入溝 1の底部の一部 に平坦部を形成し、 かつ一方の溝壁側が上部に垂直部と底部のテーパ部 （角度 Θ 4 ) をもつように形成したものである。
これらのフィルタ揷入溝 1は、 例えば予め溝形状にその先端を成形したダイヤ モンド砥石を用いて形成する。 すなわちダイヤモンド砥石の先端形状を溝形状に 転写することにより形成するため、 加工後の溝形状はダイャモンド砥石の成形精 度に大きく依存することになる。 砥石幅が 0 . 1 mm以下となる場合、 使用でき るダイャモンド粒子径の制約上加工が難しくなるが、 砥石幅が 0 . 1 mmを超え る場合は比較的形状加工が容易である。
フィルタ挿入溝 1を図 2 B〜Dに示すように一方の壁側面の傾斜角と他方の壁 側面の傾斜角が異なる異形に加工する理由は、 多層膜フィルタ 2を挿入したのち 多層膜フィルタ 2の傾斜を防止するためである。 また以下に説明する製造方法に おいて先に実装したカバー 3の端面を基準面としてフィルタ揷入溝 1を形成する 場合、 加工用のダイヤモンド砥石を基準面である平面基板 7側に加工途中で押し 付ける方向に力が働くため、 ダイャモンド砥石の蛇行によるフィルタ揷入溝 1の 加工精度劣化を防止するためである。 以上、 光ファイバが 2本の場合の一例で説 明したが、 ファイバが 3本以上の場合や、 ファイバアレイの場合でも同様である。 また、 光通路 5が光ファイバの場合を例に説明したが、 各種光導波路などの他 の光通路においても同様である。 を例に説明したが、 波長合分波器などの他のモジュールとしても適用可能である。
さらに、 多層膜フィルタ 2として、 ガラスやポリイミドなどの樹脂基板上に
S i〇2や T a 2〇5などの誘電体薄膜を多数積層したものを用いて説明したが、 そ れぞれの材料はこれに限定されるものではない。
(実施の形態 2 )
次に図 3および図 4を用いて本発明による光フィルタモジュールの製造方法を 説明する。
図 3には、 フィルタ挿入溝 1、 多層膜フィルタ 2、 平面基板に結合させたカバ 一 3、 多層膜フィルタ 2を押さえつけるためのカパ一 4、 光通路としての光ファ ィパ 5、 光学接着剤 6、 平面基板 7、 平面基板 7の表面に形成した精密 V溝 1 0、 紫外線 1 1を示している。
本発明の光フィルタモジュールの製造方法は、 第一の工程では図 3 Aに示すよ うに、 平面基板 7の表面に精密な V溝 1 0を形成する。
次の第 2の工程では、 図 3 Bに示すように平面基板 7に光ファイバ 5を実装、 固定する。 光ファイバ 5の実装部分は実装精度を考慮して被覆を除去したクラッ ド部にすることがより望ましい。 また、 実装固定した光ファイバ 5が平面基板 7 の表面より突出するように、 予め、 V溝 1 0の角度や深さを設定する。 こうする ことにより、 突出した光ファイバ 5をガイドレールとして力パー 3の位置決めが 容易となる。
また、 光ファイバ 5としてコア拡大ファイバを使用することにより、 光ファイバ 5の端面のスポットサイズを拡大し、 光ファイバ 5間の透過損失や結合損失を低 減することができる。
次に第 3の工程として図 3 Cに示すように、 光ファイバ 5が実装固定された平 面基板 7の表面に光ファイバ 5と交差するようにフィルタ挿入溝 1を形成する。 なお、 光ファイバ 5にコア拡大ファイバを用いる場合、 フィルム揷入溝 1はコア 拡大部の最大部を交差するように形成する。 フィルタ揷入溝 1は例えば溝形状に 成形した c— B N (立方晶窒化硼素） やダイャモンドを砥粒とした砥石を用いて 研削加工により形成できる。 あるいはブラストなどの粉体加工も利用できる。 さ らに、 平面基板の材料としてシリコンを用いる場合には、 ウエットエッチングや ドライエッチングにより溝を形成してもよい。
