(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-26
(45)【発行日】2023-07-04
(54)【発明の名称】光導波路
(51)【国際特許分類】
G02B 6/122 20060101AFI20230627BHJP
G02F 1/377 20060101ALI20230627BHJP
【FI】
G02B6/122
G02F1/377
(21)【出願番号】P 2019071052
(22)【出願日】2019-04-03
【審査請求日】2021-10-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100179969
【氏名又は名称】駒井 慎二
(74)【代理人】
【識別番号】100173532
【氏名又は名称】井上 彰文
(72)【発明者】
【氏名】久光 守
(72)【発明者】
【氏名】井上 和哉
(72)【発明者】
【氏名】徳田 勝彦
【審査官】大西 孝宣
(56)【参考文献】
【文献】特開2004-021005(JP,A)
【文献】特開2013-088678(JP,A)
【文献】特開2002-222592(JP,A)
【文献】特開2010-078882(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2009/0067797(US,A1)
【文献】中国特許出願公開第101726462(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 6/12 - 6/14
G02B 6/26 - 6/27
G02B 6/30 - 6/34
G02B 6/42 - 6/43
G02F 1/00 - 1/125
G02F 1/21 - 7/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
板状の基材と、
前記基材上に層状に形成され、光が透過し、該光の光軸方向の一方側に位置する第1面と、他方側に位置する第2面と
、前記基材と反対側に位置する第3面と、
前記光軸方向と直交する幅方向の一方側に位置する第4面と、を有するコア層と、
前記第1面と前記第3面と前記第4面で形成される角部を覆う突出部と、を備える光導波路。
【請求項2】
前記突出部は、前記コア層の
前記幅方向の一方側に偏在して配置されている請求項1に記載の光導波路。
【請求項3】
前記突出部の前記
第1面および前記第2面のうち少なくとも一方の面からの突出量は、0.01mm以上0.1mm以下である請求項1または2に記載の光導波路。
【請求項4】
前記
第1面および前記第2面のうち少なくとも一方の面に臨む方向から見たとき、前記突出部の前記一方の面の幅に占める割合は、1%以上10%以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の光導波路。
【請求項5】
前記突出部は、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂で構成されている請求項1~4のいずれか1項に記載の光導波路。
【請求項6】
前記突出部は、前記光導波路の落下時に前記
第1面および前記第2面のうち少なくとも一方の面を保護する機能を有する請求項1~5のいずれか1項に記載の光導波路。
【請求項7】
前記突出部は、前記第1面および前記第2面の双方の面に配置されている請求項1~6のいずれか1項に記載の光導波路。
【請求項8】
前記第3面上に前記コア層よりも薄く層状に形成された膜を備える請求項1~7のいずれか1項に記載の光導波路。
【請求項9】
前記突出部は、前記第1面、前記第3面および前記第4面から、丸みを帯びて突出している請求項1~8のいずれか1項に記載の光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光導波路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の光導波路としては、板状をなす基材と、光学接着剤を介して基材上に接合され、層状をなすコア層と、光学接着剤を介してコア層上に接合され、コア層を保護する板状のキャップと、を備える光導波路が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】“広帯域もつれ光子対発生用周期分極反転素子の開発“,島津評論 別刷,第74巻,第3・4号,2018年3月,p.127-134
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
製造過程での制限や製造コスト削減等の諸条件によっては、キャップを省略した光導波路が求められる場合がある。キャップが省略された光導波路は、コア層が露出した状態となり、例えば誤って光導波路を落下させた場合、その落下の衝撃でコア層の端面が欠損するおそれがある。
本発明の目的は、簡単な構成でコア層を保護することができる光導波路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の態様は、板状の基材と、前記基材上に層状に形成され、光が透過し、該光の光軸方向の一方側に位置する第1面と、他方側に位置する第2面と、前記基材と反対側に位置する第3面と、前記光軸方向と直交する幅方向の一方側に位置する第4面と、を有するコア層と、前記第1面と前記第3面と前記第4面で形成される角部を覆う突出部と、を備える光導波路に関する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、突出部を形成するという簡単な構成で、コア層、特に第1面を確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】
