JPH05134135A - 光導波路基板と光フアイバホルダとの接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 光導波路１４と、前記光導波路１４の両脇に
所望の間隔を置いて前記光導波路１４の路長方向に沿っ
て直線状に形成されている凹溝１７とを有する光導波路
基板Ａの一方の端面を、光ファイバ２１を収容する光フ
ァイバ収容溝１９と、前記光ファイバ収容溝１９の両脇
に、前記光導波路基板Ａにおける光導波路１４と凹溝１
７との間隔と等しい間隔を置き、かつ前記光ファイバ収
容溝１９の長手方向に沿って直線状に形成されているガ
イド溝（またはガイド孔）２０とを有する光ファイバホ
ルダＢの一方の端面と突き合わせて前記光導波路１４と
前記光ファイバ２１を接続するときに、前記凹溝１７と
前記ガイド溝（またはガイド孔）２０に、両者を共通す
る状態でガイドピン２４を収容して、前記光導波路１４
と前記光ファイバ２１とを同軸的に当接したのち接続す
る光導波路基板と光ファイバホルダとの接続方法。 【効果】 高価な位置決め固定装置が不要になる。接続
作業は短時間で行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路基板と光ファ
イバホルダとの接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムを組み立てるときに、光
部品として光導波路基板が使用される。この光導波路部
品としては、大別して、例えばＳｉ基板の上に屈折率が
異なる石英ガラスを堆積して光導波路を形成したもの
や、例えばリチウムナイトライドなどの特殊な半導体基
板の上に同じく各種組成の半導体薄膜を積層して光導波
路を形成したものがある。

【０００３】これら石英系の光導波路基板や半導体系の
光導波路基板を光通信システムにおける光部品として機
能させるためには、いずれの場合でも、これら光導波路
基板に形成されている光導波路に、光の入力・出力を行
うための光ファイバを接続しなければならない。すなわ
ち、光導波路基板と、光ファイバを保持する光ファイバ
ホルダとを、その光導波路と光ファイバを互いに調芯し
て接続することが必要である。

【０００４】この接続方法には、例えば、次のような方
法がある。その方法を、石英系光導波路の１×８スプリ
ッタチップを接続する場合について説明する。図１７
は、Ｓｉ基板１ａの上に、１本の入力光導波路１ｂと、
等ピッチで並設されている８本の出力光導波路１ｃとが
形成されている１×８スプリッタチップ１を示す。この
チップ１を、図１８で示したように、金属製の樋状のケ
ーシング２の内底に接着固定する。ついで、１本の光フ
ァイバ３ａが固定されていて６自由度で動かし得る入力
側光ファイバホルダ４ａをケーシング２の一方の端面２
ａと突き合わせ、この光ファイバホルダ４ａを適当に動
かしつつ光ファイバ３ａから光を導入し、チップ１の各
出力光導波路１ｃからの出力光の強度が最大となった位
置で、ＹＡＧレーザや接着剤などを用いて、入力光導波
路１ｂと光ファイバ３ａ，ケーシング２の端面２ａと光
ファイバホルダ４ａをそれぞれ接続する（図１９）。

【０００５】次に、図２０で示したように、チップ１の
出力光導波路１ｃ間のピッチと等しいピッチで８本の光
ファイバ３ｂを並列に固定した出力側光ファイバホルダ
４ｂをケーシング２の他方の端面２ｂと突き合わせ、そ
れを６自由度で動かしながら光ファイバ３ａから光を導
入し、８本の光ファイバ３ｂからの出力光の強度が最大
となった位置で、ＹＡＧレーザや接着剤などを用いて、
各出力光導波路１ｃと各光ファイバ３ｂ，ケーシング２
の端面２ｂと光ファイバホルダ４ｂをそれぞれ接続する
（図２１）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した接
続方法の場合、光導波路基板に形成されている光導波路
と、光ファイバホルダに固定されている光ファイバと
が、互いに芯ずれを起こさないように調芯するための基
準はなく、単に光ファイバに光を導入してそのときの出
力光の強度の大小で芯ずれ有無の状態を判断しているに
すぎず、接続の信頼性は低いといわざるを得ない。

