JPH07128545A - 光導波路と光ファイバとの接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接続が容易で工程数が少なく、しかも光ファ
イバの性能を劣化させることがない光導波路と光ファイ
バとの接続方法を提供する。 【構成】 導波路基板２６に並置された複数の光導波路
２７，２８と複数の光ファイバ２０，２３とを光学的に
結合する接続方法において、光ファイバ２０，２３同士
を融着させると共に、融着部で切断して端面を形成し、
他方光導波路２７，２８を、融着した光ファイバ２０，
２３のコア２１，２５と接続界面において同一間隔にな
るよう形成し、その光導波路の端面に融着部の光端面を
光学的に結合することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導波路基板に並置され
た複数の光導波路と複数の光ファイバとを光学的に結合
する接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように導波路基板１に並置さ
れた２本の光導波路２，３と２本の光ファイバ４，５と
を光学的に結合する場合、表面にＶ溝６，７が形成され
たシリコン基板８に、予め被覆を除去した２本の光ファ
イバ４，５を載置した後樹脂で固定することにより光フ
ァイバアレイを形成し、光ファイバ４（５）のコアと光
導波路２（３）とが光結合するように導波路基板１とシ
リコン基板８とを接続している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すような構造の接続部において、光ファイバ４，５を
並置して光ファイバアレイを作製するにあたっては、シ
リコン基板８に光導波路２，３の間隔に合わせてＶ溝
６，７を形成し、Ｖ溝６，７に光ファイバ４，５を配置
し、さらに端面を形成しなければならず都合３工程を要
するために低コスト化が困難である。

【０００４】すなわち、Ｖ溝加工は複数のファイバ４，
５を整列させるためシリコン基板８に個々にＶ溝６，７
を加工するので光ファイバ４，５がＶ溝６，７に埋まる
深さが不均等になりやすい。Ｖ溝６，７はほとんど鋭角
に削られるため、ごみが除去されにくく、このごみが位
置精度に大きく影響する。また光ファイバ４，５の固定
には樹脂が用いられるため、信頼性、特に温度特性が悪
くなってしまう。さらに、Ｖ溝６，７に光ファイバ４，
５を配置する際に光ファイバ４，５のコアの間隔をＶ溝
６，７の間隔に合致させるため、光ファイバ４，５の外
周がＶ溝６，７の２辺と接するように平板９等を用いて
光ファイバ４，５を上からＶ溝６，７内に押付けつつ固
定することが行われている。このとき光ファイバ４，５
は被覆が除去されているために折れてしまうことがあ
り、さらに光ファイバ４，５が偏波面保存光ファイバで
ある場合には、固定時の応力のために見かけ上の複屈折
の主軸が元の位置から回転してしまったり偏光クロスト
ークが劣化してしまい、歩留まりが低下するといった問
題が生じている。

【０００５】また、図５に示すようにスラブ型光導波路
１０と光ファイバアレイ１１とを接続するにおいて、光
導波路１０ａ，１０ｂとコア部１１ａ，１１ｂとの間隔
がずれていると、伝搬する光の損失が大きくなる。例え
ば光ファイバとして楕円コア型ファイバを用いたとする
と、コア径はその長径が５μｍ、短径が１μｍしかな
く、光学的に接続するにはそれ以上の位置精度が必要と
なる。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、接続が容易で工程数が少なく、しかも光ファイバの
性能を劣化させることがない光導波路と光ファイバとの
接続方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、導波路基板に並置された複数の光導波路と
複数の光ファイバとを光学的に結合する接続方法におい
て、光ファイバ同士を融着させると共に、融着部で切断
して端面を形成し、他方光導波路を、融着した光ファイ
バのコアと接続界面において同一間隔になるように形成
し、その光導波路の端面に融着部の光端面を光学的に結
合するものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、並置された光ファイバ同士
を融着すると共に、融着部で切断して端面を形成するの
で、コアの間隔が安定した光ファイバアレイが形成され
る。この光ファイバアレイを形成するにあたり、Ｖ溝に
光ファイバを樹脂等で固定する工程と、平板等を用いて
光ファイバをＶ溝に固定する工程とが不要となるので、
工数が減少する。また平板等でコアをＶ溝に押圧する必
要がなく、平板の応力がコアに加わることがなくなるの
で、光ファイバの破損が防止され、偏光クロストークの
劣化が生じ難くなり歩留まりや信頼性が向上する。さら
に光導波路を、融着した光ファイバのコアと接続界面に
おいて同一間隔になるように形成し、その光導波路の端
面に融着部の光端面を光学的に結合することにより、位
置合わせが容易となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１０】図１は本発明の光導波路と光ファイバとの
接続方法を適用した接続部の一実施例の概念図である。