図1は、本発明の光導波路の第1実施形態を示す側面図である。
【
図2】
図2は、
図1中の矢印A方向から見た図(平面図)である。
【
図3】
図3は、
図1中の矢印B方向から見た図(正面図)である。
【
図4】
図4は、
図1に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。
【
図5】
図5は、
図1に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。
【
図6】
図6は、
図1に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。
【
図7】
図7は、
図1に示す光導波路において、突出部の機能が発揮されている状態を示す図である。
【
図9】
図9は、本発明の光導波路の第2実施形態を示す正面図である。
【
図10】
図10は、本発明の光導波路の第3実施形態を示す側面図である。
【
図11】
図11は、本発明の光導波路の第4実施形態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の光導波路を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の光導波路の第1実施形態を示す側面図である。
図2は、
図1中の矢印A方向から見た図(平面図)である。
図3は、
図1中の矢印B方向から見た図(正面図)である。
図4は、
図1に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。
図5は、
図1に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。
図6は、
図1に示す光導波路において、突出部を形成する過程を順に示す側面図である。
図7は、
図1に示す光導波路において、突出部の機能が発揮されている状態を示す図である。
図8は、
図7中の矢印C方向から見た図である。なお、以下では、説明の都合上、
図1、
図3~
図8中の上側を「上(または上方)」、下側を「下(または下方)」という(
図9~
図11についても同様)。また、
図1、
図2、
図4~
図6中の左側を「左(または左方)」、右側を「右(または右方)」ということがある(
図10についても同様)。また、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を設定し、光導波路の長手方向がX軸方向となり、幅方向がY軸方向となり、厚さ方向がZ軸方向となっている。また、各軸方向の矢印側を「正側」といい、矢印と反対側を「負側」という。
【0009】
図1~
図3に示すように、光導波路1は、基材2と、基材2上に形成されたコア層3と、コア層3上に形成された突出部4と、を備えている。光導波路1は、光情報通信システム、干渉計などの測定装置、光ディスク用のピックアップレーザ、印刷装置等の各種分野において使用される。
【0010】
基材2は、板状をなす部材である。基材2の大きさは、任意であるが、例えば、全長L2が3mm以上20mm以下であるのが好ましい。また、幅W2は、1mm以上3mm以下であるのが好ましい。また、厚さt2は、0.5mm以上1.5mm以下であるのが好ましい。
【0011】
また、幅W2は、X軸方向に沿って一定であるが、これに限定されず、変化していてもよい。厚さt2も、X軸方向に沿って一定であるが、これに限定されず、変化していてもよい。
基材2の構成材料としては、本実施形態では水晶を使用した例とし、その他に、例えば、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス等の各種ガラス材料等も使用することができる。
【0012】
基材2の上面21の全面には、層状のコア層3が接合されている。コア層3は、X軸方向に沿って光LTが透過することができる。なお、光LTは、本実施形態ではX軸方向負側から正側に向かう一方向となっているが、これに限定されず、反対方向、すなわち、X軸方向正側から負側に向かう方向にも通過することもできる。
【0013】
基材2とコア層3との接合方法としては、特に限定されず、例えば、互いの接合面をプラズマを用いて親水化処理して接合し、その後、乾燥させる方法や、互いの接合面をアルゴンを用いて活性化して接合する方法等が挙げられる。このような接合方法により、基材2とコア層3との接合に接着剤を用いるのを省略することができる。
なお、基材2とコア層3とは、直接的に接合されているが、これに限定されず、例えば、基材2とコア層3と間に、クラッド層等が設けられていてもよい。
【0014】
コア層3は、本実施形態では下記の第1面31、第2面32、第3面33、第4面34および第5面35の5つの面を有する。
第1面31は、光LTの光軸方向の一方側、すなわち、X軸方向負側に位置する端面(第1端面)である。第1面31は、光LTが入射する入射面となる。
第2面32は、光LTの光軸方向の他方側、すなわち、X軸方向正側に位置する端面(第2端面)である。第2面32は、光LTが出射する出射面となる。
【0015】
第3面33は、コア層3の基材2と反対側、すなわち、上側に位置する上面である。
第4面34は、コア層3のY軸方向正側に位置する側面(第1側面)である。
第5面35は、コア層3のY軸方向負側に位置する側面(第2側面)である。
なお、コア層3の厚さt3は、任意であるが、例えば、3μm以上6μm以下であるのが好ましい。また、厚さt3は、X軸方向に沿って一定であるが、これに限定されず、変化していてもよい。
【0016】
コア層3の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、または、KNbO3系の非線形結晶光学効果を有する結晶を使用することができる。
