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JPH0534543A - 導波型光部品 - Google Patents

導波型光部品

Info

Publication number
JPH0534543A
JPH0534543A JP19533691A JP19533691A JPH0534543A JP H0534543 A JPH0534543 A JP H0534543A JP 19533691 A JP19533691 A JP 19533691A JP 19533691 A JP19533691 A JP 19533691A JP H0534543 A JPH0534543 A JP H0534543A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
waveguide
adhesive
optical fiber
array
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.)
Pending
Application number
JP19533691A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Kimura
隆男 木村
Fumiaki Hanawa
文明 塙
Yasubumi Yamada
泰文 山田
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP19533691A priority Critical patent/JPH0534543A/ja
Publication of JPH0534543A publication Critical patent/JPH0534543A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期信頼性、特に温度変化や高湿熱雰囲気下
での信頼性に優れた導波型光部品を提供する。 【構成】 シリコーン基板上に形成されたコア寸法50
μm×50μmの石英系多モード光導波路チップを接着
剤8でコバール筐体3に固定し、光導波路アレイ9とし
た。また、コア直径50μmの石英系多モード光ファイ
バV溝基板7,7’を介して接着剤8によりコバール筐
体2,2’に保持した単芯と4芯の光ファイバアレイを
得た。これらの光ファイバアレイを光導波路アレイ9の
両端に突合わせ、界面に屈折率1.456の熱硬化型の
シリコーン5を塗布した後、筐体2と3,2’と3の接
続部6,6’をYAGレーザーにより溶接した。次に、
80℃で3時間加熱し、シリコーン5を硬化させ、導波
型光部品を得た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野等で用いら
れ、光導波路アレイと入出力用光ファイバの光ファイバ
アレイとから構成される導波型光部品に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信技術の進展に伴い、従来の光源、
光ファイバ、受光器に加えて、光分岐素子、光スイッ
チ、光合分波器等の各種の導波型光部品が要求されてい
る。この種の導波型光部品は基本的に導波路チップを搭
載した光導波路アレイと、入出力用の光ファイバを搭載
した光ファイバアレイとから構成されている。
【0003】さて、光導波路アレイは一般にシリコン、
ガラス、サファイヤ等の基板上に導波路が形成された導
波路チップが接着剤等で筐体に固定された構造を有して
おり、また、光ファイバアレイはV溝基板等に整列され
た光ファイバが接着剤等によって筐体に固定された構造
になっている。この種の光導波路アレイと光ファイバア
レイとを接続する方法としては、両者の界面を接着剤で
固定する接着剤法と、筐体どうしをレーザーで接続する
レーザー溶接法等が提案されている。
【0004】接着剤法においては光軸のずれを極力抑え
るため、比較的ヤング率の高い接着剤が用いられている
が、この方法は長期信頼性に問題があるとされている。
一方、レーザー溶接法においては、筐体が金属の場合に
は一般にYAGレーザーによって、また筐体がガラス等
の場合には炭酸ガスレーザー等によって筐体どうしが接
続され、導波型光部品として組み立てられている。ま
た、別の方法としては、筐体どうしを嵌合いピンやばね
等で接合することも検討されている。これらの筐体どう
し及び筐体を介して接続する方法においては、反射によ
る損失を少なくするため、光ファイバアレイと光導波路
アレイの接続部界面にマッチングオイル、あるいはマッ
