JP2000121869A

JP2000121869A - 光ファイバ結合方法

Info

Publication number: JP2000121869A
Application number: JP28941498A
Authority: JP
Inventors: Masakaze Hosoya; 正風細矢; Fuminori Ishizuka; 文則石塚; Mitsuaki Yanagibashi; 光昭柳橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】調芯軸数を削減し調芯時間を短縮する。光結
合効率を向上させる。【解決手段】チップマウントブロックに搭載した導波
路型の光部品に、ファイバブロックに固定される先球光
ファイバを調芯固定させる光ファイバ結合方法であっ
て、チップマウントブロックに光部品を搭載する、
チップマウントブロックに光ファイバを固定していない
ファイバブロックを当接させ、その状態で、ファイバブ
ロックに光ファイバを配置し、その後光部品と先球光フ
ァイバとの間隔が、光ファイバ先端からビームウェスト
までの距離と等しくなるように距離計測しながら間隔調
整する、光ファイバを接着等の固定手段を用いてファ
イバブロックに固定する、チップマウントブロックと
ファイバブロックをそれぞれ調芯装置の所定位置に配置
しかつ両者を当接させその状態で光軸に直交する方向の
調芯を行う、チップマウントブロックとファイバブロ
ックを固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型の半導体
光素子あるいは光導波路等の光部品に先球光ファイバを
調芯しかつ固定させる光ファイバ結合方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の光ファイバ結合方法を説明す
る前に、導波路型の光部品とシングルモードの先球光フ
ァイバとの光結合トレランスについて説明する。

【０００３】図８は光軸（Ｚ軸）に直交するＸ軸方向お
よびＹ軸方向の光結合トレランスのシミュレーション結
果、図９はＺ軸方向の光結合トレランスのシミュレーシ
ョン結果であり、また、図１０（ａ），（ｂ）はＸ軸に
平行な軸を中心とした回転角度ズレ（θ_X）とＹ軸に平
行な軸を中心とした回転角度ズレ（θ_Y）に対する光結
合トレランスのシミュレーション結果である。なお、光
結合効率の計算に用いた計算式は、河野健治氏の著書
「光結合系の基礎と応用」（現代工学社発行）、1998年
６月25日発行、P101〜P105によっている。

【０００４】シミュレーション条件は、光部品の光入出
射導波路端寸法：Ｘ方向×Ｙ方向＝３×０．３μｍ、光
ファイバ先端曲率半径＝１０μｍ、光ファイバモードフ
ィールド半径＝４．７５μｍとしたものである。

【０００５】規格化結合効率が０．５となる時のトレラ
ンスは、Ｘ軸方向が±１．６μｍ、Ｙ軸方向が±１．２
μｍ（図８参照）と小さく、極めて高精度な調芯を必要
とする。一方、Ｚ軸方向の規格化結合効率０．５のトレ
ランスは±９．５μｍ（図９参照）と軸ズレに対する余
裕は比較的大きい。

【０００６】なお、図９のＺ軸（光軸）方向の軸ズレ量
は、光部品の光入出射導波路端と先球光ファイバ先端と
の間隔が、先球光ファイバ先端からビームウェストまで
の距離に等しい点を軸ズレ量０μｍとしており、この時
結合効率が最大となる。ちなみに、先球光ファイバ先端
からビームウェストまでの距離は、前記河野氏著書より
次式で求められる。

【０００７】

【数１】

【０００８】ここで、ｄ₁：ビームウェストまでの距離Ｗ₁：ファイバのコア半径ｎ₁：空気の屈折率ｎ₂：ファイバコアの屈折率Ｒ：先球半径 λ ：光の波長前記シミュレーション条件の先端曲率半径＝１０μｍの
光ファイバの場合は、先端からビームウェストまでの距
離は１７．８μｍと計算される。

【０００９】光部品の配置角度ズレに対するトレランス
は極めて大きく、±５°の角度ズレでも規格化結合効率
は０．９５以上（図１０参照）である。

【００１０】上記のように、導波路型の光部品とシング
ルモードの先球光ファイバとの光結合では、一般にＸ軸
・Ｙ軸方向の調芯に最も精度が要求され、光部品搭載時
の配置角度ズレ自体はあまり問題とならない。

【００１１】以下、従来技術の光ファイバ結合方法につ
いて説明する。図１１乃至図１４は、チップマウントブ
ロックに搭載した導波路型の光部品に先球光ファイバを
調芯し固定する、光ファイバ結合方法の手順を示す第１
の従来例に係わる平面図および縦断面図である。