実施の形態 1で説明したように、 フィルタ揷入溝 1の断面形状を異形に加工する 場合、 砥石を成形するほうが形状の自由度が高く有利である。 さらに、 フィルタ 揷入溝 1の形成と光ファイバ 5の分割を同時に行うため、 切断、 分割された光フ アイバ 5の端面の表面粗さを向上するためには、 機械加工で形成する場合、 使用 石氐粒は可能な限り小さいものが望ましい。 本発明ではダイヤモンド砥石を使用し、 フィルタ揷入溝 1を形成したが、 ダイャモンド砲粒の番手を # 3 0 0 0以上を選 択することによりほぼ鏡面に近い光ファイバ 5の端面を得た。
上記の工程は、 平面基板 7に光ファイバ 5を実装、 固定した後、 光ファイバ 5 の切断と同時にフィルム挿入溝 1を形成するため、 入射光用の光ファイバと出射 光用の光ファイバとの光軸調整が不要となり、 製造時間が短縮できる。
また、 多層膜フィルタ 2がバンドパスフィルタや、 光アンプに用いるゲイン平 坦ィ匕フィルタなどであって、 多層膜フィルタ 2の表面での光の反射を防止する必 要がある場合には、 光ファイバ 5とフィルタ挿入溝 1とは一定の角度を持って交 差するように形成する。 使用する光の波長に依存するが、 この交差角度は 5〜1 0度の範囲が好ましい。
次に第 4の工程として図 3 Dに示すように、 平面基板 7の表面に光学接着剤 6 を全面に塗布し、 さらにカバー 3をフィルタ揷入溝 1の端面にあわせて取付ける。 このとき、 前工程で形成したフィルタ挿入溝 1の内部にも光学接着剤 6が充填さ れるようにする。 光学接着剤 6として、 使用する光ファイバ 5のコア材料の屈折 率と同等の屈折率のものを用いることによりファイバ間の結合損失を低減可能で ある。
次に第 5の工程として図 3 Eに示すように、 光学接着剤 6が充填されたフィル タ揷入溝 1に多層膜フィルタ 2を揷入する。 このとき、 一方の力パー 3の端面を フィルタ挿入溝 1の側面に沿って実装することにより、 揷入する多層膜フィルタ
2をフィルタ揷入溝 1の一方の側面に沿わせて実装固定することが可能である。 また、 必ず挿入した多層膜フィルタ 2の上部が平面基板 7の表面から突出するよ うに多層膜フィルタ 2の大きさを設定する。 多層膜フィルタ 2の突出量は少なく ともカバー 3の厚みの 1 / 2以上が望ましく、 力パー 3の厚み以上であることが さらに望ましい。 なお、 図 3では、 多層膜フィルタ 2の上部が平面基板 7の表面 から突出する量は、 力パー 3の厚み以上となっており、 多層膜フィルタ 2の上部 はカバー 3の表面よりも突出するようになっている。
次に第 6の工程として図 3 Fに示すように、 多層膜フィルタ 2に対してカバー 3の反対側から力パー 4を移動させ、 フィルタ揷入溝 1に挿入された多層膜フィ ルタ 2を教示する。 多層膜フィルタ 2の片面が、 カバー 3およびフィルタ揷入溝 1の側面に沿っていれば、 もう一方のカバー 4で挟持して固定する場合の多層膜 フィルタ 2の割れ防止に有利である。 挟持する部分は多層膜フィルタ 2の突出部 分となるが、 多層膜フィルタ 2に反りが生じている場合、 突出量を長くし、 カバ 一 3， 4で挟持する面積を広くすることにより反りの矯正も可能となる。 また、 多層膜フィルタ 2の形成基板にガラス等を用いれば弾性係数が大きいため応力に よる割れなどの防止に効果的である。 なお、 力パー 3， 4の表面に V溝を形成し てもよい。 これらの V溝の角度および深さは、 多層膜フィルタ 2の突出量により 適宜設定する。 力パー 3， 4の表面に V溝を形成した場合、 光ファイバ 5をガイ ドレールとしてカバー 3， 4を取付けるのが容易になるという効果がある。 最後に第 7の工程として図 3 Gに示すように、 カバー 3， 4および平面基板 7 の片側あるいは両側より紫外線 1 1を照射して光学接着剤 6を硬化させて完成す る。 このとき、 製造時間の短縮ィヒには光を用いる方法が有利であり、 目的に応じ た光学接着剤を用いる。 光学接着剤としては、 紫外線硬化型のアクリル樹脂ゃェ ポキシ樹脂を用いることが出来る。 但し、 本発明は光硬化に限定されるわけでは なく、 熱硬化形の接着剤を用いても良い。
