JP2001201636A - 光ファイバ偏光子及びその作成方法 - Google Patents
光ファイバ偏光子及びその作成方法Info
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- G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバ偏光子の大量生産を容易にし、費
用効果を高くする。 【解決手段】 基板を提供し、単一モード光ファイバを
基板に結合するかまたは埋め込み、ある角度でファイバ
を横切る狭トレンチを作成し、よってファイバコアを第
１のファイバコア端及び第２のファイバコア端の２つに
分け、モノリシックで非積層構造の薄い偏光材を、第１
のファイバコアから放射される光スポットが偏光材に完
全に受け取られ、偏光材から出てくる光スポットが第２
のファイバコアのモード場径内に実質的に集光されるよ
うに、狭トレンチに挿入して固定する工程を含むプロセ
スによりつくられる光ファイバ偏光子。狭トレンチの幅
は約３０〜５０μｍであり、偏光材の厚さは約１５〜５
０μｍである。このプロセスは、特殊処理ファイバを用
いる必要がなく、容易で高速の大量生産を可能にする無
アライメントプロセスであり、一度に多数の偏光子を製
造できる。
用効果を高くする。 【解決手段】 基板を提供し、単一モード光ファイバを
基板に結合するかまたは埋め込み、ある角度でファイバ
を横切る狭トレンチを作成し、よってファイバコアを第
１のファイバコア端及び第２のファイバコア端の２つに
分け、モノリシックで非積層構造の薄い偏光材を、第１
のファイバコアから放射される光スポットが偏光材に完
全に受け取られ、偏光材から出てくる光スポットが第２
のファイバコアのモード場径内に実質的に集光されるよ
うに、狭トレンチに挿入して固定する工程を含むプロセ
スによりつくられる光ファイバ偏光子。狭トレンチの幅
は約３０〜５０μｍであり、偏光材の厚さは約１５〜５
０μｍである。このプロセスは、特殊処理ファイバを用
いる必要がなく、容易で高速の大量生産を可能にする無
アライメントプロセスであり、一度に多数の偏光子を製
造できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は通信システムに使用
するための光ファイバに直接集積化される光機能素子に
関する。さらに詳しくは、本発明は光ファイバ偏光子素
子及び該素子の作成方法に関する。
するための光ファイバに直接集積化される光機能素子に
関する。さらに詳しくは、本発明は光ファイバ偏光子素
子及び該素子の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムにおいては、アイソレー
タ、スイッチ、フィルタ、及び増幅器のような、数種類
の光機能素子を光ファイバ間に挿入しなければならな
い。ほとんどのインライン光素子は入力単一モードファ
イバ（ＳＭＦ）からの光ビームを平行光線化してこれを
出力ＳＭＦに集束するためにレンズ素子を用い、機能素
子が２本のファイバの間に配される。この結果、ＳＭＦ
とレンズとの間の厳密なアライメント（０.１〜０.５μ
ｍ以内）が必要となり、引き続いて、向かい合う２枚の
レンズ間のアライメントがコリメータ系をつくるために
必要となる。これらのアライメントは極めて複雑で、手
間がかかる。
タ、スイッチ、フィルタ、及び増幅器のような、数種類
の光機能素子を光ファイバ間に挿入しなければならな
い。ほとんどのインライン光素子は入力単一モードファ
イバ（ＳＭＦ）からの光ビームを平行光線化してこれを
出力ＳＭＦに集束するためにレンズ素子を用い、機能素
子が２本のファイバの間に配される。この結果、ＳＭＦ
とレンズとの間の厳密なアライメント（０.１〜０.５μ
ｍ以内）が必要となり、引き続いて、向かい合う２枚の
レンズ間のアライメントがコリメータ系をつくるために
必要となる。これらのアライメントは極めて複雑で、手
間がかかる。
【０００３】高光スループットを維持するために、非常
に薄い素子を使用することにより、レンズ素子を用いる
高価な光ファイバコリメータ系を必要とせずに光学素子
を製造でき、アライメント問題を軽減することができ
る。２本の光ファイバ間の結合損失は、主として、２本
のファイバの末端間の光路長及びそれぞれのファイバの
コア直径に依存する。いかなる集積化光ファイバ素子に
関しても、目的の１つは、回折により生じる結合損失を
低減するために光路長を短くすることである。知られて
いる、縦積み集積化技術の上記及びその他の態様が、オ
プトエレクトロニクス(OPTOELECTRONICS)誌，第１０
巻，第１号（１９９５年３月），５５〜７４ページの
「光ファイバ回路用縦積み集積化技術」に、シライシ(S
hiraishi)等により述べられている。シライシ論文はフ
ァイバに集積化されたアイソレータの作成に焦点をしぼ
った手法を論じ、光学素子は比較的厚く、数１００μｍ
である。したがって、そのような素子の結合損失を抑え
るためには、ＴＥＣ（熱膨張コア：thermally expanded
core）ファイバのようなコア直径の大きなファイバを
使用することが肝要である。
に薄い素子を使用することにより、レンズ素子を用いる
高価な光ファイバコリメータ系を必要とせずに光学素子
を製造でき、アライメント問題を軽減することができ
る。２本の光ファイバ間の結合損失は、主として、２本
のファイバの末端間の光路長及びそれぞれのファイバの
コア直径に依存する。いかなる集積化光ファイバ素子に
関しても、目的の１つは、回折により生じる結合損失を
低減するために光路長を短くすることである。知られて
いる、縦積み集積化技術の上記及びその他の態様が、オ
プトエレクトロニクス(OPTOELECTRONICS)誌，第１０
巻，第１号（１９９５年３月），５５〜７４ページの
「光ファイバ回路用縦積み集積化技術」に、シライシ(S
hiraishi)等により述べられている。シライシ論文はフ
ァイバに集積化されたアイソレータの作成に焦点をしぼ
った手法を論じ、光学素子は比較的厚く、数１００μｍ
である。したがって、そのような素子の結合損失を抑え
るためには、ＴＥＣ（熱膨張コア：thermally expanded
core）ファイバのようなコア直径の大きなファイバを
使用することが肝要である。
【０００４】発明者等が知る限り、２つのタイプの光フ
ァイバ偏光子が市販されている。第１のタイプは、ファ
イバコリメータ系の間に配された厚い（＞０.１ｍｍ
厚）偏光子材からなる。この第１のタイプの偏光子にお
いては、高い構造精度を必要とする多くの光学成分が偏
光子に用いられ、よってコストが大きくなっている。こ
のような偏光子においては、レンズの１つが偏光子への
入力ファイバからの光ビームを平行光線化し、別のレン
ズがこの光を出力ファイバに集束させる。光学成分の構
成に必要な容積がかなり大きく、また厚みが大きいた
め、このような偏光子構造では、レンズを含むファイバ
コリメータ系を用いなければ、２本のファイバ間の結合
損失が大きくなることを避けることはできない。レンズ
とファイバとの間の厳密なアライメント（０.１〜０.５
μｍ）が必要であり、引き続いて、それぞれのファイバ
に固着された２枚の互いに向かい合うレンズの間の厳密
なアライメントも、このタイプの偏光子のためのコリメ
ータ系をつくるために必要である。さらにこのような偏
光子では、光アライメントを維持するだけでなく性能上
の信頼性を保つためにも、コストのかかる梱包を欠くこ
とができない。
ァイバ偏光子が市販されている。第１のタイプは、ファ
イバコリメータ系の間に配された厚い（＞０.１ｍｍ
厚）偏光子材からなる。この第１のタイプの偏光子にお
いては、高い構造精度を必要とする多くの光学成分が偏
光子に用いられ、よってコストが大きくなっている。こ
のような偏光子においては、レンズの１つが偏光子への