【００１２】本第１の従来例では、４つの素子をアレイ
化した４チャンネルの半導体光素子２１に、４本の先球
光ファイバ（光ファイバ）２３を調芯させる光結合系を
例示したものであり、その光結合と固定の手順は以下に
従う。

【００１３】〈手順１〉図１１に示すように、チップマ
ウントブロック２２上の所定位置に半導体光素子２１を
はんだあるいは接着剤等により搭載固定する。半導体光
素子２１は、例えば、導波路２０を平行に複数配置した
アレイ型の半導体光素子である。この例では導波路２０
は４本になっている。

【００１４】〈手順２〉図１２に示すように、Ｖ溝基板
２４を用意する。このＶ溝基板２４はその上面に平行に
複数のＶ溝を有する。これらの溝は前記導波路２０に対
応する。そこで、前記Ｖ溝基板２４上に先球光ファイバ
２３を配列し、４本の先球光ファイバ２３の先端が揃う
ようにＶ溝延在方向、すなわち光軸方向（Ｚ方向）に移
動調整する。調整の後に、接着剤を塗布し硬化させ、先
球光ファイバ２３をＶ溝基板２４に固定する。

【００１５】なお、４本の先球光ファイバ２３の先端揃
えは、先球光ファイバ２３がＶ溝基板２４の端面から規
定の突き出し長さとなる位置に、Ｖ溝基板２４の溝長手
方向と直交平面を有する治具（図示せず）を配置し、そ
の治具の平面に４本の先球光ファイバ２３の先端を突き
当てて揃える方法が一般的である。

【００１６】〈手順３〉図１３に示すように、半導体光
素子２１を搭載したチップマウントブロック２２と、先
球光ファイバ２３を整列・固定したＶ溝基板２４を載置
したファイバブロック２５とを自動調芯装置（図示せ
ず）の所定位置に配置し、両者を当接させた後に光軸に
直交方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）、光軸方向（Ｚ軸
方向）ならびに光軸回転方向（θ_Z方向）の調芯を行
う。

【００１７】自動調芯装置は、半導体光素子２１がレー
ザーダイオード（半導体レーザ素子）の場合には、レー
ザーダイオード駆動時の先球光ファイバ２３への入射光
を光電変換し、半導体光素子２１がフォトダイオード
（受光素子）の場合には、先球光ファイバ２３からの出
射光を受光した時のフォトダイオードの光励起電流をモ
ニタし、その検出信号によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびθ
_Z方向のピークサーチ動作を繰り返して調芯するもので
ある。

【００１８】〈手順４〉図１４に示すように、調芯動作
終了後にＶ溝基板２４とファイバブロック２５間および
ファイバブロック２５とチップマウントブロック２２間
を接着剤あるいはＹＡＧ溶接等により接続し、光結合と
固定が完了する。

【００１９】前記第１の従来例における調芯動作は、Ｚ
軸方向についても行うため、ファイバブロック２５はＶ
溝基板２４をＺ軸方向にのみスライドできる構造とする
必要があり、光結合系が複雑で大型化する。

【００２０】また、調芯装置には、チップマウントブロ
ック２２とファイバブロック２５およびＶ溝基板２４の
それぞれに対する保持機構を必要とし、かつ、Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸およびθ_Z方向の４軸動作の機能を備えなけれ
ばならない。

【００２１】さらに、第１の従来例の手順では、半導体
光素子２１が図１１のように角度ズレθを持ってチップ
マウントブロック２２に搭載固定された場合、すなわ
ち、半導体光素子２１の光軸と先球光ファイバ２３の光
軸が角度ズレθを有する場合で、かつ、先球光ファイバ
２３が受光側となる場合には、先球光ファイバ２３（＝
Ｖ溝基板２４）をＺ軸方向に移動すると、同時にＸ軸方
向への光軸ズレを誘起する。ちなみに、角度ズレ２°で
搭載固定された光部品に対してＺ軸方向の調芯範囲を±
１５μｍと仮定した場合には、Ｘ軸方向への光軸ズレは
ｔａｎ２°×３０μｍ≒1μｍと計算され、図８のシミ
ュレーション結果によれば、Ｚ軸方向の調芯を行うたび
にＸ軸方向の再調芯が必要となる。従って、Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸およびθ_Z方向の４軸に対する同時調芯動作で
は、繰り返し調芯の回数が増大し調芯時間が長くなる。

【００２２】加えるに、第１の従来例のように予めＶ溝
基板２４上に先端を揃えて配列・固定した複数の先球光
ファイバ２３を光結合させる場合には、半導体光素子２
１に搭載角度ズレθが有ると、半導体光素子２１端面と
それぞれの先球光ファイバ２３先端との間隔に差が生じ
ることとなり、Ｚ軸方向の調芯が不十分で最良の光結合
効率が得ることが困難である。

