JP2002519711A

JP2002519711A - 光結合素子

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Publication number: JP2002519711A
Application number: JP2000556267A
Authority: JP
Inventors: パチェシュ．トーマス; スマグリンスキ．インゴ
Original assignee: インスティテュト．フュル．ミクロテクニック．マインツ．ゲゼルシャフト．ミット．ベシュレンクテル．ハフツング
Priority date: 1998-06-20
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2002-07-02
Also published as: DE19827553A1; DE59903844D1; CA2335045A1; EP1090319A1; EP1090319B1; ATE230120T1; WO1999067667A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、光導波路用の少なくとも１つの導波路溝（２２）と光ファイバ用の各ファイバ溝からなる光結合素子に関連する。製造が簡単な光結合素子を提供すべく、この結合を損なうことのない結合領域において、該光ファイバ核材料と該光ファイバ埋込み材料がそれぞれ別個に選定され、クラッド材料導波からなる結合部材（２３）が、該光導波の該導波路溝（２２）と該光ファイバのファイバ溝（２１）の間に設けられた１つの構造を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、重合体導波路クラッド材料を使用した一塊鋳造法で製造され、光導
波路と光ファイバ用にそれぞれ少なくとも１つのガイド溝を備え光結合素子に関
する。このタイプの結合素子は、たとえば光通信技術やセンサ・システムに使用され
ることがある。通信システムやセンサ・システムにおける信号およびデータの伝送は、だんだ
ん光学的に行われるようになってきた。電気的接続の代わりに光導波路を使用し
て、適切に構成されたときに光ネットワークを構成する光接続を確立する。その
ようなネットワークを構築するためには、いくつかの異なる構成要素を多数かつ
できるだけ安価に必要とする。そのような構成要素には、たとえば、プラグとス
プライス、信号スプリッタと信号分岐、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）とス
イッチがある。

【０００２】光導波路は、導波路コアと導波路クラッドで構成され、一般にガラスまたはプ
ラスチックからなる。それにより、光信号の伝送は、本質的に、光導波路のコア
内で行われる。伝送波長ならびに光導波路のサイズまたは屈折率により、１つま
たは複数の光モードが導かれる。特にセンサ・システム分野と長距離のデータ送
信には、単一モード光導波路の使用を必要とする単一モード伝送が使用される。
このタイプの単一モード光導波路は、一般的な波長（０．４〜１．６μｍ）にお
いて２〜１０μｍのコア径を有する。

【０００３】コア寸法が小さいため、単一モード光導波路の互いの接続または光学部品との
接続には、特に厳しい要件が設定される。それにより、光通信技術の用途では、
ファイバの位置を、横方向に±１μｍ、角度方向に±０．５°の精度で維持する
必要がある。そのような精度は、たとえば複数の光導波路を有するフラット・ケ
ーブルのファイバ・リボン・プラグの場合、射出成形法と超小型回路技術を使用
して製造された高精度な金型とを使用して、光導波路の位置決め構造を備えたプ
ラグを製造することによって達成される（Ｈ−Ｄ．Ｂａｕｅｒ、Ｌ．Ｗｅｂｅｒ
、Ｗ．Ｅｈｒｆｅｌｄによる「ＬＩＧＡｆｏｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｆｏｒＦｉｂｒｅＯｐｔｉｃｓ：ＨｉｇｈＰｒｅｃｉｓｉｏｎＦｉｂｒ
ｅＲｉｂｂｏｎＦｅｒｒｕｌｅ」、ＭＳＴＮｅｗｓ１０（１９９４）、ｐ
．１８〜１９）。

【０００４】光信号の受動処理と能動処理に、次第に一体型光学部品が使用されるようにな
ってきている。このため、特定の機能（信号の分岐や切換えなど）を実行する基
板に光導波路システムが一体化される。光導波路は、たとえば、ファイバの位置
が、入射光と出力で測定された光のの測定値の関数として変更され、それにより
最小の損失に最適化される構成要素の能動的または半能動的組立て工程によって
、前述の公差の範囲内にある間に構成要素に結合することができる。そのような
製造工程のコストと複雑さは、比較的大きい。

【０００５】そのような構成要素を製造するためのきわめて経済的な解決策は、射出成形、
射出圧縮成形、ホットスタンピング、反応射出成形などの成形プロセスで処理さ
れる高分子材料の使用にある。この状況では、特に、導波領域の他に、他の調整
を必要とせずにファイバを挿入するだけでよいファイバ・ガイド領域も構成要素
に一体化すると有利である。そのようなファイバ連結器は、自動調整式または受
動的ファイバ・チップ連結器とも呼ばれる。

【０００６】構成要素の製造には、特に、ＬＩＧＡ技術の使用が好都合である。この技術は
、リソグラフィ、電気めっきおよび成形の３つの処理段階を含む。第１段階で、
レジストが、基板上で付着され、たとえばシンクロトロン放射光により適切なマ
スクを関して印刷される。現像後に、レジストが除去された領域にガルバニック
金属が付着され、その結果、元の構造の鋳型の金型インサートが形成される。こ
の金型インサートは、成形工程（たとえば、射出成形）において、プラスチック
からなる成形物などの成形物を製造するために使用される。ＬＩＧＡ技術を使用
すると、成形物をきわめて高精度（＜１μｍ）に製造することができる。ＬＩＧ
Ａ技術の詳細な説明は、特に、Ｗ．Ｅｈｒｆｅｌｄ、Ｍ．Ａｂｒａｈａｍ、Ｕ．
Ｅｈｒｆｅｌｄ、Ｍ．Ｌａｃｈｅｒ、Ｈ．Ｌｅｈｒによる「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ｆｏｒＬＩＧＡｐｒｏｄｕｃｔｓ」Ｍｉｃｒｏ−ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭ
ｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓと、ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥ
ｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｓ、Ｐｉ
ｓｃａｔａｗａｙ、ＮＪ；ＩＥＥＥＰｒｅｓｓ，１９９４発行、Ｗ．Ｂｅｎｅ
ｃｈｃｋｅ編集の、微細構造、センサ、アクチュエータ、・・・の調査に提示さ
れている。

【０００７】高い結合効率に加えて、追加の要件は、一般に、反射損ができるだけ高くなけ
ればならないことである。換言すると、入力ファイバに反射する光ができるだけ
少なくなければならない。そのような反射は、伝送レーザと干渉して雑音レベル
を高めることがあるため回避しなければならない。遠隔通信分野における用途で
達成すべき反射損の値は、−５５ｄＢ未満である。（Ｂｅｌｌｃｏｒｅ：「Ｇｅ
ｎｅｒｉｃＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒＦｉｂｒｅＯｐｔｉｃＢ
ｒａｎｃｈｉｎｇＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ＧＲ１２０９，ＩＳＳＵＥ１．Ｎ
ｏｖｅｍｂｅｒ１９９４」Ｂｅｌｃｏｒｅ、Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，１９９４
を参照されたい）。

【０００８】ＤＥ４２１２２０８は、微細構造体が、Ｓｉマイクロ工学とエキシマ・
レーザ処理を利用して製造する光重合体部品の製造方法を説明している。この微
細構造体から、ガルバーニ電流形成により、高分子材料の成形に使用される金型
インサートが作成される。それにより、微細構造体は、Ｖ字形のファイバ・レセ
プタクルと導波路用の溝を有する。ＵＳ５，３４３，５４４は、ファイバ位置決め溝と場合によってはチャネルを
備えた基板からなる一体化された光ファイバ連結器を示している。光ファイバと
光導波路は、光導波路のコア材料が充填された溝で互いに分離されている。この
結合素子は、原型からガルバーニ形成された金型を使用して製造することができ
る。

【０００９】ＤＥ４２０８２７８Ａ１は、一体化光学構成要素を説明している。シ
リコン基板を含むこの一体化光学構成要素では、グラス・ファイバが、エッチン
グされたＶ字型の溝内に延びる。光波の取り出しは、光学的重合体からなる光導
波路によりパルス結合によって実行され、光導波路の断面がグラス・ファイバの
断面よりも大幅に小さい場合に、従来技術の特許は、グラス・ファイバと第１の
光導波路の間に第２の光導波路を配置することを教示している。その場合、第２
の光導波路は、第１の光導波路より少し低い屈折率を有する。

【００１０】ＵＳ４，８６５，４０７は、ニオブ酸リチウムからなる結合素子を説明してい
る。この材料は、処理が難しく、安価な大量生産に使用することができない。ニ
オブ酸リチウム基体に、薄いチタン薄膜が付着され、リソグラフィで構造化され
、基体材料中に熱拡散される。ファイバ端の反対の端で、薄膜の厚さが、得られ
る導波路の屈折率がしだいに小さくなるように変化される。屈折率が小さくなる
結果、導波路内に導かれた光は、基体材料内に偏向し集中する。ファイバ・レセ
プタクル構造の境界面は、焦点領域にある。光が基体材料内に偏向されるため、
ファイバ・コアは、導波路より下になければならない。もう１つの欠点は、境界
面が、ファイバの軸に対して垂直に実現されず、導波路から放射され斜めに入射
した光を受けることができるように傾斜されることである。また、ファイバ端も
それに対応して斜めに切断される。この構成の１つの大きな欠点は、アンダーカ
ットを有するそのような斜めの境界面が、成形技術を利用して製造できず、複雑
で時間とコストがかかる高精度な機械加工作業を必要とすることである。同様に
、ファイバの端の面取りは、複雑で時間とコストのかかる工程である。

【００１１】ＥＰ０５６００４３Ｂ１は、光導波路構造とファイバ・ガイド構造を
有する高分子材料からなる成形物による受動的な一体型光学構成要素を説明して
いる。この場合、溝は、方形の溝であり、ファイバがその溝に挿入され、光導波
路コア材料が導入される。光導波路と光ファイバの直径が異なるため、溝は、異
なる深さを有する。したがって、ファイバの端がその光導波路と出会う接点には
段差がなければならない。類似の段差のある構造は、「ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＣ
ｏｍｐｏｎｅｎｔｓｆｏｒｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｒｅｃｏｎｎｅｃｔｉ
ｏｎｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｔｈｅＬＩＧＡｐｒｏｃｅｓｓ」Ａ
ｍｄＲｏｇｎｅｒ，ＳＰＩＥ．，Ｖｏｌ．１９７３，ｐｐ．９４〜１００とＥＰ
０３２４４９２に記載されている。導波路構造物が互いに接続された場所
だけにウェブ状構造が使用される。

【００１２】この製造方法は、一般に、基板が段差を備えることを規定し、その高さは、ダ
イヤモンド・フライス加工によって正確に達成することができる。次に、段差の
ある基板にレジストが提供される。続くシンクロトロン照射中に、マスクが使用
され、その導波路領域とファイバ領域がそれぞれ、長方形のアパーチャの形を有
する。このマスクは、マスク上のファイバ領域と導波路領域が、被覆基板上の後
のファイバ領域と導波路領域と重なるように基板の段と向きが合わせられている
。すなわち、マスクのファイバ領域と導波路領域の変わり目が段差上になければ
ならず、これは、マスクの複雑な位置決めを必要とする。次の段階で、ガルバー
ニ形成を使用してレジストの印刷と現像が行われ、鋳型を形成する金型インサー
トが製造される。金型インサートは、ホットスタンピングまたは射出成形によっ
て最終的成形物を作成するために成形される。この成形物は、光ファイバが挿入
されるかまたは導波路材料が鋳造される対応する溝を有する。

【００１３】この製造方法の欠点は、段差を高精度で実現しなければならないことである。
特に、バリがアンダーカットに生じ、ガルバーニ形成および成型中に破壊が生じ
ることがあるため、基板の段の縁にバリがあってはならない。この場合、光導波
路と光ファイバの結合部が適切に機能しなくなる。基板と段差に使用される製造
方法によっては、そのようなバリは、比較的多くの労力とコストをかけないと除
去することができない。たとえば、縁の上で段差の領域からフライス盤の切削を
行う場合は、フライカット・フライス加工中に必ずバリが生じる。そのような溝構造のもう１つの欠点は、導波路のコア材料を光導波路構造内に
充填する際に、その材料がグラス・ファイバのガイド構造に流れ込むことがあり
、そのため、ファイバ埋込材料と導波路コア材料を互いに別々に選択できないこ
とである。

【００１４】最後に、ファイバは、反射を最小にするために斜めの末端面を備えていなけれ
ばならない。本発明の目的は、製造が容易で、結合領域で結合に悪影響を及ぼさない構造を
有し、光導波路材料と埋め込む材料を互いに個別に選択することができる結合素
子を作成することである。本発明は、光導波路のガイド溝と光ファイバのガイド溝の間の結合領域に、導
波路クラッド材料からなるウェブが、結合素子の一体型構成要素として配置され
た結合装置を教示する。

【００１５】本発明の出発点は、光ファイバと光導波路が、互いに直接接続することができ
ず、ほとんどの場合互いに軸方向にある距離だけずれているという知識であった
。軸方向のずれは、横方向のずれや角度の誤差と対照的に、結合損失にあまり影
響しないことを発見した。この発見の驚くべき１つの特徴は、光導波路の寸法と
屈折率が適切に選択されていれば、単一モードおよび多モードの両方の技術にお
いて、この低い結合損失を達成することができることであった。製造工程中、光ファイバと光導波路が互いに直接接触しないでウェブによって
互いに分離されているため、段差のある基板の危険な縁、たとえば前述のバリは
、ウェブによって覆われ、その結果、製造工程を大幅に簡略化することができる
。

【００１６】また、ウェブによる光導波路と光ファイバの分離は、光ファイバの導波路材料
と埋込材料の選択の柔軟性を高める。たとえば、従来技術の連結器において、埋込材料は、導波路コア材料と同じで
なければならなかった。その結果、光ファイバとその埋込材料との境界面に反射
が生じ、そのため、反射した部分を、光ファイバを比較的複雑に斜めに切断する
ことによって偏向させなければならない。本発明が特許請求する結合素子により
、埋込材料を、屈折率がファイバ・コア材料の屈折率とほぼ同じになればよいよ
うに選択することができる。ファイバ埋込材料とウェブ（導波路クラッド材料）
との境界面における残りの反射は、ウェブの斜めの切削面によって偏向すること
ができる。

【００１７】したがって、このウェブは、特に、ウェブの一方または両方の面が、たとえば
、光ファイバの末端の処理を不要にする構造を有することができるという利点を
有する。２つの異なる材料を使用することによる追加の利点は、ファイバ埋込材料をそ
の粘着特性と強度特性の観点と選択することができ、導波路コア材料をその光透
過性の観点で選択することができることである。他のガイド溝内への当該材料の
進入は、ウェブにより防止される。

【００１８】光ファイバのガイド溝に面したウェブ面（光入力面）は、前記ガイド溝の長さ
方向の軸と垂直な線と角度ψが２°〜１０°の斜めの傾斜面を有することが好ま
しい。垂直線は、光結合素子の平面内にあることが好ましく、したがって傾斜面
を結合素子の上面図で見ることができる。傾斜面の幅と高さは、傾斜面が面する
光ファイバのコアの直径と等しいかまたはそれよりも大きいことが好ましい。傾
斜面の適切な角度を選択することよって、光ファイバ内への反射はなくなる。し
たがって、光ファイバの端面に傾斜をつける必要がない。

【００１９】光入力面の構造と関係なくあるいはその構造に加えて、光導波路のガイド溝に
面するウェブの面（光出力面）は、光ファイバのガイド溝の長さ方向の軸と垂直
な線と０．１°〜２°の角度ξをなすことができる。すなわち、光ファイバと光
導波路とガイド溝の２つの縦軸は、角度ξをなす。この構造によって構成が湾曲
し、それにより角度ξは、使用される材料の屈折率を考慮した角度ψに設定され
、それにより最適な結合効率が達成される。光導波路のガイド構造は、光出力面の方に近いほど広いと有利であり、それに
より、ウェブによって実現された光円錐を完全に光導波路のコアに送り込むこと
ができる。

【００２０】もう１つの実現において、互いに隣り合った光導波路と光ファイバのガイド溝
が複数あってもよい。この実施形態では、ガイド溝に対して直角の共通ウェブが
あり、それにより光ファイバのガイド溝と光導波路のガイド溝が両方、ウェブと
平行に向けられた少なくとも１つの横断溝により互いに接続される。そのような
横断溝は、製造中に使用される金型インサートの安定性と機械強度を高め、成形
中の収縮を制限するために使用される。光導波路のガイド溝と光ファイバのガイ
ド溝およびウェブは、成形工程を使用することにより高分子材料から一塊で作成
されることが好ましい。

【００２１】本発明は、厚さ１００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満のウェブを選択する
と有利であることを教示する。以下に、本発明を、添付図面に示した例示的な実施形態に関して詳細に説明す
る。図１は、ファイバ溝２１と導波路溝２２の形のガイド溝を備えた結合素子２０
を示す。ファイバ溝２１と導波路溝２２は、互いに直接接しておらず、ウェブ２
３によって互いに離されている。ウェブ２３（図５ａを参照）の幅Ｚ_Ｓは、５〜
１００μｍの範囲である。導波路溝２２はウェブ２３の方のほど広くされ、これ
はテーパ２５と呼ばれ、その結果、導波路コアは、ウェブ２３を通過するときに
広がる光域をより良好に受け取ることができ、これはまた、図３を参照して詳細
に説明する。

【００２２】ウェブ２３は、ファイバ溝２１に面する面４０（光入力面）上に、たとえばフ
ァイバ・ガイド構造の長さ方向の軸６１と垂直な線６０（図３を参照）に対して
ψ＝８°の角度で傾斜した傾斜面２４を有する。図３に示したように、傾斜面２
４によって全光入力面が形成される。傾斜面２４は、水平方向に傾斜され、溝２
１の深さ全体の上に広がる。この傾斜面２４により、光入力面４０で反射した光
は、光ファイバ内に戻らない。この特徴は、光ファイバを埋め込むために使用さ
れる材料の屈折率が光ファイバのコア材料の屈折率とほぼ等しい場合に特に有利
である。

【００２３】結合素子２０は、ＬＩＧＡ加工と精密機械加工の組合せによって製造されるこ
とが好ましく、後で図２と関連して、標準的な単一モード・ファイバ（ファイバ
径１２５μｍ、ファイバ・コア径約８μｍ）とエッジ長８μｍの方形の単一モー
ド導波路との連結器の製造に関して説明する。製造の出発点は、段４を有する基
板１であり、その段の高さは、たとえば、ダイヤモンド・フライス盤によってｈ _０＝５８．５±１μｍにきわめて高精度に設定される。次に、この基板に、レジ
スト３を被覆し、それにより、レジストの高さは、低いファイバ領域５において
ｈ_２＝６６．５μｍとなり、平坦な導波路領域７においてｈ_１＝８μｍになるよ
うに研磨によって調整される。続くシンクロトロン照射中に、ウェブ２８により
互いに分離された導波路領域９とファイバ領域８を有するマスク６が使用される
。マスクは、ｄ_１＝８μｍを有する長方形の開口の形の導波路溝２７のための構
造と、ｄ_２＝１２５μｍを有する長方形の開口の形のファイバ溝２６のための構
造を有する。このマスクは、マスク６上のファイバ領域８および導波路領域９が
、被覆された基板上のファイバ領域５と導波路領域７と一致するように基板の段
４に対して向きが決められる。次の工程は、レジストの照射と現像であり、その
結果、ウェブ２３′によって互いに分離されたファイバ溝２１′と導波路溝２２
′が形成される。ウェブ２３′の形成によって達成される１つの利点は、製造中
に必然的に形成されるバリが、基板１の段４上のウェブ２３′の領域内に生じ、
したがってレジスト３によって完全に覆われることである。この場合、ファイバ
溝２１′の端は、マスク６上に設けられた吸収材構造の像であり、基板段４の側
面２によるものではない。これにより、製造工程が大幅に簡略化され、基板１の
製造に関する問題が、光ファイバと光導波路の結合に影響を及ぼすことがない。
ＬＩＧＡ技術から分かるように、次の工程は、ガルバーニ形成による金型インサ
ートの製造とホットスタンピングまたは射出成形による成形である。次に、光フ
ァイバが、結合素子２０（図１を参照）のファイバ溝２１内に挿入され、導波路
材料が、導波路溝２２内に導入される。

【００２４】この製造工程を使用することにより、ファイバ溝２１に対する導波路溝２２の
向きの精度を１μｍ未満にすることができる。図３は、連結器の光学的な機能を詳細に示す。結合素子２０において、図は、
ファイバ・クラッド材料３５、ファイバ・コア３６、導波路クラッド材料３７お
よび導波路コア３８を示す。結合素子２０全体は、導波路クラッド材料からなる
。ウェブ２３に面した導波路の端は、テーパ３８ｂの形に広がる。また、ウェブ
２３の傾斜面２４が、ファイバ端面４２の前にある。ファイバ端と傾斜面２４の
間の空間には、ファイバ埋込材料４１が充填される。ファイバ・コア３６からは
、傾斜面２４で屈折し次に広がる光円錐３９が出る。この光円錐は、前端に広が
る導波路３８によって完全に受け取られる。隣りのテーパ３８ｂは、光域をその
元の幅に戻す。

【００２５】スネルの屈折の法則によれば、屈折角の大きさは、角度ψおよびファイバ埋込
材料と導波路材料の屈折率の関数である。導波路の長さ方向の軸６２が、屈折し
た光円錐３９の軸と一致するように導波路コア３８を斜めに向けると特に有利で
ある。すなわち、導波路３８に面するウェブ２３の光出力面４４も斜めに向けら
れる。この方式では、最大の結合効率が得られる。反射の強さに関しては、ファイバ・コア３６から導波路３８への光は、複数の
境界面を通過することが重要である。そのような面は、順番に、ファイバ・コア
３６とファイバ埋込材料４１の間の境界面（ファイバ端面４２）、ファイバ埋込
材料４１と導波路クラッド３７の間の傾斜した境界面４３、および導波路クラッ
ド３７と導波路コア３８の間で境界面（光出力面４４）である。理論的に、個々
の境界面での反射が大きいほど、境界面の両側の屈折率の差は大きい。

【００２６】導波路クラッド３７とコアの３８の材料は、一般に、その光透明度とその処理
特性に基づいて選択されるため、それらの屈折率はあらかじめ定義される。導波
路クラッドの代表的な材料は、たとえばＰＭＭＡであり、これは、光ファイバ・
クラッドの屈折率１．４５と大幅に異なる屈折率１．４９を有する。導波路コア
３８に使用される材料と異なり、ファイバ・コア３６と同じ屈折率を有する材料
をファイバ埋込材料４１に使用すると特に有利である。その結果、実際に、対応
する境界面（ファイバ端表面）４２には逆方向の反射が生じない。一般に導波路
コアと導波路クラッドの屈折率は互い近いため、これと同じことが、光出力面４
４についても言える。したがって、反射の主な部分は、境界面４３で行われ、光
円錐４５が形成される。光円錐は、ファイバ端面に関する反射の法則の関数とし
て角度２ψだけ傾けられる。この場合、反射された光はファイバ・コアによって
受け取られなくなり、それにより光ファイバへの反射がなくなるように十分に大
きい角度ψ（たとえば、ψ＝４°）を選択することが特に有利である。

【００２７】図４に、本発明のもう１つの有利な構成を示す。斜視図で示した結合素子３０
は、互い隣り合った複数のファイバ溝を有し、そのうちファイバ溝２１および３
１を示した。２つのファイバ溝２１と３１は、横方向に延びる溝３２によって互
いに接続される。これと同じことは、互いに隣りに配置され、同様の横断溝３４
によって互いに接続された導波路溝２２と３３にも当てはまる。この構成は、コ
ア材料が、ガイド構造に導入されるときに、より有効に分散され、それにより未
充填空間ができる可能性を低くするため、組み立てを実質的に簡略化する利点を
有する。この利点は、異なる２つの材料が導波路コアに使用され、光ファイバ内
に埋め込れるときに特に重要になる。もう１つの利点は、横断溝３２と３４によ
り、金型インサートの安定性と機械的強度が向上し、また横断溝３２と３４が、
成形プロセスにおける収縮を制限することである。