チンググリースと呼ばれる流動性のある屈折率整合剤が
充填されている。
【0005】さて、導波型光部品には各種の信頼性が要
求されているが、温度変化に対応することも重要な条件
の一つである。しかるに、この種の導波型光部品を低温
や高温に保持した場合、導波路基板と筐体、光ファイバ
と筐体の線膨張係数の不整合により光導波路や光ファイ
バアレイが伸縮し、このため光導波路と光ファイバアレ
イの界面が伸縮する。導波路基板にシリコーン(線膨張
係数:28×10-7 -1)、筐体にコバール(線膨張係
数:46×10-7-1)を用いた長さ50mmの導波型
光部品の導波路を例にとると、−40℃〜80℃の範囲
で20℃を基準にした変動は±5.4μmと算出され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような導波型光部
品において、光導波路と光ファイバ界面に介在した屈折
率整合剤は流動性があるため、上記の各部材の線膨張係
数の不整合に起因して生じる界面の伸縮により屈折率整
合剤中に空気等の気泡が取り込まれる。このような界面
の異物は散乱等の原因となり、光透過率が著しく増加す
る。別の問題としては、高温高湿雰囲気中では、この種
の導波型光部品の界面には空気ばかりではなく、水蒸気
等も取り込まれることとなり、それが信頼性に著しい悪
影響を与える問題があった。
【0007】したがって、マッチンググリース等の流動
性のある屈折率整合剤を光導波路と光ファイバアレイと
の界面に充填した従来の導波型光部品はヒートサイクル
試験や湿熱試験により光損失が増加するという信頼性上
の問題があった。
【0008】本発明の目的は、長期信頼性、特に温度変
化や高湿熱雰囲気下での信頼性に優れた導波型光部品を
提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の導波型光部品は、各々が筐体に保持され、
かつ、互いに光軸が一致するように筐体どうしを接続す
ることによって互いに接続された光導波路アレイと入出
力用光ファイバの光ファイバアレイとから構成される導
波型光部品において、前記光導波路アレイと光ファイバ
アレイの界面に接着剤が介在することを特徴とする。
【0010】
【作用】従来技術において用いられていた屈折率整合剤
が流動性を有していたのに対し、本発明では流動性のな
い接着剤を用いた点に特徴がある。本発明に用いられる
接着剤は、光導波路と光ファイバアレイを接続した場合
に、反射による損失が著しく大きくなるような接着剤以
外ならば、その種類は特に限定するものではない。エポ
キシ系、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系等の有
機系の接着剤が例示され、熱キュア型でも、光キュア型
の接着剤でもよい。温度変化による伸縮が大きい導波型
光部品に対して好ましい接着剤は、弾性を有する接着
剤、すなわち比較的ヤング率の低い接着剤であり、さら
に好ましくは低温まで弾性を保持している接着剤であ
る。この種の接着剤としては、その化学構造としてシロ
キサン結合、ジエン結合、エーテル結合等をもつ接着剤
が例示される。
【0011】本発明においては、光ファイバアレイと導
波路アレイの界面に有機系の接着剤を介在し、この接着
剤は導波型部品を構成する金属やガラスに対し、ヤング
率が低いため、温度変化による界面の伸縮に伴い接着剤
も伸縮する。このため、流動性を有するマッチングオイ
ルを用いた場合にみられた気泡の混入はない。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0013】図1(1)は本発明の一実施例の導波型光
部品の斜視図、同図(2),(3)はその構成部分の斜
視図である。
【0014】光導波路としてシリコン基板上に形成され
た石英系光導波路を使用した場合について説明する。石
英系光導波路は、石英系光ファイバとの屈折率整合性に
優れ、実用的な導波型光部品を提供できるが、本発明
は、このような石英光導波路のみに限定されるものでは
ないことは言うまでもない。
【0015】光導波路アレイ9は、シリコーン基板上に
石英系光導波路が形成された導波路チップが接着剤8で
光導波路用コバール筐体3に固定されて構成されてい
る。光ファイバ1(4芯)の光ファイバアレイはV溝基
板7に整列され接着剤8で光ファイバ用コバール筐体2
に固定されている。光ファイバ4(単芯)の光ファイバ
アレイはV溝基板7’に保持され接着剤8で光ファイバ
用コバール筐体2’に固定されている。光ファイバ1の
光ファイバアレイ、光ファイバ4の光ファイバアレイは
光導波路アレイ9の各端面に突合されてシリコーン5が