カバー 3， 4および平面基板 7の材料としては後の工程で実装、 固定する光フ アイバ 5と同等の線膨張係数を有する材料が望ましく、 さらにカバー 3， 4およ び平面基板 7の固着に光硬化性接着剤を用いることを考慮して光透過' I"生を有する ことが望ましい。
以上は、 光通過 5が光ファイバの場合を例にしたが、 各種光導波路などの他 の光通路においても同様であり、 光通路 5が光導波路の場合の製造方法を図 4に 示している。
図 3に示す工程で光通路 5として光ファイバを用いたのに対し、 図 4 A〜Fの 工程は、 平面基板 7上に直接、 光導波路を作り込んでこれを光通路 5としたもの であり、 光導波路の作製は通常行われる方法に従った。
光導波路 1 2の切断と同時にフィルタ挿入溝 1を形成するため、 入射光用の光導 波路と出射光用の光導波路との光軸調整が廃止され、 さらにフィルタ揷入溝 1の 形成と光導波路 1 2の切断を同時に行うため製造時間が短縮できる。
なお、 図 3または図 4において多層膜フィルタ 2としてはパンドパスフィルタ や光アンプのゲイン平坦化フィルタがあるが、 各種の光学フィルタが適用可能で ある。
さらに、 多層膜フィルタ 2は、 例えばガラスゃポリイミドなどの樹脂基板上に S i 02や T a 205などの誘電体薄膜を多数積層したものがあるが、 それぞれの材 料はこれに限定されるものではない。
(実施の形態 3 )
次に図 5〜図 8を用いて本発明による光フィルタモジュールの製造方法の実施 の形態 3を説明する。
図 5 A〜Gには、 フィルタ揷入溝 1、 多層膜フィルタ 2、 平面基板に結合させ た力パー 3、 多層膜フィルタ 2を押さえつけるためのカバー 4、 光通路としての 光ファイバ 5、 光学接着剤 6、 平面基板 7、 平面基板 7の表面に形成した精密な V溝 1 0、 紫外線 1 1を示している。
本発明による光フィルタモジュールの製造方法は、 第 1の工程として図 5 Aに 示すように、 平面基板 7の表面に精密な V溝 1 0を形成する。 このとき、 平面基 板 7の材料としては後の工程で実装、 固定する光ファイバ 5と同等の線膨張係数 を有する材料が望ましい。
次に第 2の工程として図 5 Bに示すように、 フィルタ挿入溝 1を設け、 平面基 板 7の表面に形成した精密な V溝 1 0に光ファイバ 5を実装、 固定する。 このと き、 光ファイバ 5を先に実装し、 その後フィルタ揷入溝 1を形成してもよい。 ま た、 フィルタ挿入溝 1を形成しながら光ファイバ 5を切断してもよい。
また、 光ファイバ 5の切断面は鏡面処理を行うことにより光ファイバ 5間の結合 損失の低減に有効である。 切断面はそのままで使用する場合、 その切断条件には 留意が必要である。 ダイアモンド砥石などを用いて切断する場合、 切断後の光フ アイパ 5の端面を可能な限り鏡面に近づけるため、 使用する砥粒径は小さいもの を選択するべきである。 本発明ではダイヤモンド砥石を使用し、 フィルタ挿入溝
1を形成したが、 ダイヤモンド砥粒の番手を # 3 0 0 0以上を選択することによ りほぼ鏡面に近い光ファイバ 5の端面を得た。 なお、 実装固定する光ファイバ 5 はその実装精度を考慮して樹脂などの被覆を除去した後のクラッド部であること が望ましい。
また、 光ファイバ 5としてコア拡大ファイバを使用することにより、 光ファイバ 5の端面のスポットサイズを拡大し、 光ファイバ 5間の透過損失や結合損失を低 減することができる。