【００１１】同図において２０は、コア２１とクラッド
２２からなる楕円コア型偏波面保存光ファイバであり、
２３もコア２５とクラッド２４からなる楕円コア型偏波
面保存光ファイバであり、それらの外周は図にはない被
覆で覆われているが除去されている。

【００１２】光ファイバ２０，２３の一端側（図の中
央）のクラッド２２，２４同士は互いに融着されてお
り、両光ファイバ２０，２３の端面はニオブ酸リチウム
基板２６に接続されている。ニオブ酸リチウム基板２６
には２本の光導波路２７，２８が並置されている。光導
波路２７，２８は、その間隔が光ファイバ２０，２３の
クラッド２２，２４の外径に概略等しくなるように形成
されており、光ファイバ２０，２３はコア２１，２５と
光導波路２７，２８が同一間隔になるよう融着されてい
る。光ファイバ２０のコア２１と光導波路２７とは光学
的に結合しており、かつ光ファイバ２３のコア２５と光
導波路２８とは光学的に結合している。

【００１３】このような接続部の接続方法について図１
及び図２を参照して説明する。尚、図２は図１に示した
接続部を形成するために用いられる光ファイバ融着治具
の概略図である。

【００１４】部分的に被覆が除去された２本の光ファイ
バ２０，２３を並行に配置し、光ファイバ融着治具２９
〜３２を用いて保持する。そしてアーク放電により光フ
ァイバ２０，２３の並行部３３を加熱すると、表面のガ
ラスが溶け互いに固定（融着）される。尚、このとき加
熱が不十分だと光ファイバ２０，２３は固定されず、過
度に加熱されると光の損失が大きくなったり、一方の光
が他方に漏れ込んだりするため注意が必要である。

【００１５】光ファイバ２０，２３の融着が終了した
後、融着部を垂直に切断すると、２組の光ファイバアレ
イが形成される。

【００１６】他方、あらかじめ光導波路２７，２８を、
その間隔が光ファイバ２０，２３のクラッド２２，２４
の外径に概略等しくなるようニオブ酸リチウム基板２６
に形成しておく。光ファイバ２０，２３はそのコア２
１，２５が光導波路２７，２８の間隔とほぼ同一間隔に
なるように（接続損失が許容範囲に収まる程度に）融着
されており、切断して形成された２組のうち、いずれか
一方の光ファイバアレイの端面を、コア２１と光導波路
２７、コア２５と光導波路２８とが結合するようにニオ
ブ酸リチウム基板２６の端面に接続することにより接続
部が形成される。

【００１７】次に作用について述べる。

【００１８】並置された２本の光ファイバ２０，２３の
被覆が除去された部分同士をアーク放電で融着すると共
に、融着部で切断して端面を形成するので、コア２１，
２５の間隔が安定した光ファイバアレイが２組形成され
る。この光ファイバアレイを形成するにあたり、Ｖ溝
６，７に光ファイバを樹脂等で固定する工程と、平板９
等を用いて光ファイバをＶ溝６，７に固定する工程とが
不要となるので（図４）、工数が減少する。また平板９
による応力がコア２１，２５に加わることがなくなるの
で、光ファイバの破損が防止されて歩留まりや信頼性が
向上し、高精度の接続部が形成される。さらに光導波路
を、融着した光ファイバのコアと同一間隔に形成し、そ
の光導波路の端面に融着部の光端面を光学的に結合する
ことにより、位置合わせが容易となる。

【００１９】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例
の概念図である。

【００２０】図１に示した実施例との相違点は、光ファ
イバの融着部が光ファイバに対して傾斜して切断される
と共に光導波路の端面も光導波路に対して傾斜して形成
されている点であり、接続界面においてスネルの法則を
満足するようにこれらの傾斜角度が設定されている。

【００２１】部分的に被覆５０，５１を除去した２本の
光ファイバ５２，５３を並行に配置し、押さえ治具３４
〜３７を用いて保持する。そしてガスバーナー３８で光
ファイバ３２，３３の並行部３９を加熱すると、表面の
ガラスが溶けて互いに融着される（図３（ａ））。