また、コア層3には、例えば、高調波波長変換素子として機能させるため、電圧印加等の公知の手法により、所望する波長に整合させるように事前に周期的分極反転が施されている。
【0017】
図1、
図2に示すように、突出部4は、コア層3の第1面31および第2面32の双方の面に配置されている。突出部4は、光導波路1の落下時にコア層3を保護する部分である。以下、第1面31に配置されている突出部4を「突出部4A」といい、第2面32に配置されている突出部4を「突出部4B」という。突出部4Aは、第1面31上でY軸方向正側に偏在して配置されており、突出部4Bは、第2面32上でY軸方向負側に偏在して配置されている。突出部4Aと突出部4Bとは、配置箇所が異なること以外は、同じ構成であるため、突出部4Aについて代表的に説明する。
【0018】
図3に示すように、突出部4Aは、第1面31と第3面33と第4面34で形成される角部36に配置されている。これにより、突出部4Aは、コア層3の幅方向の一方側(Y軸方向正側)に偏在して配置された状態となる。このような配置により、突出部4Aが光LTの光路を阻害するのが防止され、よって、光LTがコア層3を十分に透過することができる。
【0019】
なお、コア層3の第1面31(一方の面)に臨む方向から見たとき、突出部4Aの第1面31の幅に占める割合は、特に限定されないが、例えば、1%以上10%以下であるのが好ましい。これにより、突出部4Aが前記の偏在配置状態と相まって、突出部4Aが光LTの光路を阻害するのがより確実に防止される。
【0020】
突出部4Aは、第1面31の一部と、第3面33の一部と、第4面34の一部とを一括して覆っている。また、突出部4Aは、第1面31、第3面33および第4面34から、例えば球状に(丸みを帯びて)突出している。特に、突出部4の第1面31からの突出量PA31は、例えば、0.01mm以上0.1mm以下であるのが好ましい。これにより、後述するように、光導波路1の落下時に第1面31を保護する機能(以下単に「保護機能」という)が確実に発揮される。
【0021】
突出部4Aは、例えば、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂で構成されているのが好ましい。これにより、突出部4の形成を迅速かつ容易に行うことができる。
次に、突出部4Aが紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂で構成されている場合の、突出部4の形成方法の一例について、
図4~
図6を参照しつつ説明する。
【0022】
[1]
図4に示すように、光導波路1の母材となる、基材2とコア層3との積層体1’を用意する。コア層3上には、未だ、突出部4が形成されてない状態となっている。
[2]
図5に示すように、細管で構成されたノズル10を用いて、液状の樹脂材料4’を、突出部4Aを形成する分だけ、コア層3の所定箇所に供給する。
[3]
図6に示すように、樹脂材料4’を硬化させて突出部4Aを形成する。この硬化方法としては、樹脂材料4’が紫外線硬化樹脂の場合には、樹脂材料4’に紫外線を照射する方法が採られ、樹脂材料4’が熱硬化性樹脂の場合には、樹脂材料4’を加熱する方法が採られる。
【0023】
なお、突出部4Aの構成材料としては、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂に限定されず、例えば、その他の樹脂材料を用いることもできる。この場合、例えば、積層体1’とは別体の突出部4Aを予め用意しておく。そして、この突出部4Aを積層体1’のコア層3に接着剤を介して接着する。これにより、光導波路1が得られる。
【0024】
次に、突出部4Aの保護機能が発揮される状態の一例について、
図7、
図8を参照しつつ説明する。
図7、
図8に示すように、光導波路1が第1面31側を下方にして落下して、床面20に衝突した際、突出部4Aは、第1面31全体よりも先に床面20に接することとなる。この場合、第1面31の全体が床面20に接触するのを防止することができる。これにより、第1面31が保護され、よって、第1面31の縁部等が欠損する(破損する)のを確実に防止することができる。そして、前述した各種分野で、この光導波路1を使用する場合、光LTは、入射面である第1面31に十分に入射することができる。
【0025】
このように光導波路1では、突出部4Aを形成するという簡単な構成で、コア層3、特に第1面31を確実に保護することができる。
また、前述したように、本実施形態の光導波路1は、コア層3の第1面31および第2面32の双方に突出部4が配置されている。これにより、光導波路1が第1面31側、または、第2面32側のどちら側から落下しても、落下した側の面を確実に保護することができる。
【0026】
<第2実施形態>
図9は、本発明の光導波路の第2実施形態を示す正面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導波路の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、突出部の形状が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
【0027】
図9に示すように、コア層3の第1面31に臨む方向から見たとき、各突出部4は、楕円形(または長円形)をなす。
例えば、幅W
2の大きさによっては、突出部4のY軸方向の長さを長く確保したい場合がある。この場合、楕円形をなす突出部4が適している。
【0028】
<第3実施形態>
図10は、本発明の光導波路の第3実施形態を示す側面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導波路の第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、光導波路の構成が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
