光学元件以及光学元件的制造方法技术

本发明专利技术提供在使单一光源波长透过的用途中使用、能够确保高的光利用效率且相对于外部环境稳定的光学元件以及光学元件的制造方法。通过以相对于温度变化的折射率变化量(dn/dT)之差是10.5×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学元件以及光学元件的制造方法
本专利技术涉及例如适合在光通信等中使用的光学元件以及光学元件的制造方法。
技术介绍
在包含路由器等网络装置、服务器、大型计算机的各种信息/信号处理装置中，信息/信号处理的大规模化、高速化在不断进步。在这些装置中，电路基板(板：board)中的CPU以及存储器相互间、布线基板相互间、装置(架)相互间等的信号传送在以往通过电布线来进行。但是，从传送速度、传送容量、消耗电力、来自传送路径的辐射、电磁波对传送路径的干扰等观点的优势出发，代替上述的电布线，而将光纤等作为传送路径来通过光传送信号的所谓光互连实际上开始被引入。在这样的光互连中，包含将电信号变换为光信号并发送光信号的发光元件的光发送模块、以及包括接收光信号并变换为电信号的受光元件的光接收模块、或者具有它们双方的功能的光收发模块作为主要的光部件而被使用。将这些模块统称为光模块。在光模块间，通过使用传送信道并行地传送光信号，能够实现大容量的通信。作为传送信道，为了在光模块间并行地进行光信号的发送/接收，大多使用光纤。因此，为了光纤与光模块间的光耦合，通常使用光耦合装置。然而，由于光纤基本上具有挠性，所以被允许某种程度的弯曲、松弛，但在一般的光纤中为了确保光的传送效率而规定了被允许的弯曲的最小径。因此，在因设置空间的限制等而要求最小径以下的弯曲的情况下，使用在切断了光纤的基础上将在被切断的光纤间传递的光束的光路折弯而进行光耦合的光耦合装置，有时作为整体会实现更高效的收纳、提高光的传送效率。使用这样的光耦合装置的优点并不局限于光纤彼此，在发光元件和光纤或者光纤与受光元件之间的光耦合中也同样能产生。这里，将发光元件、光源、受光元件等统称为光元件。为了进行光元件间的光耦合，有时在光耦合装置使用具有将光路折弯的构造的光连接器。作为这样的光连接器，在连接器内部使光轴变更90°的PT光连接器(以JPCA-PE03-01-06S进行标准化)等被实用化。PT光连接器是将多芯光纤带芯线等多芯光纤与可挠性布线基板上的光元件光耦合的基板安装型的光连接器。另一方面，近年来光通信信息量不断地增加，并且渴望信息的长距离/高速传送。但是，在以往所使用的多模光纤的情况下，作为光纤的纤芯直径采用50μm/62.5μm，由于以多个模式来传送光信号，所以存在信号的到达时间产生偏差，发生模式分散这一问题。因此，由于因模式分散而产生数据损失，所以不合适长距离/高速传送。与此相对，单模光纤是模场直径为9.2μm的极细径的光纤，具有通过将光信号的传播设为一个模式，能够极力抑制衰减这一优点。因此，与多模光纤那样使用多个模式的传送方法不同，由于信号的到达时间单一，所以不产生模式损失而适合于长距离/高速传送，因此使用单模光纤的机会变多。然而，作为使用单模光纤时的课题之一，存在由于其模场直径小至9.2μm，所以在使用光连接器将光纤与光元件光耦合时，位置偏移的允许度小、即组装的困难性高这一情况。尤其成为问题的是使用单一的光连接器对能经由多个纤芯独立地传送信息的多芯光纤与多个光元件进行光耦合的情况。这样的用途所使用的光连接器一般具有多个用于使各个光纤和光元件传播光的透镜面，但在由树脂形成该光连接器时，例如由于因环境温度变化引起的热膨胀，会使光纤的芯间距离、和透镜面彼此的间隔产生偏差，由此存在不能在一部分的光纤与光元件之间进行光耦合的担忧。另一方面，为了抑制信息传送时的光损失，光连接器需要确保某种程度高的透明度(透过率)。针对上述问题，若使用玻璃作为光连接器的原材料，则由于具有高的透明度并且热膨胀差与光纤接近，所以能够抑制光纤的芯间距离、和透镜面彼此的间隔的偏差。但是，玻璃与树脂相比成形性较差，因此存在不适合于大量生产，导致成本增大这一问题。与此相对，存在如专利文献1、2所示那样，通过向树脂混入玻璃填料，利用与玻璃的特性接近的原材料来成形光学元件的尝试。专利文献1:日本特开2006-312706号公报专利文献2:日本特开2006-169324号公报根据专利文献1、2，公开了通过向树脂混入玻璃填料来提高机械强度，进而通过使折射率与玻璃接近而确保树脂的透明度的技术。然而，上述的现有技术所公开的原材料例如是用电设备、电子设备的显示部的盖、汽车、建材所使用的板玻璃的代替品那样的、要求透明性以及强度双方物性的成形品用途所使用的材料，在现有技术中没有言及因透过光通信等所使用的单一光源波长的光而产生的课题。
技术实现思路