入力ファイバからの光ビームを平行光線化し、別のレン
ズがこの光を出力ファイバに集束させる。光学成分の構
成に必要な容積がかなり大きく、また厚みが大きいた
め、このような偏光子構造では、レンズを含むファイバ
コリメータ系を用いなければ、２本のファイバ間の結合
損失が大きくなることを避けることはできない。レンズ
とファイバとの間の厳密なアライメント（０.１〜０.５
μｍ）が必要であり、引き続いて、それぞれのファイバ
に固着された２枚の互いに向かい合うレンズの間の厳密
なアライメントも、このタイプの偏光子のためのコリメ
ータ系をつくるために必要である。さらにこのような偏
光子では、光アライメントを維持するだけでなく性能上
の信頼性を保つためにも、コストのかかる梱包を欠くこ
とができない。
【０００５】困難なアライメント問題を避けるため、レ
ンズを用いない、第２のタイプの光ファイバ偏光子が提
案された。この第２のタイプの無レンズ素子は、住友大
阪セメント（ＳＯＣ）の、ＬＡＭＩＰＯＬという商品名
で知られる積層型の偏光子材を用いる。この種の光ファ
イバ偏光子のある実施形態においては、２本の光ファイ
バの端面の間にＬＡＭＩＰＯＬが配される。ＬＡＭＩＰ
ＯＬは金属層と誘電体層が周期性をもって交互に積層さ
れた構造を有し、ＲＦスパッタリングによりＡｌ（また
はＧｅ）膜とＳｉＯ２膜を交互に被着することでつくら
れる。また、ＬＡＭＩＰＯＬの厚さは一般に約３０μｍ
である。このように薄い偏光子を用いているため、結合
損失は無視できるほど小さく、したがってレンズ素子を
用いる必要がない。
ンズを用いない、第２のタイプの光ファイバ偏光子が提
案された。この第２のタイプの無レンズ素子は、住友大
阪セメント（ＳＯＣ）の、ＬＡＭＩＰＯＬという商品名
で知られる積層型の偏光子材を用いる。この種の光ファ
イバ偏光子のある実施形態においては、２本の光ファイ
バの端面の間にＬＡＭＩＰＯＬが配される。ＬＡＭＩＰ
ＯＬは金属層と誘電体層が周期性をもって交互に積層さ
れた構造を有し、ＲＦスパッタリングによりＡｌ（また
はＧｅ）膜とＳｉＯ２膜を交互に被着することでつくら
れる。また、ＬＡＭＩＰＯＬの厚さは一般に約３０μｍ
である。このように薄い偏光子を用いているため、結合
損失は無視できるほど小さく、したがってレンズ素子を
用いる必要がない。
【０００６】しかし、無レンズ素子におけるＬＡＭＩＰ
ＯＬの使用にはいくつかの問題がある。主要な問題の１
つは、製造プロセス時にアライメントをとるための取扱
が困難であることである。特公平１１−２３８４５号に
おいてササキ(Sasaki)等が指摘しているように、ＬＡＭ
ＩＰＯＬの取扱い及び破損に関わる本来的な困難さのた
め、導波路に形成された間隙へのＬＡＭＩＰＯＬの挿入
は歩留を低下させる。特に、物理的寸法が比較的小さく
（１.６ｍｍ×１ｍｍ角または１.６ｍｍ×４.６ｍｍ
角）、砕けやすいため、アライメントプロセスにおける
ＬＡＭＩＰＯＬ片の取扱は受け入れがたい破損率をもた
らす。
ＯＬの使用にはいくつかの問題がある。主要な問題の１
つは、製造プロセス時にアライメントをとるための取扱
が困難であることである。特公平１１−２３８４５号に
おいてササキ(Sasaki)等が指摘しているように、ＬＡＭ
ＩＰＯＬの取扱い及び破損に関わる本来的な困難さのた
め、導波路に形成された間隙へのＬＡＭＩＰＯＬの挿入
は歩留を低下させる。特に、物理的寸法が比較的小さく
（１.６ｍｍ×１ｍｍ角または１.６ｍｍ×４.６ｍｍ
角）、砕けやすいため、アライメントプロセスにおける
ＬＡＭＩＰＯＬ片の取扱は受け入れがたい破損率をもた
らす。
【０００７】ササキ等はＬＡＭＩＰＯＬ片の物理的寸法
を大きくすることにより製造の取扱態様を改善したが、
ＬＡＭＩＰＯＬ固有のもう１つの本来的な問題、すなわ
ち光開口が非常に小さい（０.１ｍｍ×１ｍｍ角または
０.１ｍｍ×４.６ｍｍ角）ことを解決できなかった。光
開口はＬＡＭＩＰＯＬ片の横辺の縁にある。したがっ
て、間隙に挿入されるＬＡＭＩＰＯＬでは縦方向のアラ
イメントが肝要である。先に述べたように、ＬＡＭＩＰ
ＯＬは金属層と誘電体層が周期性をもって交互に積層さ
れた構造を有する。積層構造の吸収断面積は入射角に強
く依存するから、受入角が本来的に小さいことがＬＡＭ
ＩＰＯＬにともなう別の問題である。ＬＡＭＩＰＯＬ挿
入には間隙の幅の許容度が比較的に厳しくなければなら
ない。ファイバ末端間の間隙の幅がＬＡＭＩＰＯＬ片の
厚さより大きいと、ＬＡＭＩＰＯＬが傾いて、導波路の
向きに垂直な向きに対して正しくない角度をとることが
おこり得る。この傾きは反射減衰量及び挿入損失にかな
りの影響を与える。通常、光ファイバの用途においては
光学素子を光軸に垂直な向きに対して傾けた角度で配置
することが、反射減衰量の改善に有効な構成となってい
る。しかし、ＬＡＭＩＰＯＬの受入角が本来的に小さい
ため、傾きがつけられた構成により挿入損失が増大す
る。理論計算によれば、２本のＳＭＦの末端の間にＬＡ
ＭＩＰＯＬを挿入した場合にほぼ５５ｄＢの反射減衰量
を得るためには、角度がほぼ２.５°より大きくなけれ
ばならないことが示される。ＬＡＭＩＰＯＬの本来的に
小さい受入角があるため、反射減衰量の改善と挿入損失
の低減との間で折り合いをつけなければならない。すな
わち、ＬＡＭＩＰＯＬファイバ偏光子において反射減衰
量の改善のためにＬＡＭＩＰＯＬをある角度で配する
と、挿入損失が増加する。よって、ＬＡＭＩＰＯＬをあ
る角度で挿入して傾きがつけられた構成とすることはで
きないから、ＬＡＭＩＰＯＬを用いると反射減衰量を改
善することができない。
を大きくすることにより製造の取扱態様を改善したが、
ＬＡＭＩＰＯＬ固有のもう１つの本来的な問題、すなわ
ち光開口が非常に小さい（０.１ｍｍ×１ｍｍ角または
０.１ｍｍ×４.６ｍｍ角）ことを解決できなかった。光
開口はＬＡＭＩＰＯＬ片の横辺の縁にある。したがっ
て、間隙に挿入されるＬＡＭＩＰＯＬでは縦方向のアラ
イメントが肝要である。先に述べたように、ＬＡＭＩＰ
ＯＬは金属層と誘電体層が周期性をもって交互に積層さ
れた構造を有する。積層構造の吸収断面積は入射角に強
く依存するから、受入角が本来的に小さいことがＬＡＭ
ＩＰＯＬにともなう別の問題である。ＬＡＭＩＰＯＬ挿
入には間隙の幅の許容度が比較的に厳しくなければなら
ない。ファイバ末端間の間隙の幅がＬＡＭＩＰＯＬ片の
厚さより大きいと、ＬＡＭＩＰＯＬが傾いて、導波路の
向きに垂直な向きに対して正しくない角度をとることが
おこり得る。この傾きは反射減衰量及び挿入損失にかな
りの影響を与える。通常、光ファイバの用途においては
光学素子を光軸に垂直な向きに対して傾けた角度で配置
することが、反射減衰量の改善に有効な構成となってい
る。しかし、ＬＡＭＩＰＯＬの受入角が本来的に小さい
ため、傾きがつけられた構成により挿入損失が増大す
る。理論計算によれば、２本のＳＭＦの末端の間にＬＡ
ＭＩＰＯＬを挿入した場合にほぼ５５ｄＢの反射減衰量
を得るためには、角度がほぼ２.５°より大きくなけれ
ばならないことが示される。ＬＡＭＩＰＯＬの本来的に
小さい受入角があるため、反射減衰量の改善と挿入損失
の低減との間で折り合いをつけなければならない。すな
わち、ＬＡＭＩＰＯＬファイバ偏光子において反射減衰
量の改善のためにＬＡＭＩＰＯＬをある角度で配する
と、挿入損失が増加する。よって、ＬＡＭＩＰＯＬをあ
る角度で挿入して傾きがつけられた構成とすることはで
きないから、ＬＡＭＩＰＯＬを用いると反射減衰量を改
善することができない。
【０００８】この第２のタイプの偏光子の別の例が、ヨ
ーロッパ特許出願公開第ＥＰ０７５１４１０Ａ２号でジ
ェイ・ストーン(J. Stone)により開示されている。スト
ーンは、前もってつくられた５０μｍより薄い研磨済ガ
ラス製２色偏光子片を、接着剤を用いて２本のファイバ
の端面間に挟み込むことを提案した。ストーンの実施例
に関する製造プロセスは、研磨済ガラス製２色偏光子片