フィルタ挿入溝 1は例えば溝形状に成形した c— B N (立方晶窒化硼素） やダイ ャモンドを砥粒とした砥石を用いて研削加工により形成できる。 あるいはブラス トなどの粉体加工も利用できる。 さらに、 平面基板の材料としてシリコンを用い る場合には、 ゥエツトエッチングやドライエッチングにより溝を形成してもよい。 実施の形態 1で説明したフィルタ揷入溝 1の断面形状を異形に加工する場合、 砥 石を成形するほうが形状の自由度が高く有利である。
次に第 3の工程として図 5 Cに示すように、 平面基板 7の表面に光学接着剤 6 を全面に塗布し、 さらにカバー 3をフィルタ挿入溝 1の端面にあわせて取付ける。 このとき、 前工程で形成したフィルタ揷入溝 1の内部にも光学接着剤 6が充填さ れるようにする。 光学接着剤 6は、 使用する光ファイバ 5のコア材料の屈折率と 同等のものを用いることによりファイバ間の結合損失の低減が可能である。 なお、 カバー 3には V溝が形成してあってもよい。 また、 実装固定した光ファイバ 5が 平面基板 7の表面より突出するように V溝 1 0の角度や深さを設定する。 こうす ることにより、 突出した光ファイバ 5をガイドレールとしてカバー 3の位置決め が容易となる。 また、 カバ一 3の側面をフィルタ挿入溝 1の側面に沿って形成す ることにより、 次工程で揷入する多層膜フィルタ 2をフィルタ揷入溝 1の一方の 側面に沿わせて実装固定することが可能であり、 もう一方のカバー 4で固定する 場合の多層膜フィルタ 2の割れ防止に有利である。
次に第 4の工程として図 5 Dに示すように、 光学接着剤 6が充填されたフィル タ揷入溝 1に多層膜フィルタ 2を揷入する。 このとき、 必ず挿入した多層膜フィ ルタ 2の上部が平面基板 7の表面より突出するように多層膜フィルタ 2の大きさ を設定する。 多層膜フィルタ 2の突出量は少なくともカバー 3の厚みの 1 / 2以 上が望ましく、 力パー 3の厚み以上であることがさらに望ましレ、。 なお、 図 3で は、 多層膜フィルタ 2の上部が平面基板 7の表面より突出する量は、 カバー 3の 厚み以上となっており、 多層膜フィルタ 2の上部は力パー 3の表面よりも突出す るようになっている。
次に第 5の工程として図 5 Eに示すように、 平面基板 7の表面に形成した精密 な V溝 1 0をガイドレールとして沿わせるようにして光ファイバ 5を設ける。 こ のとき、 挿入した多層膜フィルタ 2の表面に光ファイバ 5の端面を当接すること が可能であるため光ファイバ 5間の透過損失や結合損失をさらに低減することが できる。
次に第 6の工程として図 5 Fに示すように、 力パー 3の向かい側から力パー 4 を移動させ、 フィルタ揷入溝 1に挿入された多層膜フィルタ 2を押し付けて固定 する。 なお、 押し付けて固定する部分は多層膜フィルタ 2の突出部分となるが、 多層膜フィルタ 2に反りが生じている場合、 突出量を長くし、 力パー 3， 4で挟 持する面積を広くすることにより反りの矯正も可能となる。 また、 多層膜フィル タ 2の形成基板にガラス等を用いれば弾性係数が大きいため応力による割れなど の防止に効果的である。 また、 カバー 3， 4の表面に V溝を形成してもよい。 そ の場合の角度および深さは、 光ファイバ 5の突出量により適宜設定する。
最後に第 7の工程として図 5 Gに示すように、 カバー 3 , 4および平面基板 7 の片側あるいは両側より紫外線などの光を照射、 あるいは熱を加え硬化させて完 成する。 平面基板 7および力パー 3， 4は、 固着に光硬化性接着剤を用いること を考慮して光透過性を有することが望ましい。
上記のように本発明の製造方法では、 あらかじめ光ファイバ 5を実装したカバ 一 3を準備しておくことにより、 光学接着剤 6を塗布、 多層膜フィルタ 2の揷入、 カバー 3による多層膜フィルタ 2の固定の工程を分離することなく進めることが でき、 製造管理が容易である。
次に、 図 6に示す製造方法は、 第 1の工程として図 6 Aに示すように、 平面基 板 7の表面に精密な V溝 1 0を形成する。 このとき、 平面基板 7の材料としては 後の工程で実装、 固定する光ファイバ 5と同等の線膨張係数を有する材料が望ま しい。