本专利技术正是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，提供一种在使单一光源波长透过的用途中使用、能够确保高的光利用效率且相对于外部环境稳定的光学元件以及光学元件的制造方法。为了实现上述目的中的至少一个，反映了本专利技术的一个侧面的光学元件是使从具有单一光源波长的光源射出的光束透过的光学元件，其特征在于，上述光学元件由混合了树脂与玻璃填料的原材料形成，至少在上述光源波长附近，上述树脂与上述玻璃填料的相对于温度变化的折射率变化量(dn/dT)之差是10.5×10-5以下。以下，对本专利技术的一个方式中的原理进行说明。本专利技术人们在预先研究中，设想为通过将树脂原材料与玻璃填料进行混合，由此相对于波长透过率发生变化，产生透过率最高的波长(称为峰值波长)，但其与混入量无关是不变的。另一方面，在光通信等所使用的光学元件的情况下，由于光源波长被预先决定，所以可以说没必要在所有波段确保透过率。因此，在单一光源波长用的光学元件的设计中，例如为了对线膨胀系数进行调整，而决定了使用适当混入了玻璃填料的树脂原材料这一方针。但是，明确了在混入了玻璃填料的树脂原材料中，产生在温度变化时透过率变化这一现象。对该现象具体地进行说明。以下，在本说明书中，没有特别规定而称为“折射率”时是指常温时(25℃)的折射率。此外，由于只要树脂原材料与玻璃填料混合即可所以使用“混合”这一表现，但通常由于向树脂原材料中混入玻璃填料来进行成形，所以在本说明中使用“混入”这一表现来进行说明。图1是表示将纵轴设为透过率、横轴设为波长，针对由混入了30wt％玻璃填料的树脂构成的厚度3mm的试验片，一边使周围温度变化，一边使分别改变了波长的透过光透过，从而对每个波长的透过率进行调查的结果的图。根据图1可知，成形品的周围温度越上升则峰值波长越向短波长侧偏移，并且所设想的峰值波长(此时是589nm)中的透过率越减少。另一方面，在预先研究中，未设想在基于光学元件的设计式样的树脂原材料中产生该现象。本专利技术人们对在设计式样与实际的树脂原材料之间，产生了光学特性的差异的原因进行了考察。图2是对混入了玻璃填料的树脂进行放大观察的示意图。在树脂PL内多数的玻璃填料GF的棒状体片以重叠的方式被配置。这里，若考虑混入了玻璃填料的树脂的成形工序，则首先混入了玻璃填料的树脂被加热至300℃前后，在注射模塑到被加热到120℃前后的模具内并固化之后，被放置为20℃前后的室温。根据这样放置了树脂的温度环境进行冷却，但此时由于混入的玻璃填料的束缚，处于其周围的树脂的收缩被阻碍，推断为树脂密度产生偏差。具体而言，推断为例如在树脂成形品的内部玻璃填料的束缚强而密度变疏，另一方面，在接近树脂成形品的表面的部位玻璃填料的束缚弱而密度变密。既然如此，由于玻璃填料本身几乎不变性，所以可认为若与树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，使从具有单一光源波长的光源射出的光束透过，该光学元件的特征在于，上述光学元件由混合了树脂与玻璃填料的原材料形成，至少在上述光源波长附近，上述树脂与上述玻璃填料的相对于温度变化的折射率变化量(dn/dT)之差是10.5×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.15 JP 2015-0058851.一种光学元件，使从具有单一光源波长的光源射出的光束透过，该光学元件的特征在于，上述光学元件由混合了树脂与玻璃填料的原材料形成，至少在上述光源波长附近，上述树脂与上述玻璃填料的相对于温度变化的折射率变化量(dn/dT)之差是10.5×10-5以下。2.一种光学元件，使从具有单一光源波长的光源射出的光束透过，该光学元件的特征在于，上述光学元件由混合了树脂与玻璃填料的原材料形成，至少上述光学元件的使用温度范围中的、上述树脂与上述玻璃填料的线膨胀系数之差是6.0×10-5以下。3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于，上述树脂的透过率在成形为厚度为3mm的平行平板的状态下，相对于上述光源波长的光是50％以上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学元件，其特征在于，上述树脂是聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚烯烃系树脂、透明聚酰胺(PA)、聚砜(PSU)/聚亚苯基砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)中的任一个。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学元件，其特征在于，上述玻璃填料的混合量是2～40wt％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学元件，其特征在于，上述玻璃填料是玻璃纤维。7.根据权利要求6所述的光学元件，其特征在于，上述玻璃纤维的形状是剖面为φ...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田一启，藤森秀之，
申请(专利权)人：柯尼卡美能达株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP