JP2000304964A - 光結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザダイオードのような光デバイスと光フ
ァイバとを光学的に結合する光結合装置において、反射
による影響を除去する構造を提案する。 【解決手段】 デバイス基板の端面に対して斜めに交叉
する軸線を持つスポットサイズ拡大部を設け、このスポ
ットサイズ拡大部を通じてデバイス基板から光を出射さ
せる。これと共にデバイス基板の端面と対向して配置す
る光ファイバの端面にも傾斜を付し、この傾斜によって
反射光を入射光から離れる方向に反射させ入射光に対
し、反射光を干渉させない構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば光ファイ
バジャイロ或いは光ファイバを利用した光伝送装置等に
利用することができる光結合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザダイオードから出射され
る光を光ファイバのような光導波路に入射させ、光を光
導波路に伝搬させる部分、或いは光ファイバを伝搬して
来た光を光電変換素子に入射させる部分、光変調器に光
ファイバを光学的に結合させる部分等ではレーザダイオ
ード或いは光電変換素子、光変調器等の光デバイスを構
成する光導波路と、光ファイバのモードフィールドとの
間には大きな径の違いが存在する。

【０００３】つまり、光デバイスに形成される光導波路
のモードフィールド径φ₁ （図６参照）は２μm 程度で
あるのに対し、光ファイバのモードフィールド径φ
₂ （図６参照）は６〜１０μm である。従って、光ファ
イバと光デバイスとを直接光学的に結合させると、光デ
バイス側から光ファイバに入射させる場合には、光ファ
イバには細い光ビームしか入射されない。また光ファイ
バ側から光デバイス側に光を伝搬させる場合には、光フ
ァイバから出射した光のモードフィールドは光デバイス
に形成した光導波路のモードフィールドより大きい。こ
のため、光ファイバから出射した光の大部分は光デバイ
ス側の光導波路に収集できないため、光信号の減衰は大
きくなる欠点を持つ。

【０００４】このため、従来は光ファイバと光デバイス
との間にレンズを介挿し、レンズによって光のスポット
サイズを変換し、モードフィールドが互いに異なる光導
波路間の光結合状態を整合させている。しかしながら、
レンズを用いた場合には、レンズ自体が高価であること
と、レンズの設置位置を精度よく位置決めしなくてはな
らないため、組立てに手間が掛り、コストが高くなる欠
点がある。

【０００５】このため、従来より図４乃至図６に示すよ
うなスポットサイズ拡大部３を用いる方式が考えられて
いる。図４乃至図６に示したスポットサイズ拡大部３は
レーザダイオードのような光デバイスと一体に作られ
る。光デバイスを構成する光導波路２Ａ（以下これを第
１光導波路と称す）と一体に第一光導波路から遠ざかる
に従って、漸次直径が細くなるテーパ面を具備して構成
され、このテーパ面によって光デバイス２側から伝搬し
て来る光は図６に示すようにテーパ面からしみ出してモ
ードフィールドが拡大して、第２光導波路として配置し
た光ファイバ４のコア４Ａの端面に入射する。このと
き、光ファイバ４のモードフィールドと一致し、有効に
光結合が起こる。

【０００６】光が光ファイバ４を伝搬して光デバイス２
に入射する場合（光デバイス２が受光素子または光変調
器等の場合）には、光ファイバ４を構成するコア４Ａの
端面から出射した光はテーパ面から第１光導波路２Ａに
侵入し、その大部分の光は第１光導波路２Ａに集束され
る。この結果、光の減衰を少なくすることができる。こ
のようにしてテーパ面を持つスポットサイズ拡大部３を
設けることによってモードフィールドが小さい第１光導
波路２Ａと、モードフィールドが大きい第２光導波路と
してのファイバ４との間が整合された状態で光結合され
る。ここで、特にスポットサイズ拡大部３は光デバイス
２を構成する光デバイス基板ＫＢの一部に一体に形成さ
れるから、光デバイス２に対して相対的な位置決めを行
う必要はない。