の薄化、第１のファイバの端面の１つへの偏光子の取付
け及び、引き続く工程における、第２のファイバの端面
への偏光子の光結合を必要とした。このプロセスは回転
コネクタまたはアライメントスリーブを補助に用いて達
成され、残留アライメントずれによる固有の損失があ
る。残留アライメントずれはそれぞれのファイバの回転
により若干は抑えられるが、他の複雑な問題が生じる。
それぞれのファイバを回転させるためには、それぞれの
ファイバの端面が光軸に垂直でなければならず、このこ
とは偏光子材を光軸に垂直に挟み込まなければならない
ことを意味する。この構成では、反射減衰量を改善する
ためのある角度を付けた偏光子配置が使用できなくな
る。したがってストーンの偏光子は光軸に垂直に配置さ
れなければならず、この配置には本来的に反射減衰量の
問題がある。さらに、接着剤の屈折率は温度差に依存
し、これは屈折率不整合を生じさせる。さらに、より多
くの光学成分が必要であり、またストーンのプロセスは
かなり時間がかかり、一度に１つの偏光ファイバしかつ
くることができない。
ーロッパ特許出願公開第ＥＰ０７５１４１０Ａ２号でジ
ェイ・ストーン(J. Stone)により開示されている。スト
ーンは、前もってつくられた５０μｍより薄い研磨済ガ
ラス製２色偏光子片を、接着剤を用いて２本のファイバ
の端面間に挟み込むことを提案した。ストーンの実施例
に関する製造プロセスは、研磨済ガラス製２色偏光子片
の薄化、第１のファイバの端面の１つへの偏光子の取付
け及び、引き続く工程における、第２のファイバの端面
への偏光子の光結合を必要とした。このプロセスは回転
コネクタまたはアライメントスリーブを補助に用いて達
成され、残留アライメントずれによる固有の損失があ
る。残留アライメントずれはそれぞれのファイバの回転
により若干は抑えられるが、他の複雑な問題が生じる。
それぞれのファイバを回転させるためには、それぞれの
ファイバの端面が光軸に垂直でなければならず、このこ
とは偏光子材を光軸に垂直に挟み込まなければならない
ことを意味する。この構成では、反射減衰量を改善する
ためのある角度を付けた偏光子配置が使用できなくな
る。したがってストーンの偏光子は光軸に垂直に配置さ
れなければならず、この配置には本来的に反射減衰量の
問題がある。さらに、接着剤の屈折率は温度差に依存
し、これは屈折率不整合を生じさせる。さらに、より多
くの光学成分が必要であり、またストーンのプロセスは
かなり時間がかかり、一度に１つの偏光ファイバしかつ
くることができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述の議論の観点か
ら、光ファイバ偏光子素子の縦積み集積化技術に対する
新しい構想が必要とされている。
ら、光ファイバ偏光子素子の縦積み集積化技術に対する
新しい構想が必要とされている。
【００１０】したがって、本発明の目的は、新しい縦積
み集積化技術により、光ファイバ偏光子素子の大量生産
をより容易にし、費用効果をより高くすることにある。
み集積化技術により、光ファイバ偏光子素子の大量生産
をより容易にし、費用効果をより高くすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】光ファイバ偏光子素子
は、基板を提供する工程、光ファイバを基板に結合する
かまたは埋め込む工程、ある角度で前記ファイバ及びフ
ァイバコアを横切る狭トレンチを作成し、よって前記フ
ァイバ及びそのコアを第１のファイバコア端及び第２の
ファイバコア端の２つに分ける工程、ダイクロイックガ
ラス偏光子のような非積層構造の薄い偏光材を、第１の
ファイバコアから放射される光スポットが偏光材に完全
に受け取られ、偏光材から出てくる光スポットが実質的
に第２のファイバコアのモード場径以内に集光されるよ
うに、狭トレンチに挿入して固定する工程を含むプロセ
スにより作成される。これは、専用ファイバあるいは熱
膨張コア（ＴＥＣ）をもつファイバのような特殊処理さ
れたファイバを用いる必要をなくしたプロセスである。
本プロセスは、より容易でより高速の大量生産を可能に
する無アライメントプロセスでもある。本プロセスは一
度に多数の偏光子を製造する。さらに本発明の偏光子
は、光路が完全に密封されている基板上に偏光子が製造
されるから、機械的強度及び耐候性に関して高い信頼度
を示す。
は、基板を提供する工程、光ファイバを基板に結合する
かまたは埋め込む工程、ある角度で前記ファイバ及びフ
ァイバコアを横切る狭トレンチを作成し、よって前記フ
ァイバ及びそのコアを第１のファイバコア端及び第２の
ファイバコア端の２つに分ける工程、ダイクロイックガ
ラス偏光子のような非積層構造の薄い偏光材を、第１の
ファイバコアから放射される光スポットが偏光材に完全
に受け取られ、偏光材から出てくる光スポットが実質的
に第２のファイバコアのモード場径以内に集光されるよ
うに、狭トレンチに挿入して固定する工程を含むプロセ
スにより作成される。これは、専用ファイバあるいは熱
膨張コア（ＴＥＣ）をもつファイバのような特殊処理さ
れたファイバを用いる必要をなくしたプロセスである。
本プロセスは、より容易でより高速の大量生産を可能に
する無アライメントプロセスでもある。本プロセスは一
度に多数の偏光子を製造する。さらに本発明の偏光子
は、光路が完全に密封されている基板上に偏光子が製造
されるから、機械的強度及び耐候性に関して高い信頼度
を示す。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、一態様において、基板
に埋め込まれた少なくとも１本の光ファイバを含む光フ
ァイバ偏光子を含む。ファイバ及びそのファイバコアが
狭トレンチにより第１のファイバコアを有する第１のフ
ァイバ部分と第２のファイバコアを有する第２のファイ
バ部分の２つに横断的に分けられ、薄い偏光材が狭トレ
ンチに配置される。第１のファイバコアから放射される
光スポットは完全に偏光材に受け取られ、偏光材から出
てくる光スポットは実質的に第２のファイバコアに入射
する。それぞれのファイバコアは直径が実質的に一定で
あるか同値であり、偏光材は積層構造ではなく、むしろ
“モノリシック”であるかまたは“２色性”を示すこと
が好ましい。別の態様において、本発明はそのような光
ファイバ偏光子を作成するための方法に関する。本方法
は、基板を提供する工程、光ファイバを基板に結合する
工程、ある角度でファイバを横切る狭トレンチを作成
し、よってファイバ及びそのコアを第１のファイバ端及
び第１のファイバコアならびに第２のファイバ端及び第
２のファイバコアの２つに分ける工程を含む。次いで、
薄い非積層構造の“モノリシック”または“２色性”偏
光材を狭トレンチに挿入して固定する。偏光材の配置
は、第１のファイバコアから放射される光スポットがほ
とんどまたは完全に偏光材に受け取られ、偏光材から出
てくる光スポットが実質的に第２のファイバコアのモー
ド場径内に集光されるような配置である。
に埋め込まれた少なくとも１本の光ファイバを含む光フ
ァイバ偏光子を含む。ファイバ及びそのファイバコアが
狭トレンチにより第１のファイバコアを有する第１のフ
ァイバ部分と第２のファイバコアを有する第２のファイ
バ部分の２つに横断的に分けられ、薄い偏光材が狭トレ
ンチに配置される。第１のファイバコアから放射される
光スポットは完全に偏光材に受け取られ、偏光材から出
てくる光スポットは実質的に第２のファイバコアに入射
する。それぞれのファイバコアは直径が実質的に一定で
あるか同値であり、偏光材は積層構造ではなく、むしろ
“モノリシック”であるかまたは“２色性”を示すこと
が好ましい。別の態様において、本発明はそのような光
ファイバ偏光子を作成するための方法に関する。本方法
は、基板を提供する工程、光ファイバを基板に結合する
工程、ある角度でファイバを横切る狭トレンチを作成