【0029】
図10に示すように、光導波路1は、第3面33上にコア層3よりも薄く層状に形成された膜5を備える。膜5の厚さt
5は、例えば、0.2μm以上0.5μm以下の範囲にあるのが好ましい。
膜5は、例えば、誘電体で構成することができる。この場合、膜5は、防汚機能を有し、コア層3の第3面33を塵や埃等の汚れから保護することができる。
なお、突出部4は、第3面33を膜5ごと覆っている。
【0030】
<第4実施形態>
図11は、本発明の光導波路の第4実施形態を示す正面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導波路の第4実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、コア層の形状が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
【0031】
図11に示すように、コア層3は、第3面33にX軸方向に沿って形成された複数の溝37が形成されて、リッジ型のコア層となっている。各溝37は、第1面31に開口するとともに、第2面32にも開口する。このようなコア層3は、光LTの指向性(直進性)が向上し、よって、迅速な光伝達(情報伝達)が可能となる。
【0032】
以上、本発明の光導波路を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光導波路を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の光導波路は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
【0033】
また、突出部4は、前記各実施形態では第1面31および第2面32の双方の面に配置されているが、これに限定されず、例えば、第1面31および第2面32のうちの一方の面に配置されていてもよい。
【0034】
[態様]
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0035】
(第1項)一態様に係る光導波路(1)は、
板状の基材(2)と、
前記基材(2)上に層状に形成され、光(LT)が透過し、該光(LT)の光軸方向の一方側に位置する第1面(31)と、他方側に位置する第2面(32)と、前記コア層(3)の前記基材(2)と反対側に位置する第3面(33)と、を有するコア層(3)と、
前記第1面(31)および前記第2面(32)のうちの少なくとも一方の面の一部を覆い、該一方の面から突出するとともに、前記第3面(33)の一部を覆い、該第3面(33)から突出する突出部(4)と、を備える。
【0036】
第1項に記載の光導波路によれば、突出部を形成するという簡単な構成で、コア層、特に第1面を確実に保護することができる。
【0037】
(第2項)第1項に記載の光導波路(1)において、
前記突出部(4)は、前記コア層(3)の幅方向の一方側に偏在して配置されている。
【0038】
第2項に記載の光導波路によれば、突出部が光の光路を阻害するのが防止され、よって、光がコア層を十分に透過することができる。
【0039】
(第3項)第1項または第2項に記載の光導波路(1)において、
前記突出部(4)の前記一方の面からの突出量は、0.01mm以上0.1mm以下である。
【0040】
第3項に記載の光導波路によれば、光導波路の落下時に一方の面を保護する機能が確実に発揮される。
【0041】
(第4項)第1項~第3項のいずれか1項に記載の光導波路(1)において、
前記一方の面に臨む方向から見たとき、前記突出部(4)の前記一方の面の幅に占める割合は、1%以上10%以下である。
【0042】
第4項に記載の光導波路によれば、突出部が光の光路を阻害するのが防止され、よって、光がコア層を十分に透過することができる。
【0043】
(第5項)第1項~第4項のいずれか1項に記載の光導波路(1)において、
前記突出部(4)は、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂で構成されている。
【0044】
第5項に記載の光導波路によれば、突出部の形成を迅速かつ容易に行うことができる。
【0045】
(第6項)第1項~第5項のいずれか1項に記載の光導波路(1)において、
前記突出部(4)は、前記光導波路(1)の落下時に前記一方の面を保護する機能を有する。
【0046】
第6項に記載の光導波路によれば、一方の面を確実に保護することができる。
【0047】
(第7項)第1項~第6項のいずれか1項に記載の光導波路(1)において、
前記突出部(4)は、前記第1面(31)および前記第2面(32)の双方の面に配置されている。
【0048】
第7項に記載の光導波路によれば、光導波路が第1面側、または、第2面側のどちら側から落下しても、落下した側の面を保護することができる。
【0049】
(第8項)第1項~第7項のいずれか1項に記載の光導波路(1)において、
前記第3面(33)上に前記コア層(3)よりも薄く層状に形成された膜(5)を備える。
【0050】
第8項に記載の光導波路によれば、例えば膜が防汚機能を有する場合、コア層を塵や埃等の汚れから保護することができる。
【符号の説明】
【0051】
1 光導波路
1’ 積層体
2 基材
21 上面
3 コア層
31 第1面(第1端面)
32 第2面(第2端面)
33 第3面
34 第4面
35 第5面
36 角部
37 溝
4 突出部
4A 突出部
4B 突出部
4’ 樹脂材料
5 膜
10 ノズル
20 床面
LT 光
L2 全長
PA31 突出量
t2 厚さ
t3 厚さ
t5 厚さ
W2 幅