塗布され、ファイバ用コバール筐体2と光導波路用コバ
ール筐体3の接続部6と、ファイバ用コバール筐体2’
と光導波路用コバール筐体の接続部6’はYAGレーザ
により溶接されている。
【0016】また、以下の実験例では導波回路として、
1×4のスプリッターを用いているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば、8芯や16芯の光フ
ァイバアレイ等を8列や16列の光導波路アレイ等に一
括して接続する等各種の場合にも適用できることは言う
までもない。 (実験例1)シリコーン基板上に形成されたコア寸法5
0μm×50μmの石英系多モード光導波路チップを接
着剤8で光導波路用コバール筐体3に固定し、光導波路
アレイ9とした。また、コア直径50μmの石英系多モ
ード光ファイバ1,4をV溝基板7,7’を介して接着
剤8によりそれぞれ光ファイバ用コバール筐体2,2’
に保持した単芯と4芯の光ファイバアレイを得た。これ
らの光ファイバアレイを光導波路アレイ9の両端に突合
わせ、界面に屈折率1.456の熱硬化型のシリコーン
5を塗布した後、筐体2と3,2’と3の接続部6,
6’をYAGレーザーにより溶接した。次に、80℃で
3時間加熱し、シリコーン5を硬化させ、導波型光部品
を得た。
【0017】この部品のヒートサイクル試験(1サイク
ル:4時間、温度範囲:−30〜80℃)を行なったと
ころ、この温度範囲における損失変動は±0.2dB以
下であり、優れていることが分かった。また、湿熱試験
(温度70℃、相対湿度90%)を行なったところ、2
00時間経過後も損失変動は±0.1dB以下と極めて
優れていることが分かった。 (実験例2)シリコーン基板上の厚さ50μmの石英系
ガラスクラッド層に埋設された断面寸法8μm×8μm
の石英系ガラスコアからなる石英系ガラス単一モード光
導波路チップを接着剤8により光導波路用コバール筐体
3に固定し、光導波路アレイ9とした。また、コア直径
10μmの石英系単一モード光ファイバ1,4をV溝基
板7,7’を介し接着剤8により光ファイバ用コバール
筐体2,2’に固定し、単芯と4芯の光ファイバアレイ
を得た。これらの光ファイバアレイを光導波路アレイ9
の両端に突合わせ、界面に屈折率1.456の熱硬化型
のシリコーン5を塗布した後、接続部6,6’をYAG
レーザーにより溶接した。次に、80℃で3時間加熱
し、シリコーン5を硬化させ、導波型光部品を得た。
【0018】図2はこのようにして作製された導波型光
部品のヒートサイクル試験の結果を示す図である。−3
0〜80℃の温度範囲における損失変動は±0.2dB
以下であり、優れていることが分かる。
【0019】図3は湿熱試験(温度70℃、相対湿度9
0%)の結果を示す図である。500時間経過後も損失
変動は±0.1dB以下と極めて優れていることが分か
る。 (実験例3)シリコーン基板上の厚さ50μmの石英系
ガラスクラッド層に埋設された断面寸法8μm×8μm
の石英系ガラスコアからなる石英系バラス単一モード光
導波路チップを接着剤により光導波路用コバール筐体に
固定し、光導波路アレイとした。また、コア直径10μ
mの石英系単一モード光ファイバをV溝基板を介し接着
剤により、光ファイバ用コバール筐体に保持し、単芯と
4芯の光ファイバアレイを得た。これらの光ファイバア
レイを光導波路アレイの両端に突合わせ、界面に屈折率
1.456の熱硬化型のシリコーンを塗布した後、接続
部をばねで固定した。次に、80℃で3時間加熱し、シ
リコーンを硬化させ、導波型光部品を得た。
【0020】この導波型光部品のヒートサイクル試験を
行なったところ、−30〜80℃の温度範囲における損
失変動は±0.2dB以下であり、優れていることが分
かった。また、湿熱試験(温度70℃、相対湿度90
%)を行なったところ、500時間経過後も損失変動は
±0.1dB以下と極めて優れていることが分かる。 (実験例4)シリコーン基板上の厚さ50μmの石英系
ガラスクラッド層に埋設された断面寸法8μm×8μm
の石英系ガラスコアからなる石英系ガラス単一モード光
導波路チップを接着剤により光導波路用パイレックスガ
ラス製筐体に固定し、光導波路アレイとした。また、コ
ア直径10μmの石英系単一モード光ファイバをV溝基
板を介し接着剤によりパイレックスガラス製筐体に保持
し、単芯と4芯の光ファイバアレイを得た。これらの光
ファイバアレイを光導波路アレイの両端に突合わせ、界
面に屈折率1.456の熱硬化型のシリコーンを塗布し
た後、接続部をばねで固定した。次に、80℃で3時間
加熱し、シリコーンを硬化させ、導波型光部品を得た。