次に第 2の工程として図 6 Bに示すように平面基板 7に光ファイバ 5を実装、 固定し、 カバー 3を取付ける。 光ファイバ 5の実装部分は実装精度を考慮して被 覆を除去したクラッド部にすることがより望ましい。 また、 実装固定した光ファ ィバ 5が平面基板 Ίの表面より突出するように V溝 1 0の角度や深さを設定する。 こうすることにより、 突出した光ファイバ 5をガイドレールとしてカバー 3の位 置決めが容易となる。 また、 光ファイバ 5をコア形拡大ファイバを使用すること により、 光ファイバ 5の端面のスポットサイズを拡大し、 光ファイバ 5間の透過 損失や結合損失を低減することができる。 なお、 光学接着剤を利用することによ り、 カバー 3および平面基板 7の片側あるいは両側より紫外線などの光を照射、 あるいは熱を加え硬化させてカバー 3を固定してもよい。 本実施の形態では、 光 硬化型の光学接着剤を用い、 これに光照射して硬ィ匕させている。 平面基板 7およ び力パー 3は、 固着に光硬化性接着剤を用いることを考慮して光透過性を有する ことが望ましい。
次に第 3の工程として図 6 Cに示すように、 光ファイバ 5が実装固定された平 面基板 7の表面に光ファイバ 5と交差するようにフィルタ揷入溝 1を形成する。 なお、 光ファイバ 5にコア拡大ファイバを用いる場合、 フィルタ挿入溝 1はコア 拡大部の最大部と交差するように形成する。 フィルタ挿入溝 1は例えば溝形状に 成形した c一 B N (立方晶窒化硼素） やダイャモンドを砥粒とした砥石を用いて 研削加工により形成できる。 あるいはプラストなどの粉体加工も利用できる。 さ らに、 平面基板の材料としてシリコンを用いる場合には、 ウエットエッチングや ドライエッチングにより溝を形成してもよレ、。
実施の形態 1で説明したように、 フィルタ揷入溝 1の断面形状を異形に加工す る場合、 砲石を成形するほうが形状の自由度が高く有利である。 さらに、 フィル タ挿入溝 1の形成と光ファイバ 5の分割を同時に行うため、 切断、 分割された光 ファイバ 5の端面の表面粗さを向上するため、 機械加工で形成する場合、 使用砥 粒は可能な限り小さいものが望ましい。 本発明ではダイヤモンド砥石を使用し、 フィルタ挿入溝 1を形成したが、 ダイヤモンド砥粒の番手を # 3 0 0 0以上を選 択することによりほぼ鏡面に近い光ファイバ 5の端面を得た。 なお、 フィルタ挿 入溝 1は力パー 3の端面にあわせて形成してもよいが、 フィルタ揷入溝 1を形成 しながらカバー 3の一部を切断してもよい。
上記の工程は、 平面基板 7に光ファイバ 5を実装、 固定した後、 光ファイバ 5 の切断と同時にフィルタ挿入溝 1を形成するため、 入射光用の光ファイバと出射 光用の光ファイバとの光軸調整が不要となり、 かつ、 製造時間を短縮できる。 さ らにカパー 3を同時に切断する場合は、 力パー 3とフィルタ挿入溝 1の端面との 位置合わせも不要となるため、 より大幅に時間短縮が可能になる。
次に第 4の工程として図 6 Dに示すように、 平面基板 7の表面に光学接着剤 6 を一面に塗布する。 このとき、 前工程で形成したフィルタ揷入溝 1の内部にも光 学接着剤 6が充填されるようにする。 光学接着剤 6は、 使用する光ファイバ 5の コア材料の屈折率と同等のものを用いることにより光ファイバ間の結合損失が低 減可能である。 以降の図 6 E， Fに示す工程は図 3に示す製造方法と同一である。 以上は、 光通路 5が光ファイバの場合を例にしたが、 各種光導波路などの他の 光通路においても同様であり、 光通路 5が光導波路の場合の製造方法を図 7 A〜 Fに示している。 図 7 A〜Fの工程は、 図 6に示す工程において光ファイバ 5を 光導波路 1 2に置き換えたものと同じであるためここでは説明を省略する。