し、よってファイバ及びそのコアを第１のファイバ端及
び第１のファイバコアならびに第２のファイバ端及び第
２のファイバコアの２つに分ける工程を含む。次いで、
薄い非積層構造の“モノリシック”または“２色性”偏
光材を狭トレンチに挿入して固定する。偏光材の配置
は、第１のファイバコアから放射される光スポットがほ
とんどまたは完全に偏光材に受け取られ、偏光材から出
てくる光スポットが実質的に第２のファイバコアのモー
ド場径内に集光されるような配置である。
【００１３】添付図面の図１〜３に示されるように、本
提案の偏光子素子は、ファイバに垂直な向きに対して約
０°〜１０°の範囲にある角度で導波路に入れられた狭
トレンチすなわち間隙に薄い偏光材を挿入することによ
り実現される。より好ましくは、角度範囲は約３°また
は４°〜８°または９°である。図１〜３は薄い偏光材
を用いる光ファイバ偏光子のための製造プロセスの一実
施形態を示す。まずファイバまたはファイバアレイを提
供する。図１は基板に埋め込まれる光ファイバアレイを
示す。次いで、アレイに切込を入れる。図２は既定の角
度で光軸を横切るブレードによる集成ファイバのダイシ
ング、すなわち狭トレンチの形成を示す。次いで、薄い
偏光材を挿入する。図３は狭トレンチに挿入され、屈折
率整合光学接着剤により固定される薄い偏光材を示す。
これは本質的に無アライメントプロセスである。
提案の偏光子素子は、ファイバに垂直な向きに対して約
０°〜１０°の範囲にある角度で導波路に入れられた狭
トレンチすなわち間隙に薄い偏光材を挿入することによ
り実現される。より好ましくは、角度範囲は約３°また
は４°〜８°または９°である。図１〜３は薄い偏光材
を用いる光ファイバ偏光子のための製造プロセスの一実
施形態を示す。まずファイバまたはファイバアレイを提
供する。図１は基板に埋め込まれる光ファイバアレイを
示す。次いで、アレイに切込を入れる。図２は既定の角
度で光軸を横切るブレードによる集成ファイバのダイシ
ング、すなわち狭トレンチの形成を示す。次いで、薄い
偏光材を挿入する。図３は狭トレンチに挿入され、屈折
率整合光学接着剤により固定される薄い偏光材を示す。
これは本質的に無アライメントプロセスである。
【００１４】偏光材は、少なくとも１本の光ファイバが
その中に埋め込まれた基板に取り付けられる。これは、
例えばＮＴＴ−ＡＴの＃９３８９のような紫外線（Ｕ
Ｖ）硬化性屈折率整合光学接着剤により達成される。接
着剤の屈折率は、ファイバコアの屈折率に整合するべき
である。屈折率整合油またはエポキシのような他の封入
剤または接着剤も用いることができる。屈折率整合接着
剤により、ファイバコアの端面が空気にさらされないこ
とも保証される。ファイバが埋め込まれ、導波路が空気
にさらされないことが望ましい。これにより、光減衰が
低減され、大気の有害な影響から素子を防護するための
高価な梱包に本発明の偏光子素子を収める必要がなくな
る。さらに本発明の偏光子は、偏光子が基板上に形成さ
れているから機械的強度が高い。さらに、偏光子素子の
製造に必要な光部品の数が非常に少ない。部品には、基
板、カバーガラス、薄い偏光子及び光ファイバが含まれ
る。アレイにされて用いられるような、多数の光ファイ
バ偏光子を無アライメントプロセスにより一度に製造す
ることができる。もちろん、アレイプロセス及び引き続
く個々の偏光子ユニットの分離により、単一の光ファイ
バ偏光子を作成できる。
その中に埋め込まれた基板に取り付けられる。これは、
例えばＮＴＴ−ＡＴの＃９３８９のような紫外線（Ｕ
Ｖ）硬化性屈折率整合光学接着剤により達成される。接
着剤の屈折率は、ファイバコアの屈折率に整合するべき
である。屈折率整合油またはエポキシのような他の封入
剤または接着剤も用いることができる。屈折率整合接着
剤により、ファイバコアの端面が空気にさらされないこ
とも保証される。ファイバが埋め込まれ、導波路が空気
にさらされないことが望ましい。これにより、光減衰が
低減され、大気の有害な影響から素子を防護するための
高価な梱包に本発明の偏光子素子を収める必要がなくな
る。さらに本発明の偏光子は、偏光子が基板上に形成さ
れているから機械的強度が高い。さらに、偏光子素子の
製造に必要な光部品の数が非常に少ない。部品には、基
板、カバーガラス、薄い偏光子及び光ファイバが含まれ
る。アレイにされて用いられるような、多数の光ファイ
バ偏光子を無アライメントプロセスにより一度に製造す
ることができる。もちろん、アレイプロセス及び引き続
く個々の偏光子ユニットの分離により、単一の光ファイ
バ偏光子を作成できる。
【００１５】薄い偏光材は、４０以上に達する２色性比
を示し、共通の軸に沿って配列されたハロゲン化銀粒子
を含むガラスであり、このガラスの特徴は相分離性また
はフォトクロミック性をもつことである。相分離性ガラ
スを薄い偏光材として用いる場合このガラスは、重量％
で、１〜１５％のＡｌ２Ｏ３，２０〜３５％のＢ
２Ｏ ３，５〜１２％のアルカリ金属酸化物から実質的に
なり、残余分をＳｉＯ２が占める基本組成を有し、約５
％より多くの量のＡｌ２Ｏ３が存在する場合には、少な
くとも１％の相分離剤が組成に含まれるという条件があ
る。
を示し、共通の軸に沿って配列されたハロゲン化銀粒子
を含むガラスであり、このガラスの特徴は相分離性また
はフォトクロミック性をもつことである。相分離性ガラ
スを薄い偏光材として用いる場合このガラスは、重量％
で、１〜１５％のＡｌ２Ｏ３，２０〜３５％のＢ
２Ｏ ３，５〜１２％のアルカリ金属酸化物から実質的に
なり、残余分をＳｉＯ２が占める基本組成を有し、約５
％より多くの量のＡｌ２Ｏ３が存在する場合には、少な
くとも１％の相分離剤が組成に含まれるという条件があ
る。
【００１６】あるいはフォトクロミックガラスが用いら
れる場合、このガラスは、酸化物基準の重量％で、４〜
２６％のＡｌ２Ｏ３，４〜２６％のＢ２Ｏ３，４０〜７
６％のＳｉＯ２，２〜８％のＬｉ２Ｏ，４〜１５％のＮ
ａ２Ｏ，６〜２０％のＫ２Ｏ，８〜２５％のＲｂ２Ｏ，
及び１０〜３０％のＣｓ２Ｏからなる群から選ばれる少
なくとも１種のアルカリ金属酸化物、最小有効比率が
０.２％のＣｌ，０.１％のＢｒ， 及び０.０８％のＩの
内の少なくとも１種のハロゲン、並びに有効ハロゲンが
Ｃｌの場合は０.２％，有効ハロゲンがＢｒの場合は０.
０５％の比率を最小とするＡｇから実質的になる組成を
有する；ただしこのガラスは少なくとも０.０８％のＩ
を含み、基本ガラス成分、ハロゲン及びＡｇの合計が組
成の重量の少なくとも８５％を占める。別のタイプのフ
ォトクロミックガラスは、酸化物基準の重量％で、５〜
２５％のＡｌ２Ｏ３，１４〜２３％のＢ２Ｏ３，２０〜
６５％のＳｉＯ２，０〜２５％のＰ２Ｏ５からなり、さ
らに０〜２.５％のＬｉ２Ｏ，０〜９％のＮａ２Ｏ，０
〜１７％のＫ２Ｏ，０〜６％のＣｓ２Ｏ，ここでＬｉ ２
Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏは８〜２０％，０.０
０４〜０.０２％のＣｕＯ，０.１５〜０.３％のＡｇ，
０.１〜０.２５％のＣｌ，及び０.１〜０.２％のＢｒか
ら実質的になり、アルカリ金属酸化物対Ｂ２Ｏ３のモル
比は約０.５５〜０.０８５の範囲にある、組成を有し、
この組成はＣｕＯ以外の２価の金属酸化物を実質的に含
まず、Ａｇ：(Ｃｌ＋Ｂｒ)の重量比は約０.６５〜０.９
５の範囲にある。
れる場合、このガラスは、酸化物基準の重量％で、４〜
２６％のＡｌ２Ｏ３，４〜２６％のＢ２Ｏ３，４０〜７
６％のＳｉＯ２，２〜８％のＬｉ２Ｏ，４〜１５％のＮ
ａ２Ｏ，６〜２０％のＫ２Ｏ，８〜２５％のＲｂ２Ｏ，
及び１０〜３０％のＣｓ２Ｏからなる群から選ばれる少
なくとも１種のアルカリ金属酸化物、最小有効比率が
０.２％のＣｌ，０.１％のＢｒ， 及び０.０８％のＩの
内の少なくとも１種のハロゲン、並びに有効ハロゲンが
Ｃｌの場合は０.２％，有効ハロゲンがＢｒの場合は０.
０５％の比率を最小とするＡｇから実質的になる組成を
有する；ただしこのガラスは少なくとも０.０８％のＩ
を含み、基本ガラス成分、ハロゲン及びＡｇの合計が組
成の重量の少なくとも８５％を占める。別のタイプのフ
ォトクロミックガラスは、酸化物基準の重量％で、５〜
２５％のＡｌ２Ｏ３，１４〜２３％のＢ２Ｏ３，２０〜
６５％のＳｉＯ２，０〜２５％のＰ２Ｏ５からなり、さ
らに０〜２.５％のＬｉ２Ｏ，０〜９％のＮａ２Ｏ，０
〜１７％のＫ２Ｏ，０〜６％のＣｓ２Ｏ，ここでＬｉ ２
Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏは８〜２０％，０.０
０４〜０.０２％のＣｕＯ，０.１５〜０.３％のＡｇ，
０.１〜０.２５％のＣｌ，及び０.１〜０.２％のＢｒか
ら実質的になり、アルカリ金属酸化物対Ｂ２Ｏ３のモル
比は約０.５５〜０.０８５の範囲にある、組成を有し、
この組成はＣｕＯ以外の２価の金属酸化物を実質的に含
まず、Ａｇ：(Ｃｌ＋Ｂｒ)の重量比は約０.６５〜０.９
５の範囲にある。
【００１７】本発明で極めて良好に機能し得る、さらに
なお好ましい偏光材は、本明細書に参照として含まれ
る、国際特許出願公開第ＷＯ９９/５９００６号に説明
されているような非常に薄いガラス品である。国際特許
出願公開第ＷＯ９９/５９００６号の一部は銀含有ガラ
スを作成するための方法及びそのようなガラスからつく
られる極薄偏光ガラス品に関する。この偏光ガラスは、
積層構造とは対照的に、一様な偏光コンシステンシーを
有する。すなわちこのガラスは、全幅及び全厚にわたり
サブミクロンレベルの細長い金属粒子が内部に分散され
た、モノリシックタイプでなければならない。この点
で、偏光材は非積層構造を有していなければならない。
金属粒子は長軸を有し、よってガラスは光の長軸に平行
な偏光成分を選択的に吸収する。すなわち、長軸に垂直
な向きで振動する光を高透過率で通過させることができ
る。さらに、ガラスに埋め込まれた細かいハロゲン化物
結晶の存在により生じる光の散乱、または不要なフォト
クロミズムのようなある種の望ましくない光学特性をガ
ラスに与える傾向をもつハロゲン化金属粒子が、この偏
光ガラスには実質的に存在しない。
なお好ましい偏光材は、本明細書に参照として含まれ
る、国際特許出願公開第ＷＯ９９/５９００６号に説明
されているような非常に薄いガラス品である。国際特許
出願公開第ＷＯ９９/５９００６号の一部は銀含有ガラ
スを作成するための方法及びそのようなガラスからつく
られる極薄偏光ガラス品に関する。この偏光ガラスは、
積層構造とは対照的に、一様な偏光コンシステンシーを
有する。すなわちこのガラスは、全幅及び全厚にわたり
サブミクロンレベルの細長い金属粒子が内部に分散され
た、モノリシックタイプでなければならない。この点
で、偏光材は非積層構造を有していなければならない。
金属粒子は長軸を有し、よってガラスは光の長軸に平行
な偏光成分を選択的に吸収する。すなわち、長軸に垂直
な向きで振動する光を高透過率で通過させることができ
る。さらに、ガラスに埋め込まれた細かいハロゲン化物
結晶の存在により生じる光の散乱、または不要なフォト
クロミズムのようなある種の望ましくない光学特性をガ
ラスに与える傾向をもつハロゲン化金属粒子が、この偏
光ガラスには実質的に存在しない。
【００１８】偏光材は隣接する非偏光領域がない単層光
偏光素子とすることができ、またそうでなければならな
い。例えばコーニング(Corning)社のウルトラ−シン
（商標）(Ultra-ThinTM)ポラコール(Polarcor)という商
品名で知られるガラスを用いることができる。国際特許
出願公開第ＷＯ９９/５９００６号に開示されるよう
な、このタイプのガラスは多くの工程を含む方法にした
がって作成される。まず、第１の偏光層及び非偏光領域
を含む偏光ガラスを入手する。この偏光層は細長い金属
粒子を含有し、非偏光領域はハロゲン化金属粒子を含有
する。第２に、前記偏光ガラスの第１の偏光層を基板に
接合する。第３に、非偏光領域を除去して第１の偏光層
を露出させ、次いで、基板から第１の偏光層を剥離して
極薄偏光ガラスを形成する。除去工程後、偏光ガラスは
それぞれが既定の寸法の長さ及び幅を有し、厚さが１０
〜５０μｍ（ウエハ厚は１０〜１５〜２５〜３０〜３５
〜４０μｍの範囲とすることができる）のウエハに切り
分けられる。さらに、それぞれのウエハは大きな光開口
及び良好な耐熱性を有する。１０ｍｍ×１０ｍｍ角とい
う大きな開口を実現できる１。このタイプの偏光材は波
長１.５４μｍで４０ｄＢより大きなコントラスト比を
有する。
偏光素子とすることができ、またそうでなければならな
い。例えばコーニング(Corning)社のウルトラ−シン
（商標）(Ultra-ThinTM)ポラコール(Polarcor)という商
品名で知られるガラスを用いることができる。国際特許
出願公開第ＷＯ９９/５９００６号に開示されるよう
な、このタイプのガラスは多くの工程を含む方法にした
がって作成される。まず、第１の偏光層及び非偏光領域
を含む偏光ガラスを入手する。この偏光層は細長い金属
粒子を含有し、非偏光領域はハロゲン化金属粒子を含有
する。第２に、前記偏光ガラスの第１の偏光層を基板に
接合する。第３に、非偏光領域を除去して第１の偏光層
を露出させ、次いで、基板から第１の偏光層を剥離して
極薄偏光ガラスを形成する。除去工程後、偏光ガラスは
それぞれが既定の寸法の長さ及び幅を有し、厚さが１０
〜５０μｍ（ウエハ厚は１０〜１５〜２５〜３０〜３５
〜４０μｍの範囲とすることができる）のウエハに切り
分けられる。さらに、それぞれのウエハは大きな光開口
及び良好な耐熱性を有する。１０ｍｍ×１０ｍｍ角とい
う大きな開口を実現できる１。このタイプの偏光材は波
長１.５４μｍで４０ｄＢより大きなコントラスト比を
有する。
【００１９】従来技術の偏光材に比して、かなり大きな
開口を有する薄い偏光材により、時間のかかるアライメ
ントが組立工程に必要とされない。先に述べたように、
２本のファイバの端面が互いに近づくほど、すなわち端
面間の間隙が狭くなるほど、光ファイバ素子で生じる光
損失は小さくなる。本発明の狭トレンチの幅は７０〜６
０〜５０μｍ以下である。より好ましくは、トレンチの
幅は約１０〜２０〜３０〜５０μｍである。図４は、結
合損失の計算値及びウルトラ−シン（商標）のようなガ
ラス偏光子片が２本の光ファイバの間に挟み込まれる間
隙の距離の依存関係を、モード場径を変えて（１０，２
０，及び３０μｍ）示す。図からわかるように、結合損
失は間隔が大きくなるとともに大きく増加する。
開口を有する薄い偏光材により、時間のかかるアライメ
ントが組立工程に必要とされない。先に述べたように、
２本のファイバの端面が互いに近づくほど、すなわち端
面間の間隙が狭くなるほど、光ファイバ素子で生じる光
損失は小さくなる。本発明の狭トレンチの幅は７０〜６
０〜５０μｍ以下である。より好ましくは、トレンチの
幅は約１０〜２０〜３０〜５０μｍである。図４は、結
合損失の計算値及びウルトラ−シン（商標）のようなガ
ラス偏光子片が２本の光ファイバの間に挟み込まれる間
隙の距離の依存関係を、モード場径を変えて（１０，２
０，及び３０μｍ）示す。図からわかるように、結合損
失は間隔が大きくなるとともに大きく増加する。
【００２０】結合損失を抑えるためにはモード場径が大
きいほど有効であるが、本発明の偏光素子に用いられる
光ファイバはコアの直径を拡張するための、加熱のよう
な特殊処理を受ける必要はない。熱膨張コアのための加
熱処理は、ファイバに損傷を与えないように例えば１４
００℃という高温における厳密な温度制御を基本的に必
要とし、結果として製造コストを高める。本発明の素子
及び方法では、用いられる偏光材が非常に薄く、よって
結合損失を無視できるので、ＴＥＣファイバを用いる必
要がない。
きいほど有効であるが、本発明の偏光素子に用いられる
光ファイバはコアの直径を拡張するための、加熱のよう
な特殊処理を受ける必要はない。熱膨張コアのための加
熱処理は、ファイバに損傷を与えないように例えば１４
００℃という高温における厳密な温度制御を基本的に必
要とし、結果として製造コストを高める。本発明の素子
及び方法では、用いられる偏光材が非常に薄く、よって
結合損失を無視できるので、ＴＥＣファイバを用いる必
要がない。
【００２１】本発明の構造の従来技術に優る利点は、実
質的に直径が一定のコアを有する通常のどのような単一
モード光ファイバも、実質的な光拡散すなわち光損失を
懸念することなく用いることができることであろう
（“実質的に一定”とは、よく知られている、通常の製
造許容範囲内のコア径を有する光ファイバを意味す
る）。いい換えれば、ファイバコアの直径には有意なテ