【０００７】また上記した接続方法の場合、ケーシング
端面と光ファイバホルダとを位置決めし、両者を接続す
るためには、少なくとも１時間の作業時間を必要とし、
しかも極めて高価な位置決め固定装置が必要になる。本
発明は、上記した問題を解決し、高価な位置決め固定装
置を使用しなくても、非常に簡単かつ短時間で、光導波
路基板の光導波路と光ファイバホルダの光ファイバとを
調芯して接続することができる光導波路基板と光ファイ
バホルダとの接続方法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、光導波路と、前記光導波路
の両脇に所望の間隔を置いて前記光導波路の路長方向に
沿って直線状に形成されている凹溝とを有する光導波路
基板の一方の端面を、光ファイバを収容する光ファイバ
収容溝と、前記光ファイバ収容溝の両脇に、前記光導波
路基板における光導波路と凹溝との間隔と等しい間隔を
置き、かつ前記光ファイバ収容溝の長手方向に沿って直
線状に形成されているガイド溝またはガイド孔とを有す
る光ファイバホルダの一方の端面と突き合わせて、前記
光導波路と前記光ファイバを接続するときに、前記凹溝
と前記ガイド溝またはガイド孔に、両者を共通する状態
でガイドピンを収容して前記光導波路と前記光ファバと
を同軸的に当接したのち接続することを特徴とする光導
波路基板と光ファイバホルダとの接続方法が提供され
る。

【０００９】

【作用】光導波路と凹溝との中心間の間隔、および光フ
ァイバとガイド溝またはガイド孔との中心間の間隔は互
いに等しいので、光導波路基板の一方の端面と光ファイ
バホルダの一方の端面を突き合わせて光導波路の中心と
光ファイバの中心を一致させると、光導波路基板に刻設
されている凹溝と光ファイバホルダに刻設されているガ
イド溝またはガイド孔とは、位置ずれを起こすことなく
直線的に連なる。逆にいえば、前記凹溝とガイド溝また
はガイド孔の中心を長手方向に一致させると、光導波路
基板の光導波路と光ファイバホルダの光ファイバとは互
いにその中心が一致する。

【００１０】したがって、直線的に一致している凹溝と
ガイド溝またはガイド孔に、共通するガイドピンを配置
することにより、光導波路基板と光ファイバホルダとは
調芯された状態で位置決めされることになる。したがっ
て、この状態で両者を接続すれば、極めて小さな離芯量
で光導波路基板と光ファイバホルダとの接続が可能にな
る。

【００１１】

【実施例】

実施例１ まず、本発明方法で用いる光導波路基板の１例を、図に
示した方法で製造した。図１で示したように、Ｓｉ基板
１１の表面に、常法により、石英ガラスで厚みが２０μ
ｍの下部クラッド層１２を形成した。ついで、この下部
クラッド層１２の上に、前記石英ガラスより屈折率が大
きいドープ石英ガラスで厚みが１０μｍのコア層１３を
形成した（図２）。

【００１２】その後、コア層１３にホトリソグラフィー
技術とエッチング技術を適用して、クラッド層１２の上
に、１本の光導波路１４と、その両脇に、前記光導波路
１４の路長方向に真直ぐに延びている１対のコア部１
５，１５から成る凸起を形成した（図３）。このコア部
１５，１５の間隔ｌは１０μｍとした。また、光導波路
１４の中心と前記間隔ｌの中心との距離Ｌは、３００μ
ｍとした。

【００１３】ついで、図４に示したように、光導波路１
４をコア層１３の屈折率よりも小さい屈折率の石英ガラ
スで埋込んで上部クラッド層１６を形成することによ
り、光導波路基板Ａを製造した。この光導波路基板Ａに
おいては、光導波路１４の両脇に設けられたコア部１
５，１５の間に位置する、幅１０μｍ，深さ１０μｍの
１対の溝１７，１７が、本発明でいう凹溝になってい
る。