次に、 図 8 A〜Gに示す製造方法について説明する。 第 1の工程では、 図 8 A に示すように、 平面基板 7の表面に精密な V溝 1 0を形成する。 このとき、 平面 基板 7の材料としては後の工程で実装、 固定する光ファイバ 5と同等の線膨張係 数を有する材料が望ましい。
次に第 2の工程として図 8 Bに示すように平面基板 7に光フアイバ 5を実装、 固定し、 カバー 3を取付ける。 光ファイバ 5の実装部分は実装精度を考慮して被 覆を除去したクラッド部にすることがより望ましい。 また、 実装固定した光ファ ィバ 5が平面基板 7の表面より突出するように V溝 1 0の角度や深さを設定する。 こうすることにより、 突出した光ファイバ 5をガイドレールとして力パー 3の位 置決めが容易となる。 また、 光ファイバ 5をコア拡大ファイバを使用することに より、 光ファイバ 5の端面のスポットサイズを拡大し、 光ファイバ 5間の透過損 失や結合損失を低減することができる。 なお、 光学接着剤を利用することにより、 力パー 3および平面基板 7の片側あるいは両側より紫外線などの光を照射、 ある いは熱を加え硬化させてカバー 3を固定してもよレ、。 本実施の形態では、 光硬化 型の光学接着剤を用い、 これに光照射して硬化させている。 平面基板 7および力 パー 3は、 固着に光硬化性接着剤を用いることを考慮して光透過性を有すること が望ましい。
次に第 3の工程として図 8 Cに示すように、 光ファイバ 5が実装固定された平 面基板 7の表面に光ファイバ 5と交差するようにフィルタ揷入溝 1を形成する。 なお、 光ファイバ 5にコア拡大ファイバを用いる場合、 フィルタ挿入溝 1はコア 拡大部の最大部を交差するように形成すべきである。 フィルタ挿入溝 1は例えば 溝形状に成形した c一 B N (立方晶窒化硼素） やダイャモンドを ί氐粒とした砥石 を用いて研削加工により形成できる。 あるいはブラストなどの粉体加工も利用で きる。 さらに、 平面基板の材料としてシリコンを用いる場合には、 ウエットエツ チングゃドライエッチングにより溝を形成してもよい。
実施の形態 1で説明したように、 フィルタ揷入溝 1の断面形状を異形に加工す る場合、 砥石を成形するほうが形状の自由度が高く有利である。 なお、 フィルタ 挿入溝 1の形成と同時に光ファイバ 5を切断してもよい。 光ファイバ 5を同時に 切断する場合は、 光ファイバ 5の端面とフィルタ挿入溝 1との位置合わせが廃止 され、 製造時間の短縮が可能となる。 切断された光ファイバ 5の端面の表面粗さ を向上するため、 フィルタ揷入溝 1を機械加工で形成する場合、 使用砥粒は可能 な限り小さいものが望ましい。 本発明ではダイヤモンド砥石を使用し、 フィルタ 揷入溝 1を形成したが、 ダイャモンド抵粒の番手を # 3 0 0 0以上を選択するこ とによりほぼ鏡面に近い光ファイバ 5の端面を得た。 なお、 フィルタ揷入溝 1は カバー 3の端面にあわせて形成してもよいが、 フィルタ挿入溝 1を形成しながら 力パー 3の一部を切断してもよい。 力パー 3を同時に切断する場合は、 カバー 3 とフィルタ挿入溝 1の端面との位置合わせが不要で、 製造時間の短縮が可能にな る。
次に第 4の工程として図 8 Dに示すように、 平面基板 7の表面に光学接着剤 6 を塗布し、 多層膜フィルタ 2を揷入する。 このとき、 前工程で形成したフィルタ 揷入溝 1の内部にも光学接着剤 6が充填されるようにする。 光学接着剤 6は、 使 用する光ファイバ 5のコア材料の屈折率と同等のものを用いることにより光ファ ィバ間の結合損失を低減可能である。