【０００７】また、光デバイス基板ＫＢは基板１に形成
したマーカＭによって位置決めして基板１上に実装さ
れ、更にマーカＭに対して位置決めしてＶ溝５を形成し
てあり、このＶ溝５に光ファイバ４を位置決めして固定
すれば、コア４Ａとスポットサイズ拡大部３との位置関
係も決定されるから組立ては容易である。従って、この
構造にすることにより、光ファイバ４と光デバイス２を
結合させる部分を安価に作ることができる利点が得られ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図４乃至図６に示した
従来の光結合装置はスポットサイズ拡大部３の軸線（図
６参照）は光デバイス２を構成する光デバイス基板ＫＢ
の端面Ｊに対して垂直に交叉している。更に軸線Ｃは光
ファイバ４の端面Ｋとも垂直に交叉している。この結
果、光デバイス２側から伝搬して来た光は端面ＪとＫに
おいて反射し、反射光が光デバイス２に帰還され、光デ
バイス２の軸線に干渉するから、この結果、光デバイス
２がレーザダイオード或いは光変調器の場合、反射光に
よって光の強度が変動する等の不都合が生じる欠点があ
る。また、光デバイス２が受光素子の場合でも端面Ｊと
Ｋの間で反射を繰り返す間に反射光と入射光との間で共
振を起こし、光電変換信号のレベルが変動してしまう等
の不都合が生じる。

【０００９】この発明の目的は、テーパ面を持つ光導波
路で構成されるスポットサイズ拡大部３を用いて構成さ
れる光結合装置において、光デバイス基板の端面と光フ
ァイバの端面との間で共振現象が発生することがなく、
更に光デバイス側に反射光が帰還されることのない構造
とした光結合部を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明では、光デバイ
ス基板ＫＢに形成するスポットサイズ変換部の軸線を第
１光導波路２Ａの軸線と交叉させ、光デバイス基板の端
面に対して傾斜した角度から光を出射させる構成にする
と共に、第２光導波路の端面にも傾斜を付し、この傾斜
を利用してスポットサイズ拡大部から第２光導波路に向
かう光は第２光導波路の端面でも外向きに反射させ、反
射光が出射光と干渉することを阻止する構造としたもの
である。

【００１１】従って、この発明では光デバイス基板と第
２光導波路の端面間で共振現象が発生することはなく、
また光デバイス側に反射光が帰還されないから、光デバ
イスは安定に動作し、光の強度が変動するような現象の
発生を阻止することができる利点が得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１にこの発明による光結合装置
の要部の拡大図を示す。図１では光デバイス２と光ファ
イバ４を固定する基板１の存在は省略して示している
が、全体の構造を図２に示す。図３は光ファイバ４側か
ら見た側面図を示す。この発明では、光デバイス２に形
成する第１光導波路２Ａの軸線Ａに対し、スポットサイ
ズ拡大部３の軸線Ｃを交叉させ、スポットサイズ拡大部
３から出射される光を光デバイス基板ＫＢの端面および
第２光導波路の端面に対し斜めに入射させる構造にする
とともに、第２光導波路の端面にも傾斜を付し、光デバ
イス基板ＫＢの端面Ｊと平行しない構造とした点を特徴
とするものである。

【００１３】光デバイス基板ＫＢは例えば気相成長法或
いはスパッタリング法等によって形成される性質の部材
であるから、端面Ｊを斜めに傾斜させて形成することは
むずかしい。この点、光ファイバ４は研磨あるいは切断
等の方法によって端面Ｋを斜めに形成することは容易で
ある。従って、この発明では第２光導波路となる光ファ
イバ４の端面Ｋを斜めに傾斜させ、光デバイス基板ＫＢ
の端面Ｊに対して非平行化する構造としたものである。