【００１４】光ファイバホルダは次のようにして製造し
た。すなわち、図５で示したように、Ｓｉ基板１８の表
面中央に、光ファイバ収容溝として機能するＶ溝１９
と、このＶ溝の両脇に、更に小さいＶ溝２０，２０と
を、例えば研削加工や異方性エッチングによって刻設す
る。この場合、Ｖ溝１９とＶ溝２０との互いの中心の距
離は、図３におけるＬ値と同じ値になっている。

【００１５】また、Ｖ溝１９の断面およびＶ溝２０，２
０の断面は、Ｖ溝１９に直径１２５μｍの線材を収容
し、またＶ溝２０，２０に直径１０μｍの線材を収容し
たときに、各線材の中心が同一の水平面内で一致するよ
うな形状に加工される。つぎに、Ｖ溝１９に線径が１２
５μｍの光ファイバ２１を収容し、その上から蓋２２を
かぶせて、蓋２２とＳｉ基板１８とを接着固定すること
により、図６に示したような光ファイバホルダＢを製造
した。

【００１６】その後、図７で示したように、基準ブロッ
ク２３の上で、２個の光ファイバホルダＢ，Ｂを光導波
路基板Ａの両端面に突き合わせた。このとき、各光ファ
イバホルダＢ，ＢのＶ溝２０，２０には、線径が１０μ
ｍの２本のタングステン線２４，２４を収容し、そのタ
ングステン線２４，２４に光導波路基板Ａの凹溝１７，
１７を嵌め込み、光導波路１４と光ファイバ２１を接続
した。光導波路１４と光ファイバ２１の離芯量は１μｍ
以下であった。

【００１７】実施例２ 図８で示したように、Ｓｉ基板２５の上に、Ｙ分岐する
４個の石英系光導波路２６を形成し、光導波路の位置を
示すマーカー２７，２７を刻印したのち、それぞれの光
導波路２６の両脇に先端角６０°のＶ溝２８，２８，２
８，２８を刻設した。その後、図の点線に沿ってカッテ
ングし、図９および図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である
図１０に示したような光導波路基板Ａを製造した。ここ
で、光導波路２６ａ側を入力側，光導波路２６ｂ，２６
ｂ側を出力側とする。

【００１８】つぎに、光導波路基板２６の入力側端面に
接続させる光ファイバホルダＢ₁ と、光導波路基板２６
の出力側端面に接続させる光ファイバホルダＢ₂ をそれ
ぞれ図１１，図１２に示す。この場合、光ファイバホル
ダＢ₁ においては、光ファイバ収容溝２９とその両脇に
位置するガイド溝３０，３０との互いの中心間の距離
は、図９で示した光導波路基板Ａにおける光導波路２６
ａとその両脇に位置する凹溝（Ｖ溝）２８，２８との互
いの中心間の距離と等しくなっていることが必要であ
る。光ファイバホルダＢ₂においては、２本の光ファイ
バ収容溝３１，３１の相互の間隔は図９で示した光導波
路基板Ａにおける光導波路２６ｂ，２６ｂの間隔と等し
く、また光ファイバ収容溝３１，３１とその両脇に位置
するガイド溝３２，３２との互いの中心間の距離は、光
導波路基板Ａにおける光導波路２６ｂ，２６ｂとその両
脇に位置する凹溝（Ｖ溝）２８，２８との互いの中心間
の距離と等しくなっていることが必要である。

【００１９】したがって、これらの光ファイバホルダＢ
₁ ，Ｂ₂を製造するに先立って、まず、光導波路基板Ａ
の入力側端面および出力側端面における、光導波路２６
と凹溝２８，２８との相対的な位置関係を測定すること
が必要になる。そのためには、図１３で示したように、
まず、光導波路基板ＡのＶ溝２８，２８に、外径１２５
μｍ，コア径１０μｍの光ファイバ３３，３３を収容し
てこれらを押え治具３４で固定する。