【００２２】光ファイバ５２，５３の融着が終了した
ら、約１５°の角度をもたせて融着部３９ａを切断する
と光ファイバアレイが２組形成される。尚、端面が傾斜
しているのは、反射戻り光を抑制するためであり同時
に、光ファイバ５２，５３と光導波路とを伝搬する光波
に対してスネルの法則が満たされる角度を得るためであ
る。このため反射戻り光抑制に有効であって、かつスネ
ルの法則が成り立てば他の角度でもよい（図３
（ｂ））。

【００２３】他方、あらかじめ光導波路４０，４１を、
融着した光ファイバ５２，５３のコアの間隔と接続界面
において同一間隔になるように基板４２に形成してお
き、光アレイの端面を、コアと光導波路４０，４１とが
結合するように光導波路基板の端面に接続することによ
り接続部が形成される（図３（ｃ））。

【００２４】以上において図１、図３に示した実施例で
は、光ファイバ同士を融着させると共に、融着部で切断
して端面を形成し、他方光導波路を、融着した光ファイ
バのコアと接続界面において同一間隔になるように形成
し、その光導波路の端面に融着部の光端面を光学的に結
合するので、接続が容易で工程数が少なく、しかも光フ
ァイバの性能を劣化させることがない光導波路と光ファ
イバとの接続方法を実現することができる。

【００２５】尚、上述した実施例に限定されるものでは
なく、光導波路は基板の深さ方向に並置（積層）されて
いてもよく、ニオブ酸リチウム基板に形成されたプロト
ン交換光導波路、タンタル酸リチウム基板に形成された
プロトン交換光導波路、亜鉛拡散光導波路、石英ガラス
光導波路、多成分ガラス光導波路、半導体光導波路、有
機物光導波路を用いてもよい。並置された光導波路の数
は３本以上でもよく、融着される光ファイバの本数も３
本以上でもよい。光ファイバは、偏波面保存光ファイ
バ、単一モード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、
プラスチック光ファイバのいずれでもよい。また、光フ
ァイバの端面と光導波路の端面とを紫外線硬化型以外の
接着剤を用いて固定してもよく、端面同士の融着や石英
ガラス、低融点ガラス、多成分ガラス、プラスチック等
を端面周辺に付着させて固定してもよい。接続部分の機
械的強度を増強するために光ファイバの周囲に保持用の
部材を配置して接続固定してもよい。光ファイバ同士の
融着にはガスバーナー、アーク放電以外の手法、例え
ば、ヒータ、レーザ光等を用いてもよく、光ファイバ周
辺に石英ガラス、低融点ガラス、多成分ガラス、プラス
チック等を付着させて融着してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００２７】光ファイバ同士を融着させると共に、融着
部で切断して端面を形成し、他方光導波路を、融着した
光ファイバのコアと同一間隔に形成し、その光導波路の
端面に融着部の光端面を光学的に結合するので、接続が
容易で工程数が少なく、しかも光ファイバの性能を劣化
させることがない光導波路と光ファイバとの接続方法を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路と光ファイバとの接続方法を
適用した接続部の一実施例の概念図である。

【図２】図１に示した接続部を形成するために用いられ
る光ファイバ融着治具の概略図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例の概念図
である。

【図４】光導波路と光ファイバとの接続方法の従来例を
示す図である。

【図５】光導波路と光ファイバとの接続方法の他の従来
例を示す図である。

【符号の説明】

２０，２３ 光ファイバ ２１，２５ コ ア ２６ 導波路基板（ニオブ酸リチウム基板） ２７，２８ 光導波路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯塚 寿夫 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導波路基板に並置された複数の光導波路
   と複数の光ファイバとを光学的に結合する接続方法にお
   いて、上記光ファイバ同士を融着させると共に、融着部
   で切断して端面を形成し、他方光導波路を、上記融着し
   た光ファイバのコアと接続界面と同一間隔になるように
   形成し、その光導波路の端面に融着部の光端面を光学的
   に結合することを特徴とする光導波路と光ファイバとの
   接続方法。
2. 【請求項２】 上記光ファイバの融着部が上記光ファイ
   バに対して傾斜して切断されると共にその切断端面が上
   記光導波路に結合されることを特徴とする請求項１記載
   の光導波路と光ファイバとの接続方法。
3. 【請求項３】 上記光導波路が多層スラブ型に形成され
   たことを特徴とする請求項１又は２記載の光導波路と光
   ファイバとの接続方法。