ーパが付けられた区画はなく、５０％をこえる、あるい
は１０〜１５〜２５％をこえるような変化もない。通常
の単一モードファイバのコア径は一般にほぼ１０μｍで
ある。
質的に直径が一定のコアを有する通常のどのような単一
モード光ファイバも、実質的な光拡散すなわち光損失を
懸念することなく用いることができることであろう
（“実質的に一定”とは、よく知られている、通常の製
造許容範囲内のコア径を有する光ファイバを意味す
る）。いい換えれば、ファイバコアの直径には有意なテ
ーパが付けられた区画はなく、５０％をこえる、あるい
は１０〜１５〜２５％をこえるような変化もない。通常
の単一モードファイバのコア径は一般にほぼ１０μｍで
ある。
【００２２】上述したように、本発明の実施形態は１本
のファイバまたはファイバアレイを用いることを想定し
ている。ファイバアレイの場合では、１本をこえる偏光
ファイバを短時間で一度に製造することができる。図２
は本発明の光ファイバ偏光子の一実施形態を示す。ファ
イバは狭トレンチをもつ基板に埋め込まれ、それぞれの
ファイバの光軸に垂直な向きに対して０〜１０°（好ま
しくは３°〜９°）の間のある角度（θ）でダイシング
される。基板はシリカガラスでつくることができる。反
射減衰、すなわち後方反射は、傾き角をもって挿入され
た薄い偏光材により、事実上排除される。光学性能に必
須であるから、挿入される偏光材は入射角の角度シフト
の影響を受けてはならない。コーニング社のウルトラ−
シン（商標）のようなモノリシックタイプの２色性ガラ
ス偏光子は、その性能が法線から外れた入射角の角度シ
フトの影響を受けないから、この条件を満足する。ウル
トラ−シン（商標）が挿入された本発明の光ファイバ偏
光子の反射減衰量の測定値は傾き角が０°〜８°の範囲
で、３８〜４０〜４２〜５０ｄＢであった。これらの偏
光子の挿入損失の測定値は、０.２〜０.５ｄＢであっ
た。さらに、通常のＳＭＦのコアと偏光材との間の屈折
率差は通常小さい（Δｎ＝〜０.０７）から、ある角度
で傾けることによる光軸オフセットを補償する必要はな
い。さらに、通常のＳＭＦのコアと偏光材との屈折率差
が小さいことから、フレネル反射で生じる光損失は無視
可能な程小さい。すなわち、角度を付けて光ファイバを
２分することで反射減衰を事実上なくしているから、損
失は無視可能であり、よって偏光材に無反射コーティン
グを用いる必要がない。
のファイバまたはファイバアレイを用いることを想定し
ている。ファイバアレイの場合では、１本をこえる偏光
ファイバを短時間で一度に製造することができる。図２
は本発明の光ファイバ偏光子の一実施形態を示す。ファ
イバは狭トレンチをもつ基板に埋め込まれ、それぞれの
ファイバの光軸に垂直な向きに対して０〜１０°（好ま
しくは３°〜９°）の間のある角度（θ）でダイシング
される。基板はシリカガラスでつくることができる。反
射減衰、すなわち後方反射は、傾き角をもって挿入され
た薄い偏光材により、事実上排除される。光学性能に必
須であるから、挿入される偏光材は入射角の角度シフト
の影響を受けてはならない。コーニング社のウルトラ−
シン（商標）のようなモノリシックタイプの２色性ガラ
ス偏光子は、その性能が法線から外れた入射角の角度シ
フトの影響を受けないから、この条件を満足する。ウル
トラ−シン（商標）が挿入された本発明の光ファイバ偏
光子の反射減衰量の測定値は傾き角が０°〜８°の範囲
で、３８〜４０〜４２〜５０ｄＢであった。これらの偏
光子の挿入損失の測定値は、０.２〜０.５ｄＢであっ
た。さらに、通常のＳＭＦのコアと偏光材との間の屈折
率差は通常小さい（Δｎ＝〜０.０７）から、ある角度
で傾けることによる光軸オフセットを補償する必要はな
い。さらに、通常のＳＭＦのコアと偏光材との屈折率差
が小さいことから、フレネル反射で生じる光損失は無視
可能な程小さい。すなわち、角度を付けて光ファイバを
２分することで反射減衰を事実上なくしているから、損
失は無視可能であり、よって偏光材に無反射コーティン
グを用いる必要がない。
【００２３】注目する波長（１,５５０ｎｍ）でコント
ラスト比を測定した。偏光材が０°〜８°の角度で傾け
られた、ウルトラ−シン（商標）を用いた光ファイバ偏
光子のコントラスト比の測定値は約３３〜４８ｄＢの範
囲であった。この材料の挿入損失の測定値は０.０６ｄ
Ｂより小さかった。
ラスト比を測定した。偏光材が０°〜８°の角度で傾け
られた、ウルトラ−シン（商標）を用いた光ファイバ偏
光子のコントラスト比の測定値は約３３〜４８ｄＢの範
囲であった。この材料の挿入損失の測定値は０.０６ｄ
Ｂより小さかった。
【００２４】本発明の別の実施形態として、Ｖ溝をもつ
基板に結合された１本のファイバから光ファイバ偏光子
素子がつくられる。この製造案にしたがって作成された
偏光子が図７に示される。Ｖ溝は、Ｖ溝ブレードをもつ
精密ダイシング機を用いて、厚さがほぼ０.６ｍｍの平
板石英ガラス基板に形成される。切込角は９０°であ
り、溝の深さは１５１μｍである。あるいは、切込角６
０°及び深さ１８７μｍでＶ溝を形成することもでき
る。Ｖ溝が作成されると、次いで、無被覆の単一モード
ファイバが熱硬化性エポキシとともにＶ溝内におかれ
る。硬化させる前に、ファイバをＶ溝内に固定するため
に、石英ガラス上に０.１２ｍｍ厚のカバーガラスが載
せられる。次いで、同じエポキシを用いてカバーガラス
がガラス基板に接着される。引き続いて、ホットプレー
ト上でエポキシを硬化させる。約３６μｍ厚のウルトラ
−シン（商標）を挿入するため、３０μｍ幅のブレード
を用いた２ステップ切込によりトレンチが形成される。
あるいは、３０μｍ幅のブレードでの１ステップ切込を
用いることもできる。反射減衰をなくすため、トレンチ
の角度はファイバ面に対して４°に設定される。図５
は、ファイバの光軸に垂直な向きに対して４°で切り込
まれた狭トレンチをもつ、上述の光ファイバ偏光子の顕
微鏡写真を示す。形成後、２本のファイバのコア端面の
間隔としての、低コヒーレンス光反射計測器（ＯＬＣ
Ｒ）による、狭トレンチの間隙の測定値はほぼ３９μｍ
であった。次いで、ＵＶ硬化性の屈折率整合接着剤がト
レンチに注ぎ込まれ、１ｍｍ×２ｍｍのウルトラ−シン
（商標）片がトレンチに挿入される。接着剤をＵＶ光で
露光して硬化させる。上述の実施形態は本発明を説明す
るための代表例であり、本発明の全ての態様を具現しよ
うとしたものではないことは当然である。
基板に結合された１本のファイバから光ファイバ偏光子
素子がつくられる。この製造案にしたがって作成された
偏光子が図７に示される。Ｖ溝は、Ｖ溝ブレードをもつ
精密ダイシング機を用いて、厚さがほぼ０.６ｍｍの平
板石英ガラス基板に形成される。切込角は９０°であ
り、溝の深さは１５１μｍである。あるいは、切込角６
０°及び深さ１８７μｍでＶ溝を形成することもでき
る。Ｖ溝が作成されると、次いで、無被覆の単一モード
ファイバが熱硬化性エポキシとともにＶ溝内におかれ
る。硬化させる前に、ファイバをＶ溝内に固定するため
に、石英ガラス上に０.１２ｍｍ厚のカバーガラスが載
せられる。次いで、同じエポキシを用いてカバーガラス
がガラス基板に接着される。引き続いて、ホットプレー
ト上でエポキシを硬化させる。約３６μｍ厚のウルトラ
−シン（商標）を挿入するため、３０μｍ幅のブレード
を用いた２ステップ切込によりトレンチが形成される。
あるいは、３０μｍ幅のブレードでの１ステップ切込を
用いることもできる。反射減衰をなくすため、トレンチ
の角度はファイバ面に対して４°に設定される。図５
は、ファイバの光軸に垂直な向きに対して４°で切り込
まれた狭トレンチをもつ、上述の光ファイバ偏光子の顕
微鏡写真を示す。形成後、２本のファイバのコア端面の
間隔としての、低コヒーレンス光反射計測器（ＯＬＣ
Ｒ）による、狭トレンチの間隙の測定値はほぼ３９μｍ
であった。次いで、ＵＶ硬化性の屈折率整合接着剤がト
レンチに注ぎ込まれ、１ｍｍ×２ｍｍのウルトラ−シン
（商標）片がトレンチに挿入される。接着剤をＵＶ光で
露光して硬化させる。上述の実施形態は本発明を説明す
るための代表例であり、本発明の全ての態様を具現しよ
うとしたものではないことは当然である。
【図１】光ファイバアレイが基板に結合されるかまたは
埋め込まれている、薄い偏光材を用いる光ファイバ偏光
子のための製造プロセスの一実施形態を示す概略図
埋め込まれている、薄い偏光材を用いる光ファイバ偏光
子のための製造プロセスの一実施形態を示す概略図
【図２】ファイバの光軸に対してある角度でアレイに切
込が入れられて、狭トレンチが形成される、薄い偏光材
を用いる光ファイバ偏光子のための製造プロセスの一実
施形態を示す概略図
込が入れられて、狭トレンチが形成される、薄い偏光材