【００２０】ついで、図１４で示したように、光導波路
２６ａの端面に、光が入射しやすいように、コア径が５
０μｍのＧＩ系光ファイバ３５を接続する。一方、出力
側の光導波路２６ｂ，２６ｂ側には、ＸＹテーブルに固
定した光ファイバフェルール３６を配置する。まず、光
ファイバ３３，３３に光を導入しながら光ファイバフェ
ルール３６をＸＹ方向に移動して光ファイバ３３，３３
からの出力光を測定し、その強度が最大になる位置を判
定する。ついで、光ファイバ３３，３３への光の導入を
停止し、光ファイバ３５から光を導入しながら光ファイ
バフェルール３６をＸＹ方向に移動し、光導波路２６
ｂ，２６ｂからの出力光を測定し、その強度が最大にな
る位置を判定する。

【００２１】かくして、光導波路２６ｂ，２６ｂ間の間
隔，光導波路２６ｂと光ファイバ３３（すなわち凹溝２
８）との間隔が測定される。上記した測定値に基づい
て、例えばＳｉ基板の表面に研削加工や異方性エッチン
グを施すことにより、図１１，図１２で示した光ファイ
バホルダＢ₁ ，Ｂ₂ を製造することができる。

【００２２】このようにして製造した光導波路Ａ，光フ
ァイバホルダＢ₁ ，Ｂ₂ を、図１５で示したようにして
接続した。すなわち、基準ブロック３７の上で、光導波
路基板Ａの入力側端面に、光ファバ収容溝２９に光ファ
イバ３８を収容する光ファイバホルダＢ₁ を、また、光
導波路基板Ａの出力側端面には、光ファイバ収容溝３
１，３１に光ファイバ３９，３９を収容する光ファイバ
ホルダＢ₂ をそれぞれ突き合わせた。

【００２３】このとき、基準ブロック３７の両側に線径
１２５μｍの鋼製のピンを２本配置し、ここに光ファイ
バホルダＢ₁ のガイド溝３０，３０、光導波路基板Ａの
凹溝２８，２８、および光ファイバホルダＢ₂ のガイド
溝３２，３２を嵌め込んだ。全体を接着剤で接続した。
各光ファイバと光導波路との離芯量は１μｍ以下であっ
た。

【００２４】実施例３ 実施例１と同様にして図４で示したような光導波路基板
Ａを製造した。また、この光導波路基板Ａに接続する光
ファイバホルダは次のようにして製造した。すなわち、
図１６で示したように、Ｓｉ基板４０の表面中央に、光
ファイバ収容溝として機能するＶ溝４１と、このＶ溝４
１の両脇に、基板４０内を貫通してガイド孔４２，４２
を穿設した。この場合、Ｖ溝４１と各ガイド孔４２，４
２との各中心間の距離は、図３におけるＬ値と同じ値に
なっている。

【００２５】また、Ｖ溝４１の断面は、ここに直径１２
５μｍの線材を収容し、またガイド孔４２，４２に直径
１０μｍの線材を挿入したときに、各線材の中心が同一
の水平面内で一致するような形状になっている。つぎ
に、Ｖ溝４１に線径１２５μｍの光ファイバを収容して
蓋をかぶせ、この蓋と基板を接着し、更に、各ガイド孔
４２，４２を２本のタングステン線の各両端側に挿入し
たのち、図７で示したように、基準ブロックの上に配置
した。

【００２６】各光ファイバホルダの間から、図４で示し
た光導波路基板Ａを、その凹溝１７，１７が、露出して
いるタングステン線に嵌まり込むように配置し、その光
導波路と光ファイバとを接続した。離芯量は１μｍ以下
であった。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法では光導波路基板に直接位置決め用の凹溝を刻設して
おくので、高価な位置決め固定装置を使用することな
く、光導波路基板と光ファイバホルダとの接続を、短時
間で、かつ簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｓｉ基板上に下部クラッド層を形成した状態を
示す斜視図である。