【００２３】これは、光結合させるチャンネル数が多け
れば多い程、両端のチャンネル間で半導体光素子２１端
面とそれぞれの先球光ファイバ２３先端との間隔差が大
きくなる。ちなみに、チャンネル間ピッチが２５０μｍ
の４チャンネル光部品が角度ズレ２°で搭載固定された
場合の両端のチャンネルの間隔差は、ｔａｎ２°×２５
０μｍ×３≒２６μｍと計算され、図９のシミュレーシ
ョン結果から見て、全チャンネルについてＺ軸方向の良
好な光結合効率を得ることはできない。

【００２４】図１５は、チップマウントブロックに搭載
した導波路型の光部品に先球光ファイバを調芯し固定し
た光ファイバ結合状態を示す第２の従来例の一部を断面
とした平面図および縦断面図と右側面図である。

【００２５】第２の従来例では、１つの光入出射点を持
つ半導体光素子２１に、１本の先球光ファイバ２３を調
芯させる光結合系を示したものであり、光結合と固定の
手順は以下に従う。

【００２６】〈手順１〉チップマウントブロック２２上
の所定位置に半導体光素子２１をはんだあるいは接着剤
等により搭載固定する。〈手順２〉ファイバブロック２５の中心穴に先球光ファ
イバ２３を挿入し接着固定する。〈手順３〉前記チップマウントブロック２２と、前記フ
ァイバブロック２５と、支持フランジ２７をそれぞれ自
動調芯装置（図示せず）の所定位置に配置させるととも
に保持させ、前記チップマウントブロック２２と支持フ
ランジ２７を当接させ、さらに、支持フランジ２７に前
記ファイバブロック２５を挿通させた状態で、光軸に直
交方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）ならびに光軸方向
（Ｚ軸方向）の調芯を行う。一般には、Ｘ軸方向および
Ｙ軸方向の調芯動作（作業）を行った後にＺ軸方向の調
芯動作を行い、これを繰り返して最適位置で調芯作業を
終了する。なお、第２の従来例は、１本の先球光ファイ
バ２３の光結合系であるため、先球光ファイバ２３が偏
波保持ファイバでない限りは、光軸回転方向（θ_Z方
向）の調芯は無用である。

【００２７】〈手順４〉調芯動作終了後にチップマウン
トブロック２２と支持フランジ２７間および支持フラン
ジ２７とファイバブロック２５間を接着剤あるいはＹＡ
Ｇ溶接等により接続することによって光結合と固定が完
了する。

【００２８】前記第２の従来例では、ファイバブロック
２５をＺ軸方向に調整移動するための支持フランジ２７
が必要となるため、光結合系の大型化が避けられない。

【００２９】また、調芯装置にはチップマウントブロッ
ク２２、ファイバブロック２５および支持フランジ２７
のそれぞれに対する保持機構を必要とし、かつ、Ｘ軸、
Ｙ軸およびＺ軸方向の３軸動作の機能を備えなければな
らない。

【００３０】さらに、第２の従来例の場合にも第１の従
来例と同様に、半導体光素子２１が角度ズレθを持って
チップマウントブロック２２に搭載固定され、かつ、先
球光ファイバ２３が受光側となる場合には、先球光ファ
イバ２３をＺ軸方向に移動すると、同時にＸ軸方向への
光軸ズレを誘起する。従って、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方
向の３軸同時調芯動作では、繰り返し調芯の回数が増大
し調芯に長時間を要する。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、チッ
プマウントブロックに搭載した導波路型の光部品に先球
光ファイバを調芯し固定する光ファイバ結合系におい
て、図１１乃至図１４に示す第１の従来例の結合方法の
手順では、Ｚ軸方向についても調芯動作を行うため、先
球光ファイバ２３をＺ軸方向にスライドできる構造とす
る必要があり、光結合系が複雑で大型化するのを避けら
れないという欠点がある。また、使用する調芯装置は４
軸動作機能を備えた高価な装置を必要とするという欠点
がある。

【００３２】さらに、半導体光素子２１が角度ズレθを
持ってチップマウントブロック２２に搭載固定された場
合には、繰り返し調芯回数が増大し調芯時間が長くな
り、かつ、複数の先球光ファイバ２３のそれぞれについ
て、Ｚ軸方向の最良の光結合効率を得ることが困難とな
る欠点がある。