【0021】この導波型光部品のヒートサイクル試験を
行なったところ、−30〜80℃の温度範囲における損
失変動は±0.2dB以下であり、優れていることが分
かった。また、湿熱試験(温度70℃、相対湿度90
%)を行なったところ、500時間経過後も損失変動は
±0.1dB以下と極めて優れていることが分かった。 (実験例5)実験例2において、屈折率整合型の接着剤
としてシリコーン系接着剤の代わりに屈折率1.478
の紫外線キュア型のエポキシを用い、接続部をYAGレ
ーザーで接続した後、紫外線を照射し接着剤を硬化さ
せ、導波型光部品を得た。
【0022】この導波型光部品のヒートサイクル試験を
行なったところ、−30〜80℃の温度範囲における損
失変動は±0.2dB以下であり、優れていることが分
かった。また、湿熱試験(温度70℃、相対湿度90
%)を行なったところ、500時間経過後も損失変動は
±0.1dB以下と極めて優れていることが分かった。 (実験例6)実験例2において、屈折率整合型の接着剤
としてシリコーン系接着剤の代わりに屈折率1.488
の紫外線キュア型のアクリラートを用い、接続部をYA
Gレーザーで接続した後、紫外線を照射し接着剤を硬化
させ、導波型光部品を得た。
【0023】この導波型光部品のヒートサイクル試験を
行なったところ、−30〜80℃の温度範囲における損
失変動は±0.2dB以下であり、優れていることが分
かった。また、湿熱試験(温度70℃、相対湿度90
%)を行なったところ、500時間経過後も損失変動は
±0.1dB以下と極めて優れていることが分かった。 (比較例)実験例2において、屈折率整合型のシリコー
ン系接着剤の代わりに従来法において使用している、屈
折率1.458のシリコーングリースを用いた。この導
波型光部品のヒートサイクル試験を行なったところ、−
30〜80℃の温度範囲における損失変動は図2に実線
で併記したように3.0dB以上であり、極めて大きか
った。また、湿熱試験(温度70℃、相対湿度90%)
を行なったところ、図3に実線で併記したように10時
間経過後損失が徐々に増加し、200時間経過後の損失
増加は、約1.8dBであった。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、導波型光
部品の接続部界面に有機材料の接着剤が介在するため、
温度変化に対して、また、高湿熱雰囲気中においても損
失の変動が少なく、極めて信頼性に優れるという効果が
ある。したがって、本発明の光部品は光通信システムの
性能向上や、経済化に大きく寄与することが期待され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】同図(1)は本発明の一実施例の導波型光部品
の斜視図、同図(2),(3)はその構成部品の斜視図
である。
【図2】実験例2および比較例において作製した導波型
光部品のヒートサイクル試験の結果を示す図である。
【図3】実験例2および比較例において作製した導波型
光部品の湿熱試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ(4芯) 2,2’ 光ファイバ用コバール筐体 3 光導波路用コバール筐体 4 光ファイバ(単芯) 5 シリコーン 6,6’ 接続部 7,7’ V溝基板 8 接着剤 9 光導波路アレイ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 各々が筐体に保持され、かつ、互いに光
    軸が一致するように筐体どうしを接続することによって
    互いに接続された光導波路アレイと入出力用光ファイバ
    の光ファイバアレイとから構成される導波型光部品にお
    いて、 前記光導波路アレイと光ファイバアレイの界面に接着剤
    が介在することを特徴とする導波型光部品。
JP19533691A 1991-08-05 1991-08-05 導波型光部品 Pending JPH0534543A (ja)

Priority Applications (1)

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JP19533691A JPH0534543A (ja) 1991-08-05 1991-08-05 導波型光部品

Applications Claiming Priority (1)

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ID=16339483

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