【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に設けられた光導波路と光ファイバの接続構造に係り、特に、電気光学結晶基板に形成された光導波路を用いた光部品に好適な光導波路と光ファイバの接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この分野では、基板に設けられた光導波路とフェルール付きの光ファイバの接続においては、光強度をモニタしながら、調芯を行い、その位置で紫外線硬化型接着剤を用いて固定している。その時、接続部の補強用として、やといと呼ばれる直方体状あるいは板状の補強部材を用いており、フェルールとの接着面積を増加させることにより接続強度を増加している。
【０００３】
図５に基づいてさらに説明する。図５は、従来の光導波路と光ファイバの接続部を示す図であり、図５（ａ）はフェルール径が２．５ｍｍのときの平面図、図５（ｂ）はフェルール径が２．５ｍｍのときの側面図、図５（ｃ）はフェルール径が１．２５ｍｍのときの側面図である。
【０００４】
図５（ａ）および（ｂ）において、１は直径２．５ｍｍのフェルール、２は補強部材、３は光導波路基板（光導波路を有する基板）、１５は光導波路、１６はミラー、そして、１７は光ファイバである。
【０００５】
このように、フェルール１の中心に位置する光ファイバ１７と光導波路１５を接続するときに、フェルール１の端面と光導波路基板３の端面との間の光透過性接着剤による接着の他に、補強部材（やとい）２を用いて、接着面積を増加させていた。
【０００６】
また、図５（ｃ）は、フェルール径が１．２５ｍｍの場合を示すが、この場合も補強部材２によって、接続部の固定強度の増加がなされていた。なお、４が直径１．２５ｍｍのフェルールである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、補強部材（やとい）を用いることにより、接続部の強度は上がるが、ある種の衝撃によって、接続部が破損してしまうことがある。また、小型化のために、フェルールの直径を小さくした時、フェルールの端面と基板または補強部材（やとい）の端面との接触面積が少ないために、十分な接着面積が得られず、接続強度が不足することがある。
【０００８】
この状況を図６を用いて説明する。図６は、フェルールと光導波路基板の接触面を示す断面図であり、図６（ａ）は直径２．５ｍｍのフェルールの場合、図６（ｂ）は直径１．２５ｍｍ程度のフェルールの場合を示す。
【０００９】
図６（ａ）において、直径２．５ｍｍのフェルール、光導波路基板、及び補強部材の接触面５はハッチングによって示されている。
【００１０】
また、図６（ｂ）において、直径１．２５ｍｍのフェルール、光導波路基板、及び補強部材の接触面６はハッチングによって示されているが、接触面積は、図６（ａ）の場合の１／４近くまで減少していることが分かる。このような状況においては、補強部材２を用いても、接着強度が十分にとれなくなる。
【００１１】
従って、本発明の課題は、光導波路基板とフェルールの間の接続強度を高めた光導波路と光ファイバの接続構造を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
光導波路基板とフェルールの接続の断面積、すなわち光導波路基板の端面とフェルール端面の接触して重なる面積は限られいる。また、光透過性の紫外線硬化型接着剤の機械的強度もある程度決まっていて、紫外線硬化型接着剤による接着強度を上げるために、硬化の過程における加圧力を大きく設定し過ぎると、歪みのために、接続部の光損失が増加する。
【００１３】
そこで、本発明においては、光透過性の紫外線硬化型接着剤による接続後に、フェルール端面の周辺付近および光導波路基板上の補強部材の付近にエポキシ系接着剤を塗布して硬化させることにより接続強度を増加させている。
【００１４】
すなわち、次のような構造により接続強度を上げている。（１）フェルールの端面に近い側面部分および端面の一部と、補強部材の上面、側面および端面の一部との間にエポキシ系接着剤を分布させる構造、（２）フェルールの端面に近い側面部分および端面の一部と、光導波路基板の下面との間にエポキシ系接着剤を分布させる構造、そして、（３）補強部材の側面、端面および上面と、光導波路基板の上面との間にエポキシ系接着剤を分布させる構造である。
【００１５】
これら３つの部分に分布するエポキシ系接着剤は、フェルールと光導波路基板との間の接続強度を増加させることができる。また、光導波路に歪みを与えることなく、補強部材と光導波路基板の間の固定力を強化する。
【００１６】
すなわち、上記（１）と（２）の構造はフェルールを光導波路基板から分離しようとする外力に対して有効に作用する。
【００１７】
また、（３）の構造は光導波路基板と補強部材の間の固定力を光導波路に歪みを与えることなく強化するとともに、間接的にフェルールと補強部材の間の結合力を強化する。
【００１８】
さらに、エポキシ系接着剤は、組成の調整により可撓性を付与することが可能であり、塊状に固化しているので、変形をわずかに許容することができ、光透過性接着剤による接着部分（フェルール端面と光導波路基板の端面との間、および補強部材と光導波路基板との間）に応力が集中することを防ぐ作用を行う。
【００１９】
すなわち、本発明の光導波路と光ファイバの接続構造は、電気光学結晶からなる基板に形成された光導波路とフェルールに固定された光ファイバの接続構造であって、前記光導波路上の前記フェルールに接触または近接する部分には直方体状あるいは板状の補強部材が前記フェルールに接触するように配設され、前記補強部材と前記基板の間、及び前記補強部材の端面と前記フェルールの端面の間は光透過性接着剤により接着固定され、かつ、前記補強部材と前記フェルールの端面付近がエポキシ系接着剤によって覆われている。
【００２０】
また、前記補強部材が配設された面とは逆側の基板面上の接続部付近と前記フェルールの端面付近がエポキシ系接着剤によって覆われているとよい。
【００２１】
また、前記電気光学結晶はＬｉＮｂＯ３結晶であり、前記光導波路はＴｉ拡散光導波路とすることができる。
【００２２】
そして、前記光透過性接着剤は紫外線硬化型とすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の一形態における光導波路と光ファイバの接続部を示す図である。図１（ａ）はフェルール径が２．５ｍｍのときの平面図、図１（ｂ）はフェルール径が２．５ｍｍのときの側面図、そして、図１（ｃ）はフェルール径が１．２５ｍｍのときの側面図である。
【００２５】
本実施の形態は、反射型のマッハツェンダ干渉計をなす光導波路を有する電気光学結晶基板に入出力用の光ファイバを接続する形態である。ここで、電気光学結晶としては、ＬｉＮｂＯ３ 結晶を用い、光導波路はＴｉを熱拡散して形成した。
【００２６】
図１において、１は直径２．５ｍｍのフェルール、２は補強部材、３は光導波路基板、１５は光導波路、１６はミラー、１７は光ファイバを示し、従来例において、既に説明したとおりである。さらに、７は補強用のエポキシ系接着剤を示す。
【００２７】
また、図２は、本実施の形態における光導波路と光ファイバの接続部を形成する工程を示す図である。図２（ａ）は光強度モニタによりフェルールと光導波路基板の位置を合わせた後に補強部材を押し付ける様子を示す図であり、図２（ｂ）はフェルールと光導波路基板と補強部材を光透過性接着剤で固定した様子を示す図であり、図２（ｃ）は塗布具を用いて、接続部にエポキシ系接着剤を塗布する様子を示す図である。
【００２８】
図２を用いて、本実施の形態による光導波路と光ファイバの接続構造の形成過程を説明する。最初に、従来通り、図２（ａ）に示すように、光導波路基板３にフェルール１を突き合わせて、光強度をモニタしながら、光導波路とフェルールの調芯を行い、補強部材（やとい）２をフェルール端面に軽く押しつけ、その位置で紫外線硬化型接着剤を用いて、硬化する。その結果、図２（ｂ）に示す接続部ができる。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、エポキシ系接着剤７を、ガラスファイバからなる塗布具８の直径０．１ｍｍ程度の先端に付着させた後、フェルール周りおよびその端面に薄く塗布する。
【００３０】
その後、恒温槽等を用いて、６時間で５０℃程度までゆっくりと上げ、そのまま１２時間程度、温度を一定に保つ。その後、６時間程度をかけて２０℃程度まで下げるという温度プロファイルでエポキシ系接着剤を硬化する。図３にその温度プロファイルを示す。
【００３１】
この硬化の時、光軸のずれ等の光損失をモニタするために、１ｍＷ程度の光を光導波路に入力し、光導波路の端に接着されたミラー１６で反射された戻り光量をモニタし、接続状況のチェックを行う。図４に、そのモニタ系を示す。９は光サーキュレータ、１０は恒温槽内部、１１は光源、１２は光出力測定器、そして、１８は本実施の形態において作製している反射型の光導波路部品を示す。
【００３２】
このようにして、本実施の形態による光導波路と光ファイバの接続構造を有する光導波路部品が得られる。
【００３３】
以上に説明したように、本発明の光導波路と光ファイバの接続構造により、損失を増加させることなく、基板上の光導波路と光ファイバの接続強度を高めるとともに、衝撃力に対して変形を許容することができる信頼性の高い接続構造ができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、基板上の光導波路とフェルールに支持された光ファイバの接続部の機械強度を光損失に影響を与えずに大きく向上できる。
【００３５】
また、光導波路部品の小型化のために、フェルール径を小さくしても、強度的な問題がなくなる。
【００３６】
すなわち、本発明によれば、光導波路基板とフェルールの間の接続強度を高めた光導波路と光ファイバの接続構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の一形態における光導波路と光ファイバの接続部示す図。図１（ａ）はフェルール径が２．５ｍｍのときの平面図、図１（ｂ）はフェルール径が２．５ｍｍのときの側面図、図１（ｃ）はフェルール径が１．２５ｍｍのときの側面図。
【図２】実施の一形態における光導波路と光ファイバの接続部を形成する工程を示す図。図２（ａ）は光強度モニタによりフェルールと光導波路基板の位置を合わせた後に補強部材を押し付ける様子を示す図。図２（ｂ）はフェルールと光導波路基板と補強部材を光透過性接着剤で固定した様子を示す図。図２（ｃ）は塗布具を用いて、接続部にエポキシ系接着剤を塗布する様子を示す図。
【図３】補強用のエポキシ系接着剤を硬化するときの温度プロファイルを示す図。
【図４】反射型の光導波路部品に対する、エポキシ系接着剤の硬化時の光損失のモニタ系を示す図。
【図５】従来の光導波路と光ファイバの接続部を示す図。図５（ａ）はフェルール径が２．５ｍｍのときの平面図、図５（ｂ）はフェルール径が２．５ｍｍのときの側面図、図５（ｃ）はフェルール径が１．２５ｍｍのときの側面図。
【図６】フェルールと光導波路基板の接触面を示す断面図。図６（ａ）は直径２．５ｍｍのフェルールの場合を示す図、図６（ｂ）は直径１．２５ｍｍ程度のフェルールの場合を示す図。
【符号の説明】
１ 直径２．５ｍｍのフェルール
２ 補強部材
３ 光導波路基板
４ 直径１．２５ｍｍのフェルール
５ 直径２．５ｍｍのフェルール、光導波路基板、及び補強部材の接触面
６ 直径１．２５ｍｍのフェルール、光導波路基板、及び補強部材の接触面
７ エポキシ系接着剤
８ 塗布具
９ 光サーキュレータ
１０ 恒温槽内部
１１ 光源
１２ 光出力測定器
１５ 光導波路
１６ ミラー
１７ 光ファイバ
１８ 光導波路部品[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a connection structure between an optical waveguide provided on a substrate and an optical fiber, and more particularly to a connection structure between an optical waveguide and an optical fiber suitable for an optical component using the optical waveguide formed on an electro-optic crystal substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this field, in the