【００３３】図１５に示す第２の従来例の結合方法によ
る手順でも、第１の従来例の場合と同様に、光結合系が
複雑で大型化するのを避けられないこと、半導体光素子
２１が角度ズレθを持ってチップマウントブロック２２
に搭載固定された場合には、繰り返し調芯回数が増大し
調芯時間が長くなること等の欠点があり、また、使用す
る調芯装置は３軸動作機能を備えた高価な装置を必要と
するという欠点がある。

【００３４】本発明は、前記従来技術における欠点を解
消するものであって、その目的とするところは、第１
に、調芯軸数を削減し、調芯時間を短くすることのでき
る光ファイバ結合方法を提供することにある。本発明の
目的は、第２に、複数の先球光ファイバを配列した結合
系において、先球光ファイバのそれぞれがＺ軸方向の最
良の光結合効率を得ることのできる光ファイバ結合方法
を提供することにある。本発明の目的は、第３に、光結
合系の構造を簡素化・小型化することのできる光ファイ
バ結合方法を提供することにある。本発明の前記ならび
にその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添
付図面によって明らかにする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。（１）チップマウントブロックに搭載した導波路型の光
部品に、ファイバブロックに固定される先球光ファイバ
を調芯固定させる光ファイバ結合方法であって、前記チ
ップマウントブロックに前記光部品を搭載する第１の手
順と、前記チップマウントブロックに先球光ファイバを
固定していないファイバブロックを当接させ、その状態
で、前記ファイバブロックに前記先球光ファイバを配置
し、その後前記チップマウントブロック上の前記光部品
と前記先球光ファイバとの間隔が、先球光ファイバ先端
からビームウェストまでの距離と等しくなるように距離
計測しながら間隔調整する第２の手順と、前記間隔調整
後に前記先球光ファイバを接着等の固定手段を用いて前
記ファイバブロックに固定する第３の手順と、前記チッ
プマウントブロックと前記ファイバブロックをそれぞれ
調芯装置の所定位置に配置しかつ両者を当接させその状
態で光軸に直交する方向の調芯を行う第４の手順と、前
記調芯終了後にチップマウントブロックとファイバブロ
ックを溶接あるいは接着等の固定手段によって固定する
第５の手順を有する。前記第４の手順において、光軸に
直交する方向の調芯に加えて、光軸に平行な軸を中心と
した回転方向の調芯を行う。導波路がアレイ状に配置さ
れた光部品（例えば、半導体レーザアレイ）を前記チッ
プマウントブロックに固定した後、前記各導波路と各先
球光ファイバとの間隔が、先球光ファイバ先端からビー
ムウェストまでの距離と等しくなるように距離計測しな
がら間隔調整する。

【００３６】前記光部品は導波路型の半導体レーザ素子
や受光素子を有する半導体光素子または半導体やガラス
あるいは樹脂等による光導波路もしくはこれらの組み合
わせによる部品であってもよい。また、光部品として複
数の導波路型の光部品を固定する構成でもよい。

【００３７】前記（１）の手段によれば、光部品を搭載
したチップマウントブロックに当接させるファイバブロ
ックに、先球光ファイバを予め光部品との間隔が、先球
光ファイバ先端からビームウェストまでの距離と等しく
なる位置に固定しておき、その後に調芯作業を行うの
で、調芯装置では光軸方向（Ｚ軸方向）の調芯が無用と
なる。従って、調芯装置での調芯作業が１軸少なくて済
むので、調芯作業が簡略化し調芯時間が短縮されるとと
もに調芯装置を低価格化できる。

【００３８】また、複数の先球光ファイバを配列した結
合系においては、光部品が角度ズレを持ってチップマウ
ントブロックに搭載固定された場合でも、先球光ファイ
バと光部品との間隔を個々に、先球光ファイバ先端から
ビームウェストまでの距離と等しくなるように調整・固
定するので、Ｚ軸方向に対してバラツキなく最良の光結
合効率を得ることができる。

【００３９】さらに、Ｚ軸方向については先球光ファイ
バを事前に調整・固定するので、光結合系の構造にＺ軸
方向の可動機構が無用となる。従って、光結合系の構造
を簡素化・小型化することができる。

【００４０】なお、本発明の光ファイバ結合方法では、
ファイバブロックヘの先球光ファイバの固定作業は、調
芯工程以前の別工程として光部品と先球光ファイバとの
間隔を計測しながら行うこととなるが、従来の光ファイ
バ結合方法における調芯工程中での固定作業と比較して
大きな工数増とはならない。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００４２】（実施形態１）図１乃至図６は本発明の一
実施形態（実施形態１）である光ファイバ結合方法に係
わる図であり、各図は平面図と縦断面図からなってい
る。光ファイバ結合方法では、チップマウントブロック
に搭載した導波路型の光部品に先球光ファイバを調芯し
固定する。光部品は、本実施形態１では平行に４本の導
波路を有する構成になり、各導波路にそれぞれ先球光フ
ァイバが光学的に接続される。