以降の図 8 E〜Gの工程は図 5に示す製造方法と同一である。 産業上の利用可能性 以上のように本発明は、 光通路とフィルタ挿入溝とカバーを有する平面基板に 多層膜フィルタを揷入し、 他方のカバーで多層膜フィルタを固定するようにした ものであるため、 従来の光軸調整が廃止でき、 その結果として、 作業性の高いも のとなる作用を有すると同時に、 多層膜フィルタの反りに依存せずに多層膜フィ ルタを確実に固着、 実装できる光フィルタモジュールの構造及ぴ接着造方法を提 供する効果を有する。

Claims

請求の範囲
1 . 平面基板と、
前記平面基板上に形成された光通路と、
前記平面基板上に前記光通路と交差して設けられるフィルタ挿入溝と、 前記フィルタ揷入溝に挿入され、 前記光通路を分断して配される多層膜フィルタ と、
前記多層膜フィルタを挟持して、 前記平面基板上に配置される一対の力パーと を有する光フィルタモジュール。
2 . 前記一対の力パーのうちの少なくとも一方力パーの端面と、 前記フィルタ揷 入溝の壁面とを略同一面上に有する請求項 1記載の光フィルタモジュール。
3 . 前記一対の力パーの少なくとも一方の端面と、 前記多層膜フィルタの一面と が密接された請求項 1記載の光フィルタモジュール。
4 . 前記フィルタ挿入溝が前記多層膜フィルタの側面と対面する第一の壁面と第 二の壁面を有し、 前記多層膜フィルタの底面と前記フィルタ挿入溝が当接する位 置で、 前記第一の壁面と前記フィルタ側面とのなす角が、 前記第二の壁面と前記 フィルタ側面とのなす角より小さレ、請求項 1記載の光フィルタモジュール。
5 . 前記光通路が、 光ファイバであり、 前記光ファイバが前記平面基板上に形成 される溝内に収容される請求項 1記載の光フィルタモジュール。
6 . 前記光ファイバがコア拡大部を有するファイバである請求項 5記載の光フィ
<ユーノレ。
7 . 前記コァ拡大部を光ファィパの分断された端面とする請求項 6記載の光フィ ノレタモジユーノレ。
8 . 前記光ファイバを収容する溝の深さが、 前記光ファイバの径より小さく、 前 記一対のカバーは、 前記光ファイバと当接する部分に溝を有する請求項 5記載の 光フィルタモジュール。
9 . 表面に光通路を形成した平面基板と、
前記光通路と交差する多層膜フィルタと、
前記多層膜フィルタを挟持し、 前記表面を覆う一対のカバーと
を有する光フィルタモジュールの製造方法であって、
平面基板上に光通路を形成する光通路形成工程と、
前記平面基板上に、 前記光通路と交差するフィルタ挿入溝を形成する揷入溝形 成工程と
前記フィルタ揷入溝の一方の壁面と、 第一の力パーの端面とを整合させる整合 工程と
前記フィルタ揷入溝に多層膜フィルタを挿入する挿入工程と挿入された前記多 層膜フィルタを第二のカバーで押付けて固定する固定工程
を有する。
1 0 . 前記光通路が光ファイバである請求項 9記載の光フィルタモジュールの製 造方法であって、
前記光通路形成工程は、
前記平面基板上に V溝を形成する工程と、
前記 V溝に光ファイバを収容する工程とを有し、
前記整合工程は、
前記第一のカバーを前記平面基板に固定する工程と、 その後に、 第一のカバーの端面に沿って前記光ファイバを分断して前記揷入溝を形成す る工程を有する。
1 1 . 前記光ファイバがコア拡大部を有する光ファイバである請求項 1 0記載の 光フィルタモジュールの製造方法であって、
前記整合工程で、 前記コア拡大部が分断されることを特徴とする。
1 2 . 前記第一のカバーと第二のカバーの固定を光学接着剤を用いて接着する請 求項 9記載の光フィルタモジュールの製造方法。
1 3 . 前記光学接着剤が、 光硬化' I"生接着剤である請求項 1 2記載の光フィルタモ ジュールの製造方法。
1 4 . 前記光ファイバと当接する部分に溝を形成した前記一対のカバーを有する 請求項 1 0記載の光フィルタモジュールの製造方法であって、
前記力パー上の溝をガイド溝として、 前記平面基板上をスライドさせて前記カバ 一を固定することを特敷とする。
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