【図２】図１の下部クラッド層の上にコア層を形成した
状態を示す斜視図である。

【図３】図２のコア層に光導波路を形成した状態を示す
斜視図である。

【図４】本発明における光導波路基板の１例を示す斜視
図である。

【図５】光ファイバホルダの基板に光ファイバ収容溝と
ガイド溝を刻設した状態を示す斜視図である。

【図６】本発明における光ファイバホルダの１例を示す
斜視図である。

【図７】光導波路基板と光ファイバホルダとを接続した
状態の１例を示す斜視図である。

【図８】Ｓｉ基板上に分岐光導波路を形成した状態を示
す平面図である。

【図９】光導波路基板の他の例を示す平面図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図１１】図９の光導波路基板の入力側に接続する光フ
ァイバホルダの基板を示す斜視図である。

【図１２】図９の光導波路基板の出力側に接続する光フ
ァイバホルダの基板を示す斜視図である。

【図１３】図９の光導波路基板の凹溝に光ファイバを収
容した状態を示す斜視図である。

【図１４】光導波路と凹溝との相対的な位置関係の測定
を説明するための概略平面図である。

【図１５】光導波路と光ファイバホルダとを接続した状
態の他の例を示す斜視図である。

【図１６】外の光ファイバホルダを示す斜視図である。

【図１７】１×８スプリッタチップの概略平面図であ
る。

【図１８】従来の接続方法において、入力側の調芯を説
明するための斜視図である。

【図１９】従来の接続方法における入力側の接続状態を
示す斜視図である。

【図２０】従来の接続方法において、出力側の調芯を説
明するための斜視図である。

【図２１】入力側，出力側を従来の方法で接続した状態
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１ Ｓｉ基板 １２ 石英ガラスの下部クラッド層 １３ 石英ガラスのコア層 １４ 石英系光導波路 １５ 凸起コア部 １６ 石英ガラスの上部クラッド層 １７ 凹溝 １８ Ｓｉ基板 １９ Ｖ溝（光ファイバ収容溝） ２０ Ｖ溝（ガイド溝） ２１ 光ファイバ ２２ 蓋 ２３ 基準ブロック ２４ タングステン線（ガイドピン） ２５ Ｓｉ基板 ２６ 分岐光導波路 ２６ａ 光導波路２６の入力側 ２６ｂ 光導波路２６の出力側 ２７ マーカ ２８ Ｖ溝（凹溝） ２９ Ｖ溝（光ファイバ収容溝） ３０ Ｖ溝（ガイド溝） ３１ Ｖ溝（光ファイバ収容溝） ３２ Ｖ溝（ガイド溝） ３３ 光ファイバ ３４ 押え治具 ３５ 光ファイバ ３６ 光ファイバフェルール ３７ 基準ブロック ３８ 光ファイバ ３９ 光ファイバ ４０ Ｓｉ基板 ４１ Ｖ溝 ４２ ガイド孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 浩一 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路と、前記光導波路の両脇に所望
   の間隔を置いて前記光導波路の路長方向に沿って直線状
   に形成されている凹溝とを有する光導波路基板の一方の
   端面を、光ファイバを収容する光ファイバ収容溝と、前
   記光ファイバ収容溝の両脇に、前記光導波路基板におけ
   る光導波路と凹溝との間隔と等しい間隔を置き、かつ前
   記光ファイバ収容溝の長手方向に沿って直線状に形成さ
   れているガイド溝またはガイド孔とを有する光ファイバ
   ホルダの一方の端面と突き合わせて前記光導波路と前記
   光ファイバを接続するときに、前記凹溝と前記ガイド溝
   またはガイド孔に、両者を共通する状態でガイドピンを
   収容して前記光導波路と前記光ファバとを同軸的に当接
   したのち接続することを特徴とする光導波路基板と光フ
   ァイバホルダとの接続方法。