【００４３】光ファイバ結合方法は以下の手順によって
行われる。〈手順１〉図１（ａ），（ｂ）に示すように、チップマ
ウントブロック２上の所定位置に半導体光素子１をはん
だあるいは接着剤等により搭載固定する。半導体光素子
１は平行に４本の導波路１０を有する。例えば、半導体
光素子１はレーザダイオードアレイを構成する。

【００４４】この半導体光素子１の固定において、例え
ば、半導体光素子１のそれぞれレーザ光が出射される出
射面となる一端面は、チップマウントブロック２の基準
面１１に一致または平行に固定されるのが望ましいが、
例えば、θの角度ズレが発生してしまったとする。

【００４５】〈手順２〉図２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、Ｖ溝１２を上面に平行に複数設けたファイバブロッ
ク４の一端面を前記チップマウントブロック２の基準面
１１に当接させる。前記ファイバブロック４の当接され
る面も基準面１３となるものであり、この基準面１３に
対して前記各Ｖ溝１２は垂直方向に延在している。これ
らＶ溝１２は前記半導体光素子１の各導波路１０に対応
している。また、Ｖ溝１２には被覆膜が除去されて裸線
となった光ファイバ芯線が横たわるように載置される。

【００４６】そこで、ファイバブロック４の当接時、フ
ァイバブロック４の各Ｖ溝１２の中心軸が半導体光素子
１の各導波路１０の中心軸とほぼ一致するように調整が
行われる。

【００４７】ファイバブロック４は、例えば、金属板１
４と、この金属板１４上に接着剤を介してずらして固定
されるガラス板１５とで形成され、前記ガラス板１５の
上面にＶ溝１２が設けられている。このような複合構造
にすることによって、金属板１４が強度部材として作用
し、全体の強度が高くなるとともに、ガラス板１５にＶ
溝１２を設けることで、Ｖ溝１２が作製しやすくなる。

【００４８】なお、ファイバブロック４は一体構造とし
てもよい。また、ファイバブロック４の上面に先球光フ
ァイバ３を平行配列することが可能であれば、他の断面
形状の溝または他の形態でも良い。

【００４９】〈手順３〉図３（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ファイバブロック４のＶ溝１２上に先球光ファイバ
３を配列し、４本の先球光ファイバ３のそれぞれについ
て、半導体光素子１との間隔が、先球光ファイバ先端か
らビームウェストまでの距離（ｄ₁）と等しくなるよう
に光軸方向（Ｚ軸方向）に移動調整する。なお、間隔距
離の計測は上方からの工具顕微鏡による観測による方法
が最も簡便な方法である。前記距離（ｄ₁）は、数１で
決まるビームウェストまでの距離である。

【００５０】このように、個々の先球光ファイバ３をＺ
軸方向に移動させて半導体光素子１と先球光ファイバ３
の先端の距離を（ｄ₁）に合わせ込むため、前記角度ズ
レθの影響は解消され、４本それぞれの先球光ファイバ
３と半導体光素子１との間隔は、間隔距離の計測精度と
光軸方向移動分解能に依存する範囲内のバラツキに抑え
ることができる。ちなみに、顕微鏡観測による方法では
±５μｍ以内のバラツキに抑えることが可能であり、Ｚ
軸方向の規格化結合効率は０．８以上が期待できる。

【００５１】〈手順４〉図４（ａ），（ｂ）に示すよう
に、先球光ファイバ３の光軸方向移動調整の後に、接着
剤５を塗布し硬化させ、先球光ファイバ３をファイバブ
ロック４に固定する。

【００５２】〈手順５〉図５（ａ），（ｂ）に示すよう
に、半導体光素子１を搭載したチップマウントブロック
２と、先球光ファイバ３を整列・固定したファイバブロ
ック４とを自動調芯装置（図示せず）の所定位置に配置
し、両者を当接させた後に光軸に直交する方向（Ｘ軸方
向およびＹ軸方向）ならびに光軸回転方向（θ_Z方向）
の調芯を行う。

【００５３】〈手順６〉図６（ａ），（ｂ）に示すよう
に、調芯動作終了後にチップマウントブロック２とファ
イバブロック４との間を接着剤あるいはＹＡＧ溶接等に
より接続（接続体１６）し、光結合と固定を完了する。