【００１４】この発明の構造によれば、例えば光デバイ
ス２側から伝搬する光はスポットサイズ拡大部３におい
て、光の進行方向が軸線Ｃに沿う方向に変換される。こ
の方向変換により光はデバイス基板ＫＢの端面Ｊに対し
て斜めに入射し、端面Ｊで発生する反射光Ｒ１と入射光
の軸線Ｃと対称角度で入射光から離れる方向に反射さ
せ、入射光に対して反射光Ｒ１を干渉させない構造とし
た。

【００１５】更に、端面Ｊを透過した光は光ファイバ４
の端面Ｋに達するが、光ファイバ４の端面Ｋに対しても
斜めに入射するから、この端面Ｋで発生する反射光Ｒ２
も入射光から離れる方向に反射する。しかも、光ファイ
バ４の端面Ｋを斜めに形成しているから、反射光Ｒ２が
入射光より更に離れる方向に反射し、入射光との間で干
渉する率を更に軽減することができる。反射光Ｒ１とＲ
２以外の光は光ファイバ４のコア４Ａの部分に入射し、
光ファイバ４を伝搬して伝送される。

【００１６】一方、光ファイバ４を伝搬し、光ファイバ
４の端面Ｋから光デバイス基板ＫＢに向かって光が出射
された場合には、端面Ｋの傾斜により基盤ＫＢの端面Ｊ
に垂直な方向から角度を持った軸線Ｃの方向に出射され
るためにこの端面で反射された光は光の伝搬通路から除
去される。この結果、光デバイス基板ＫＢの端面Ｊで発
生する反射光に影響を受けることなく、光ファイバ４か
ら侵入した光は軸線Ｃに沿って進行し、スポットサイズ
変換部３に結合して、第１光導波路２に伝搬する。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
光デバイス２側から伝搬する光であっても、また光ファ
イバ４側から光デバイス２側に伝搬する光であっても端
面ＪとＫの間で何度も反射を繰り返すことはなく、また
反射光が光デバイス２に帰還されることもない。従っ
て、端面ＪとＫの間で共振が起きるおそはれなく、光の
レベルを安定に維持でき、光デバイス２を安定に動作さ
せることができる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による光結合装置の要部の構成を説明
するための拡大平面図。

【図２】この発明による光結合装置の全体の構成を説明
するための平面図。

【図３】図２を側方から見た側面図。

【図４】従来の光結合装置の構成を説明するための平面
図。

【図５】図４を側方から見た側面図。

【図６】従来の光結合装置の動作を説明するための拡大
平面図。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 光デバイス ２Ａ 第１光導波路 ３ スポットサイズ拡大部 ４ 光ファイバ ４Ａ 第２光導波路として動作するコア ５ Ｖ溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａ．光デバイス基板内に形成された第１
   光導波路と、 Ｂ．光が伝搬する部分のモードフィールドが上記第１光
   導波路のモードフィールドより大きい第２光導波路と、 Ｃ．上記第１光導波路の端部に一体に連結して形成さ
   れ、上記第１光導波路から離れるに従って漸次断面積が
   小さくなるテーパ面を持ち、このテーパ面によって上記
   第１光導波路の端面を上記第２光導波路の端面に均一に
   結合させるスポットサイズ変換部と、を具備して構成さ
   れる光結合装置において、 上記スポットサイズ変換部の軸線を上記第１光導波路の
   軸線に対して交叉させ、上記スポットサイズ変換部から
   出射される光が上記第１光導波路を構成するデバイス基
   板の端面の反射が上記第１光導波路に帰還されない構造
   としたことを特徴とする光結合装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光結合装置において、上
   記スポットサイズ変換部と対向して配置される第２光導
   波路の端面に上記スポットサイズ変換部から出射される
   光の反射光を、上記スポットサイズ変換部から入射され
   る入射光から遠ざかる方向に反射させる向きの傾斜を付
   す構成としたことを特徴とする光結合装置。