を用いる光ファイバ偏光子のための製造プロセスの一実
施形態を示す概略図
【図３】図２に示した切込によりつくられた狭トレンチ
に薄い偏光材が挿入される、薄い偏光材を用いる光ファ
イバ偏光子のための製造プロセスの一実施形態を示す概
略図
に薄い偏光材が挿入される、薄い偏光材を用いる光ファ
イバ偏光子のための製造プロセスの一実施形態を示す概
略図
【図４】薄い偏光材を用いる光ファイバ偏光子のための
製造プロセスの一実施形態を示す概略図
製造プロセスの一実施形態を示す概略図
【図５】図１〜３または図４に示した光ファイバ偏光子
のより詳細な部分的顕微鏡写真
のより詳細な部分的顕微鏡写真
【図６】光損失対２本のファイバの端面間隔の関係を、
直径を変えた３組のファイバについて示すグラフ
直径を変えた３組のファイバについて示すグラフ
【図７】Ｖ溝を有する、薄い偏光材を用いる光ファイバ
偏光子の別の実施形態を示す概略図
偏光子の別の実施形態を示す概略図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 裕樹 日本国静岡県袋井市豊沢1340−８ (72)発明者 竹内 善明 日本国静岡県静岡市伝馬町６−18 ハイツ 伝馬町1105
Claims (40)
- 【請求項１】 光ファイバ偏光子において：基板に埋め
込まれた少なくとも１本の光ファイバ；前記ファイバ及
びそのコアは狭トレンチにより横断的に第１のファイバ
コアを有する第１のファイバ部分及び第２のファイバコ
アを有する第２のファイバ部分の２つに分けられる；及
び前記狭トレンチに配置された薄い偏光材；を含み：前
記第１のファイバコアから放射される光スポットの全て
が前記偏光材に受け取られ、前記偏光材から出てくる光
スポットの実質的に全てが前記第２のファイバコアに入
射する；及び前記第１及び第２のファイバコアはそれぞ
れ実質的に一定の直径を有し、前記偏光材は積層構造を
もたない；ことを特徴とする光ファイバ偏光子。 - 【請求項２】 前記ファイバ及びそのコアが前記ファイ
バに垂直な向きに対して０°から１０°の範囲にある角
度で２つに分けられることを特徴とする請求項１記載の
光ファイバ偏光子。 - 【請求項３】 前記ファイバ及びそのコアが前記ファイ
バに垂直な向きに対して３°から９°の範囲にある角度
で２つに分けられることを特徴とする請求項１記載の光
ファイバ偏光子。 - 【請求項４】 前記第１及び第２のファイバコアの前記
直径がテーパの付けられた区画をもたず、１５％をこえ
る変化がないことを特徴とする請求項１記載の光ファイ
バ偏光子。 - 【請求項５】 前記ファイバが単一モードファイバであ
ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項６】 前記狭トレンチの幅が６０μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項７】 前記狭トレンチの幅が２０から５０μｍ
であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ偏光
子。 - 【請求項８】 反射減衰量の測定値が３８ｄＢ以上であ
ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項９】 前記偏光子のコントラスト比が３０ｄＢ
より大きいことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ
偏光子。 - 【請求項１０】 前記偏光材の厚さがほぼ１０から５０
μｍであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ
偏光子。 - 【請求項１１】 前記偏光材が４０に達する２色性比を
示し、共通の軸に沿って配列されたハロゲン化銀粒子を
含有するガラスであり、前記ガラスは相分離性またはフ
ォトクロミック性のいずれかの特性をもつことを特徴と
する請求項１記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項１２】 前記偏光材が、酸化物基準の重量％
で、５〜２５％のＡｌ ２Ｏ３，１４〜２３％のＢ
２Ｏ３，２０〜６５％のＳｉＯ２，０〜２５％のＰ２Ｏ
５，０〜２.５％のＬｉ２Ｏ，０〜９％のＮａ２Ｏ，０
〜１７％のＫ２Ｏ，０〜６％のＣｓ２Ｏ，ここでＬｉ２
Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏは８〜２０％，０.０
０４〜０.０２％のＣｕＯ，０.１５〜０.３％のＡｇ，
０.１〜０.２５％のＣｌ，及び０.１〜０.２％のＢｒか
ら実質的になり、アルカリ金属酸化物対Ｂ ２Ｏ３のモル
比は約０.５５〜０.０８５の範囲にある組成を有し、前
記組成はＣｕＯ以外の２価の金属酸化物を実質的に含ま
ず、Ａｇ：(Ｃｌ＋Ｂｒ)の重量比が約０.６５〜０.９５
であるフォトクロミックガラスであることを特徴とする
請求項１１記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項１３】 前記偏光材が、酸化物基準の重量％
で、４〜２６％のＡｌ ２Ｏ３，４〜２６％のＢ２Ｏ３，
４０〜７６％のＳｉＯ２，２〜８％のＬｉ２Ｏ，４〜１
５％のＮａ２Ｏ，６〜２０％のＫ２Ｏ，８〜２５％のＲ
ｂ２Ｏ，及び１０〜３０％のＣｓ２Ｏからなる群から選
ばれる少なくとも１種のアルカリ金属酸化物、最小有効
比率が０.２％のＣｌ，０.１％のＢｒ，及び０.０８％
のＩの内の少なくとも１種のハロゲン、並びに有効ハロ
ゲンがＣｌの場合は０.２％，有効ハロゲンがＢｒの場
合は０.０５％の比率を最小とするＡｇから実質的にな
る組成を有するフォトクロミックガラス；ただし前記ガ
ラスは少なくとも０.０８％のＩを含み、前記基本ガラ
ス成分、ハロゲン及びＡｇの合計が前記組成の重量の少
なくとも８５％を占めることを特徴とする請求項１１記
載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項１４】 前記偏光材が、重量％で、１〜１５％
のＡｌ２Ｏ３，２０〜３５％のＢ２Ｏ３，５〜１２％の
アルカリ金属酸化物，及び残余を占めるＳｉＯ２からな
る基本組成を有し、約５％をこえる量のＡｌ２Ｏ３が存
在する場合には、少なくとも１％の相分離剤が前記組成
に含まれるという条件をもつ、相分離性ガラスであるこ
とを特徴とする請求項１１記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項１５】 前記偏光材が１０〜５０μｍの厚さを
有し、前記厚さにわたり細長い金属粒子を含む偏光ガラ
スであり、前記偏光ガラスは前記ガラスが６５０ｎｍよ
り長い波長において２５ｄＢより大きなコントラスト比
を示すという特性を有することを特徴とする請求項１記
載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項１６】 前記細長い金属粒子が長軸を有し、前
記細長い金属粒子が光の前記長軸に平行な偏光成分を選
択的に吸収し、前記長軸に垂直な向きに振動する光は高
透過率で通過させることを特徴とする請求項１５記載の
光ファイバ偏光子。 - 【請求項１７】 前記偏光材が遊離銀粒子を含むことを
特徴とする請求項１５記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項１８】 前記偏光材が実質的にハロゲン化金属
粒子を含まない偏光ガラスであり、前記偏光ガラスが：
（ａ）第１の偏光層及び非偏光領域を含む偏光ガラスを
提供する工程；前記偏光層は細長い金属粒子を含み、前
記非偏光領域はハロゲン化金属粒子を含む；（ｂ）前記
偏光ガラスの前記第１の偏光層を基板に接合する工程；
（ｃ）前記非偏光領域を除去して前記第１の偏光層を露
出させる工程；及び（ｄ）前記第１の偏光層を前記基板
から剥離して極薄偏光ガラスを形成する工程を含む方法
にしたがって作成されることを特徴とする請求項１記載
の光ファイバ偏光子。 - 【請求項１９】 前記偏光材がモノリシック構造体をも
つことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項２０】 前記ファイバがそれぞれのコアの直径
を拡張するための特殊な処理を必要としないことを特徴
とする請求項１記載の光ファイバ偏光子。 - 【請求項２１】 光ファイバ偏光子を作成するための方
法において：基板を提供する工程；光ファイバを前記基
板に結合する工程；前記ファイバ及びそのコアをある角
度で横切る狭トレンチを作成し、よって前記ファイバを
第１のファイバコアを有する第１のファイバ端及び第２
のファイバコアを有する第２のファイバ端の２つに分け
る工程；及び非積層構造をもつ薄い偏光材を、前記第１