【００５４】本実施形態１の光ファイバ結合方法によれ
ば以下の効果を有する。（１）半導体光素子１を搭載したチップマウントブロッ
ク２に当接させるファイバブロック４に、先球光ファイ
バ３を予め半導体光素子１との間隔が、先球光ファイバ
先端からビームウェストまでの距離（ｄ₁）と等しくな
る位置に固定し、その後調芯装置に半導体光素子１を搭
載したチップマウントブロック２と、先球光ファイバ３
を固定したファイバブロック４を取り付けて光軸に直交
する方向と光軸回転方向の調整を行うことから、Ｚ軸方
向の調芯は無用となる。従って、調芯装置での調芯作業
が１軸少なくて済むので、繰り返しピークサーチ動作の
回数が削減されて調芯時間が短縮される。

【００５５】（２）調芯装置は光軸に直交する方向と光
軸回転方向の調整が行える２軸動作機能の調芯装置でよ
く、安価な調芯装置の使用が可能になり、光ファイバ結
合のコストの低減が達成できる。

【００５６】（３）複数の先球光ファイバ３を配列した
結合系で、半導体光素子１が角度ズレθを持ってチップ
マウントブロック２に搭載固定された場合でも、先球光
ファイバ３と半導体光素子１との間隔を個々に、先球光
ファイバ先端からビームウェストまでの距離と等しくな
るように調整・固定するので、Ｚ軸方向に対して間隔バ
ラツキが極めて少ない良好な光結合効率を得ることがで
きる。すなわち、図９に示すＺ軸方向トレランスにおけ
る規格化結合効率は、０．８以上と高くできる。

【００５７】（４）調芯装置での調芯作業以前に先球光
ファイバ３をファイバブロック４に固定・一体化させる
ので、光結合系構造にＺ軸方向の可動機構が無用となる
ため、光結合系の構造を簡素化・小型化することができ
る。

【００５８】（５）前記（１）〜（４）により、本実施
形態１の光ファイバ結合方法によれば各規格化結合効率
を高くできるとともに、光ファイバ結合コストの低減が
可能になることから、本構造の光結合系を有する光電子
装置の製造コストの低減が達成できる。

【００５９】（実施形態２）図７は本発明の他の実施形
態（実施形態２）である光ファイバ結合方法を示す一部
を断面とする平面図および縦断面図と右側面図である。

【００６０】本実施形態２は１つの導波路を持つ半導体
光素子、例えば、半導体レーザ素子に、１本の先球光フ
ァイバを調芯させる光結合系を例を示すものである。ま
た、先球光ファイバが固定されるファイバブロックは先
球光ファイバを保持する部分が筒体となり、接続側にア
ーム状のフランジを有する構造になっている。光結合・
固定の手順は以下による。

【００６１】〈手順１〉図７（ａ）に示すように、チッ
プマウントブロック２上の所定位置に半導体光素子１を
はんだあるいは接着剤等により搭載固定する。前記実施
形態１の場合と同様にこの半導体光素子１の固定におい
て、半導体光素子１のレーザ光が出射される出射面とな
る一端面は、チップマウントブロック２の基準面１１に
一致または平行に固定されるのが望ましいが、例えば、
θの角度ズレが発生してしまったとする。

【００６２】〈手順２〉図７（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ファイバブロック４をチップマウントブロック２に
当接させる。この時、ファイバブロック４はその中心
軸、すなわち中心穴１７の中心を半導体光素子１の導波
路２０の中心とほぼ一致させるように配置し当接させ
る。ファイバブロック４のフランジ１８側の一端面は基
準面１３となり、この基準面１３に対して前記中心穴１
７は垂直に延在するように予め作製されている。

【００６３】〈手順３〉図７（ａ），（ｂ）に示すよう
に、先球光ファイバ（光ファイバ）３をファイバブロッ
ク４の中心穴１７に挿入し、チップマウントブロック２
上の半導体光素子１との間隔が、前記実施形態１の場合
と同様に、先球光ファイバ先端からビームウェストまで
の距離（ｄ₁）と等しくなるように光軸方向に移動調整
する。この調整により、前記角度ズレθの影響は解消さ
れ、先球光ファイバ３のＺ軸方向の規格化結合効率は
０．８以上に高くできる。

【００６４】〈手順４〉図７（ａ），（ｂ）に示すよう
に、先球光ファイバ３の光軸方向移動調整の後に接着剤
５で先球光ファイバ３をファイバブロック４に固定す
る。

【００６５】〈手順５〉図７（ａ）に示すように、半導
体光素子１を搭載したチップマウントブロック２と、先
球光ファイバ３を挿入・固定したファイバブロック４と
を自動調芯装置（図示せず）の所定位置に配置し、両者
を当接させた後に光軸に直交する方向（Ｘ軸方向および
Ｙ軸方向）の調芯を行う。本実施形態２では、１本の先
球光ファイバを調芯させる光結合系であることから、先
球光ファイバ３が偏波保存ファイバでない限りは、前記
実施形態１の場合のような光軸回転方向（θ_Ｚ方向）の
調芯は不要となる。