【００２８】図５ａと図５ｂは、ファイバ導波路の結合損失を、軸オフセットＺ_Ｓの関数と
して示す。計算の元になる形状寸法を図５ａに示す。ファイバ・コア４７を有す
る光ファイバ４６ならびにクラッド４８とコア４９を有する導波路は、互いに距
離Ｚ_Ｓだけ互いに離される。ファイバおよび導波端の間には、屈折率１．４９を
有する導波路クラッド材料５０がある。その結果を、３つの代表的な用途に関し
て計算する。 (i）コア径６２．５μｍと開口数０．２７５を有する勾配屈折率ファイバへのエ
ッジ長５５μｍと開口数０．２１９を有する方形の段階的屈折率導波路の結合を
示す。（ii）逆方向、すなわち勾配屈折率ファイバから導波路への結合を示す。両方の
場合、計算は、一般に短距離接続の分野において多モード・システムに使用され
る波長８５０ｍｍを基本とした。両方の場合の損失の増大は低く、Ｚ_Ｓ＝１００
μｍの場合、たとえば２．５ｄＢ未満である。 (iii）コア径８μｍと開口数０．１を有する方形の段階的屈折率導波路へのコ
ア径９μｍと開口数０．１を有する単一モード・ファイバの結合を示す。逆方向
の結合で、同じ結果が得られた。計算は、波長１３００ｎｍに基づき、これは、
一般に、長距離接続用の遠隔通信の分野で使用される。損失は徐々に増大し、Ｚ _Ｓ＝１００μｍでは、たとえば０．７５ｄＢ未満である。

【図面の簡単な説明】

【図１】結合素子の斜視図である。

【図２】印刷用のレジストおよびマスクと共に基板を示す斜視図である。

【図３】ビーム経路を示すために図１に示した結合素子の上面図である。

【図４】結合素子のもう１つの実施形態の斜視図である。

【図５ａ】反射損を軸オフセットの関数として説明する略図およびグラフである。

【図５ｂ】反射損を軸オフセットの関数として説明する略図およびグラフである。

【符号の説明】

１基板２側面３レジスト４段５ファイバ領域（基板）６マスク７導波路領域（基板）８ファイバ領域（マスク）９導波路領域（マスク）２０結合素子２１ファイバ溝２１′ファイバ溝２２導波路溝２２′導波路溝２３ウェブ２３”ウェブ２４傾斜面２５テーパ２６ファイバ溝構造２７光導波路構造２８ウェブ２９バリ３０結合素子３１ファイバ溝３２横断溝３３導波路溝３４横断溝３５ファイバ・クラッド３６ファイバ・コア３７導波路クラッド３８導波路コア３８ｂテーパ３９光円錐４０光入力面４１ファイバ埋込材料４２ファイバ端面４３境界面４４光出力面４５光円錐４６光ファイバ４７ファイバ・コア４８ｄ光導波路コア４９光導波路クラッド５０光導波路コア６０垂直線６１長さ方向の軸６２長さ方向の軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H037 BA21 CA36 DA04 DA12 2H047 KA04 KA13 MA05 QA05 TA24 TA32 TA43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光路ガイド用と光ファイバ用の少なくとも１つの各ガイド溝
を有し、成形技術を使用して重合体導波路クラッド材料から一塊で製造される光
結合素子であって、光導波路用のガイド溝（２２）と光ファイバ用のガイド溝（２１）の間の結合
領域に、結合素子の一体構成要素である導波路クラッド材料のウェブ（２３）が
あることを特徴する光結合素子。
【請求項２】光ファイバのガイド溝（２１）に面したウェブ（２３）の面
（４０）（光入力面）が、そのガイド溝の長さ方向の軸（６１）に垂直な線（６
０）と２°〜１０°の角度ψをなす傾斜面（２４）を有することを特徴とする請
求項１に記載の光結合素子。
【請求項３】光導波路のガイド溝（２２）に面するウェブ（２３）の面（
４４）（光出力面）が、このガイド溝（２２）の長さ方向の軸（６１）と垂直な
線（６０）と０．１°〜２°の角度ξをなすことを特徴とする請求項１または２
に記載の光結合素子。
【請求項４】光導波路のガイド溝（２２）が、光出力面（４４）の方ほど
広くなる請求項１から３のいずれか１項に記載の光結合素子。
【請求項５】光導波路の複数の溝（２１，２２，３１，３３）と光ファイ
バが、互いに隣り合って配置され、共通のウェブ（２３）が、ガイド溝（２１，２２，３１，３３）を横断して延
び、光ファイバ用のガイド溝（２１，３１）と光導波路用のガイド溝（２２，３
３）が両方ともウェブと平行に向けられた少なくとも１つの横断溝（３２，３４
）によって互いに接続された請求項１から４のいずれか１項に記載の光結合素子
。
【請求項６】ウェブの厚さが、１００μｍ未満であり、また好ましくは５
０μｍ未満であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光結
合素子。