のファイバコアから放射される光スポットが前記偏光材
に完全に受け取られ、前記偏光材から出てくる前記光ス
ポットが実質的に前記第２のファイバコアのモード場径
内に集光されるように、前記狭トレンチに挿入して固定
する工程；を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２２】 前記偏光材が屈折率整合光学接着剤に
より固定されることを特徴とする請求項２１記載の方
法。 - 【請求項２３】 前記ファイバ及びそのコアが前記ファ
イバに垂直な向きに対して０°から１０°の範囲にある
角度で２つに分けられることを特徴とする請求項２１記
載の方法。 - 【請求項２４】 前記ファイバ及びそのコアが前記ファ
イバに垂直な向きに対して３°から９°の範囲にある角
度で２つに分けられることを特徴とする請求項２１記載
の方法。 - 【請求項２５】 前記狭トレンチの幅が６０μｍ以下で
あることを特徴とする請求項２１記載の方法。 - 【請求項２６】 前記狭トレンチの幅が２０〜５０μｍ
であることを特徴とする請求項２１記載の方法。 - 【請求項２７】 反射減衰量の測定値が３８ｄＢ以上で
あることを特徴とする請求項２１記載の方法。 - 【請求項２８】 前記偏光子のコントラスト比が３０ｄ
Ｂより大きいことを特徴とする請求項２１記載の方法。 - 【請求項２９】 前記偏光子のコントラスト比が４０ｄ
Ｂであることを特徴とする請求項２８記載の方法。 - 【請求項３０】 前記偏光材の厚さがほぼ２０〜４０μ
ｍであることを特徴とする請求項２１記載の方法。 - 【請求項３１】 前記偏光材が４０に達する２色性比を
示し、共通の軸に沿って配列されたハロゲン化銀粒子を
含有するガラスであり、前記ガラスは相分離性またはフ
ォトクロミック性のいずれかの特性をもつことを特徴と
する請求項２１記載の方法。 - 【請求項３２】 前記偏光材が、酸化物基準の重量％
で、５〜２５％のＡｌ ２Ｏ３，１４〜２３％のＢ
２Ｏ３，２０〜６５％のＳｉＯ２，０〜２５％のＰ２Ｏ
５，０〜２.５％のＬｉ２Ｏ，０〜９％のＮａ２Ｏ，０
〜１７％のＫ２Ｏ，０〜６％のＣｓ２Ｏ，ここでＬｉ２
Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏは８〜２０％，０.０
０４〜０.０２％のＣｕＯ，０.１５〜０.３％のＡｇ，
０.１〜０.２５％のＣｌ，及び０.１〜０.２％のＢｒか
ら実質的になり、アルカリ金属酸化物対Ｂ ２Ｏ３のモル
比は約０.５５〜０.０８５の範囲にある、組成を有し、
前記組成はＣｕＯ以外の２価の金属酸化物を実質的に含
まず、Ａｇ：(Ｃｌ＋Ｂｒ)の重量比が約０.６５〜０.９
５であるフォトクロミックガラスであることを特徴とす
る請求項３１記載の方法。 - 【請求項３３】 前記偏光材が、酸化物基準の重量％
で、４〜２６％のＡｌ ２Ｏ３，４〜２６％のＢ２Ｏ３，
４０〜７６％のＳｉＯ２，２〜８％のＬｉ２Ｏ，４〜１
５％のＮａ２Ｏ，６〜２０％のＫ２Ｏ，８〜２５％のＲ
ｂ２Ｏ，及び１０〜３０％のＣｓ２Ｏからなる群から選
ばれる少なくとも１種のアルカリ金属酸化物、最小有効
比率が０.２％のＣｌ，０.１％のＢｒ，及び０.０８％
のＩの内の少なくとも１種のハロゲン、並びに有効ハロ
ゲンがＣｌの場合は０.２％，有効ハロゲンがＢｒの場
合は０.０５％の比率を最小とするＡｇから実質的にな
る組成を有するフォトクロミックガラス；ただし前記ガ
ラスは少なくとも０.０８％のＩを含み、前記基本ガラ
ス成分、ハロゲン及びＡｇの合計が前記組成の重量の少
なくとも８５％を占めることを特徴とする請求項３１記
載の方法。 - 【請求項３４】 前記偏光材が、重量％で、１〜１５％
のＡｌ２Ｏ３，２０〜３５％のＢ２Ｏ３，５〜１２％の
アルカリ金属酸化物，及び残余を占めるＳｉＯ２からな
る基本組成を有し、約５％をこえる量のＡｌ２Ｏ３が存
在する場合には、少なくとも１％の相分離剤が前記組成
に含まれるという条件をもつ、相分離性ガラスであるこ
とを特徴とする請求項３１記載の方法。 - 【請求項３５】 前記偏光材が１０〜５０μｍの厚さを
有し、前記厚さにわたり細長い遊離銀粒子を含み偏光ガ
ラスであり、前記偏光ガラスは前記ガラスが６５０ｎｍ
より長い波長において２５ｄＢより大きな消光比を示す
という特性を有することを特徴とする請求項２１記載の
方法。 - 【請求項３６】 前記細長い遊離銀粒子が長軸を有し、
前記細長い遊離銀粒子が光の前記長軸に平行な偏光成分
を選択的に吸収し、前記長軸に垂直な向きに振動する光
は高透過率で通過させることを特徴とする請求項３５記
載の方法。 - 【請求項３７】 前記偏光材がハロゲン化金属粒子を実
質的に含まないことを特徴とする請求項２１記載の方
法。 - 【請求項３８】 前記ファイバがそれぞれのコアの直径
を拡張するための特殊な処理を必要としないことを特徴
とする請求項２１記載の方法。 - 【請求項３９】 光ファイバ偏光子において：基板に埋
め込まれた少なくとも１本の単一モード光ファイバ；前
記ファイバ及びそのコアは狭トレンチにより横断的に第
１のファイバコアを有する第１のファイバ部分及び第２
のファイバコアを有する第２のファイバ部分の２つに分
けられる；及び前記狭トレンチに配置された薄い偏光
材；を含み：前記第１のファイバコアから放射される光
スポットが完全に前記偏光材に受け取られ、前記偏光材
から出てくる光スポットの実質的に全てが前記第２のフ
ァイバコアに入射する；前記第１及び第２のファイバコ
アはそれぞれ実質的に等しい直径を有し、テーパが付け
られた区画をもたず、１５％をこえて変化することはな
い；前記偏光材は積層構造をもたない；前記ファイバ及
びそのコアは前記ファイバに垂直な向きに対して０°か
ら１０°の範囲にある角度で２つに分けられる；前記狭
トレンチの幅は５０μｍ以下である；反射減衰量の測定
値は３８ｄＢ以上である；前記偏光子のコントラスト比
は３０ｄＢより大きい；前記偏光材は厚さが１０〜５０
μｍで、前記厚さにわたり細長い遊離銀粒子を含有する
モノリシック偏光ガラスである；前記偏光ガラスは前記
ガラスが６５０ｎｍより長い波長で２５ｄＢより大きな
消光比を示すという特性を有する；前記細長い遊離銀粒
子は長軸を有し、前記細長い遊離銀粒子が光の前記長軸
に平行な偏光成分を選択的に吸収し、前記長軸に垂直な
向きに振動する光を高透過率で通過させるという特性を
もつ；及び前記偏光ガラスは厚さが１０〜５０ミクロン
のウエハである；ことを特徴とする光ファイバ偏光子。 - 【請求項４０】 光ファイバ偏光子を作成するための方
法において：基板を提供する工程；単一モード光ファイ
バを前記基板に結合する工程；ある角度で前記ファイバ
を横切る狭トレンチを作成し、よって前記ファイバ及び
そのコアを第１のファイバコアを有する第１のファイバ
端及び第２のファイバコアを有する第２のファイバ端の
２つに分ける工程；及びモノリシックで非積層構造の偏
光材を、前記第１のファイバコアから放射される光スポ
ットが完全に前記偏光材に受け取られ、前記偏光材から
出てくる前記光スポットの大きさが前記第２のファイバ
コアのモード場径に実質的に等しくなるように、前記狭
トレンチに挿入して固定する工程；を含み：前記偏光材
は屈折率整合光学接着剤により固定される；前記ファイ
バ及びそのコアは前記ファイバに垂直な向きに対して０
°から１０°の範囲にある角度で２つに分けられる；前
記狭トレンチの幅は５０μｍ以下である；反射減衰量の
測定値は３８ｄＢ以上である；前記偏光子のコントラス
ト比は３０ｄＢより大きい；前記偏光材は厚さがほぼ１
０〜５０μｍであり、前記厚さにわたり細長い遊離銀粒
子を含有する偏光ガラスである；前記偏光ガラスは前記
ガラスが６５０ｎｍより長い波長で２５ｄＢより大きな
コントラスト比を示すという特性を有する；前記細長い
遊離銀粒子は長軸を有し、前記細長い遊離銀粒子が光の
前記長軸に平行な偏光成分を選択的に吸収し、前記長軸
に垂直な向きに振動する光を高透過率で通過させるとい
う特性をもつ；前記偏光材はハロゲン化金属粒子を実質
的に含有しない偏光ガラスである；前記偏光ガラスは：
（ａ）第１の偏光層及び非偏光領域を含む偏光ガラスを
準備する工程；前記第１の偏光層は細長い金属粒子を含
み、前記非偏光領域はハロゲン化金属粒子を含む；
（ｂ）前記偏光ガラスの前記第１の偏光層を基板に接合
する工程；（ｃ）前記非偏光領域を除去して、前記第１
の偏光層を露出させる工程；及び（ｄ）前記基板から前
記第１の偏光層を剥離して、極薄偏光ガラスを形成する
工程を含む方法にしたがって作成される；及び前記ファ
イバはそれぞれのコアの直径を拡張するための特殊な処
理を必要としない；ことを特徴とする方法。
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