【００６６】〈手順６〉図７（ａ），（ｃ）に示すよう
に、調芯動作終了後にチップマウントブロック２とファ
イバブロック４との間を接着剤あるいはＹＡＧ溶接等に
より接続（接続体１６）し、光結合・固定が完了する。

【００６７】本実施形態２で例示した光ファイバ結合方
法の手順に従えば、半導体光素子１を搭載したチップマ
ウントブロック２に当接させるファイバブロック４に、
先球光ファイバ３を予め半導体光素子１との間隔が、先
球光ファイバ先端からビームウェストまでの距離
（ｄ₁）と等しくなる位置に固定しておくので、前記実
施形態１の例と同様に、調芯装置ではＺ軸方向の調芯が
無用となる。

【００６８】従って、調芯装置での調芯作業が第２の従
来例の場合より１軸少なくて済むので、繰り返しピーク
サーチ動作の回数が削減されて調芯時間が短縮されると
ともに、調芯機構を少なくでき調芯装置の低価格化を図
ることができる。

【００６９】また、本実施形態２の光ファイバ結合方法
では、調芯装置での調芯作業以前に先球光ファイバ３を
ファイバブロック４に固定・一体化させるので、光結合
系（構造）において、図１５に示す第２の従来例におけ
る支持フランジ２７が不要となるため、光結合系の構造
を簡素化できるとともに小型化できる。

【００７０】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない、たとえ
ば、前記実施形態では、半導体光素子として半導体レー
ザを組み込んだ例について説明したが、導波路型の光部
品であればどのようなものでも同様に組み込め前記実施
形態同様の効果を得ることができる。すなわち、前記光
部品は導波路型の半導体レーザ素子や受光素子を有する
半導体光素子または半導体やガラスあるいは樹脂等によ
る光導波路もしくはこれらの組み合わせたものでも良
い。

【００７１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。（１）本発明の光ファイバ結合方法では、光部品を搭載
したチップマウントブロックに当接させるファイバブロ
ックに、先球光ファイバを予め光部品との間隔が、先球
光ファイバ先端からビームウェストまでの距離と等しく
なる位置に固定しておき、その後に調芯装置を用いて調
芯作業を行う手順としている。これにより、調芯装置で
のＺ軸方向の調芯が無用となり調芯軸を１軸削減できる
ので、調芯作業が簡略化し調芯時間が短縮されるととも
に調芯装置を低価格化できる効果がある。（２）本発明の光ファイバ結合方法では、複数の先球光
ファイバを配列した結合系においては、光部品が角度ズ
レを持ってチップマウントブロックに搭載固定された場
合でも、先球光ファイバと光部品との間隔を個々に、先
球光ファイバ先端からビームウェストまでの距離と等し
くなるように調整・固定するので、Ｚ軸方向に村して間
隔バラツキが極めて少ない良好な光結合効率を得ること
ができる効果がある。

【００７２】（３）Ｚ軸方向については先球光ファイバ
を事前に調整・固定するので、光結合構造にＺ軸方向の
可動機構が無用となるため、光結合系の構造を簡素化・
小型化することができる効果がある。（４）前記（１）〜（３）により、本発明の光ファイバ
結合方法は、従来の光ファイバ結合方法に比べて調芯作
業の簡略化、光結合効率の向上、光結合系構造の簡素化
・小型化を可能とするものであり、光部品実装への貢献
に大なるものがあり、工業的価値が極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である光フ
ァイバ結合方法においてチップマウントブロックに半導
体光素子を固定した状態を示す平面図および縦断面図で
ある。

【図２】本実施形態１の光ファイバ結合方法においてチ
ップマウントブロックにファイバブロックを当接する状
態を示す平面図および縦断面図である。

【図３】本実施形態１の光ファイバ結合方法において半
導体光素子の導波路端面と光ファイバの先端との位置調
整を行う状態を示す平面図および縦断面図である。

【図４】本実施形態１の光ファイバ結合方法において光
ファイバをファイバブロックに固定した状態を示す平面
図および縦断面図である。

【図５】本実施形態１の光ファイバ結合方法において半
導体光素子に対して光ファイバ群を光軸と直交方向に移
動調整する状態ならびに回転調整する状態を示す平面図
および縦断面図である。

【図６】本実施形態１の光ファイバ結合方法においてチ
ップマウントブロックにファイバブロックを固定する状
態を示す平面図および縦断面図である。

【図７】本発明の他の実施形態（実施形態２）である光
ファイバ結合方法を示す一部を断面とする平面図および
縦断面図と右側面図である。

【図８】導波路型の光部品とシングルモード先球光ファ
イバとの光結合における、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の光
結合トレランスのシミュレーション結果を示すグラフで
ある。

【図９】導波路型の光部品とシングルモード先球光ファ
イバとの光結合における、Ｚ軸方向の光結合トレランス
のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図１０】導波路型の光部品とシングルモード先球光フ
ァイバとの光結合における、Ｘ軸を中心とした回転角度
ズレとＹ軸を中心とした回転角度ズレに対する光結合ト
レランスのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図１１】従来の光ファイバ結合方法（第１の従来方
法）において、チップマウントブロックに半導体光素子
を固定した状態を示す平面図および縦断面図である。

【図１２】第１の従来方法において、Ｖ溝基板２４の光
ファイバ２３の突き出し長さの調整を行う状態を示す平
面図および縦断面図である。

【図１３】第１の従来方法において、Ｘ軸方向調芯，Ｙ
軸方向調芯，Ｚ軸方向調芯および回転方向調芯を行うと
ともに、光ファイバを接着剤でＶ溝基板に固定した状態
を示す平面図および縦断面図である。

【図１４】第１の従来方法において、Ｖ溝基板をファイ
バブロックに固定し、ファイバブロックをチップマウン
トブロックに固定した状態を示す平面図および縦断面図
である。

【図１５】第２の従来方法において、光ファイバ結合方
法を示す一部を断面とする平面図および縦断面図と右側
面図である。

【符号の説明】

１…半導体光素子、２…チップマウントブロック、３…
光ファイバ（先球光ファイバ）、４…ファイバブロッ
ク、５…接着剤、１０…導波路、１１…基準面、１２…
Ｖ溝、１３…基準面、１４…金属板、１５…ガラス板、
１６…接続体、１７…中心穴、１８…フランジ、２０…
導波路、２１…半導体光素子、２２…チップマウントブ
ロック、２３…光ファイバ、２４…Ｖ溝基板、２５…フ
ァイバブロック、２６…接着剤、２７…支持フランジ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柳橋光昭東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 2H036 KA03 LA07 NA01 NA03 2H037 BA02 BA11 CA08 DA04 DA17 DA18 DA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チップマウントブロックに搭載した導波
路型の光部品に、ファイバブロックに固定される先球光
ファイバを調芯固定させる光ファイバ結合方法であっ
て、前記チップマウントブロックに前記光部品を搭載す
る第１の手順と、前記チップマウントブロックに先球光
ファイバを固定していないファイバブロックを当接さ
せ、その状態で、前記ファイバブロックに前記先球光フ
ァイバを配置し、その後前記チップマウントブロック上
の前記光部品と前記先球光ファイバとの間隔が、先球光
ファイバ先端からビームウェストまでの距離と等しくな
るように距離計測しながら間隔調整する第２の手順と、
前記間隔調整後に前記先球光ファイバを接着等の固定手
段を用いて前記ファイバブロックに固定する第３の手順
と、前記チップマウントブロックと前記ファイバブロッ
クをそれぞれ調芯装置の所定位置に配置しかつ両者を当
接させその状態で光軸に直交する方向の調芯を行う第４
の手順と、前記調芯終了後にチップマウントブロックと
ファイバブロックを溶接あるいは接着等の固定手段によ
って固定する第５の手順を有することを特徴とする光フ
ァイバ結合方法。
【請求項２】前記第４の手順において、光軸に直交す
る方向の調芯に加えて、光軸に平行な軸を中心とした回
転方向の調芯を行うことを特徴とする請求項１に記載の
光ファイバ結合方法。
【請求項３】複数の光部品を前記チップマウントブロ
ックに固定した後、前記各光部品と各先球光ファイバと
の間隔が、先球光ファイバ先端からビームウェストまで
の距離と等しくなるように距離計測しながら間隔調整す
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光
ファイバ結合方法。
【請求項４】導波路がアレイ状に配置された光部品を
前記チップマウントブロックに固定した後、前記各導波
路と各先球光ファイバとの間隔が、先球光ファイバ先端
からビームウェストまでの距離と等しくなるように距離
計測しながら間隔調整することを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の光ファイバ結合方法。
【請求項５】前記光部品は導波路型の半導体レーザ素
子や受光素子を有する半導体光素子または半導体やガラ
スあるいは樹脂等による光導波路もしくはこれらの組み
合わせによる部品であることを特徴とする請求項１乃至
請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ結合方法。