connection between the optical waveguide provided on the substrate and the optical fiber with a ferrule, alignment is performed while monitoring light intensity, and fixed at that position using an ultraviolet curing adhesive. I have. At that time, a rectangular parallelepiped or plate-like reinforcing member called "yato" is used to reinforce the connection portion, and the connection strength is increased by increasing the bonding area with the ferrule.
[0003]
This will be further described with reference to FIG. 5A and 5B are views showing a connection portion between a conventional optical waveguide and an optical fiber, FIG. 5A is a plan view when a ferrule diameter is 2.5 mm, and FIG. FIG. 5C is a side view when the ferrule diameter is 1.25 mm.
[0004]
5A and 5B, 1 is a ferrule having a diameter of 2.5 mm, 2 is a reinforcing member, 3 is an optical waveguide substrate (a substrate having an optical waveguide), 15 is an optical waveguide, 16 is a mirror, and 17 Is an optical fiber.
[0005]
As described above, when the optical fiber 17 located at the center of the ferrule 1 and the optical waveguide 15 are connected, in addition to the bonding with the light transmitting adhesive between the end surface of the ferrule 1 and the end surface of the optical waveguide substrate 3, The bonding area was increased by using the reinforcing member (yato) 2.
[0006]
FIG. 5C shows a case where the ferrule diameter is 1.25 mm. In this case also, the reinforcing member 2 increases the fixing strength of the connection portion. 4 is a ferrule having a diameter of 1.25 mm.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the use of the reinforcing member increases the strength of the connection portion, but the connection portion may be damaged by a certain impact. When the diameter of the ferrule is reduced for miniaturization, the contact area between the end face of the ferrule and the end face of the substrate or the reinforcing member (yato) is small, so that a sufficient adhesive area cannot be obtained, and the connection strength May be insufficient.
[0008]
This situation will be described with reference to FIG. 6A and 6B are cross-sectional views showing a contact surface between the ferrule and the optical waveguide substrate. FIG. 6A shows a case of a ferrule having a diameter of 2.5 mm, and FIG. 6B shows a case of a ferrule having a diameter of about 1.25 mm. Show.
[0009]
In FIG. 6A, the contact surface 5 of the ferrule having a diameter of 2.5 mm, the optical waveguide substrate, and the reinforcing member is indicated by hatching.
[0010]
Also, in FIG. 6B, the contact surface 6 of the ferrule having a diameter of 1.25 mm, the optical waveguide substrate, and the reinforcing member is indicated by hatching, but the contact area is 1 / the case of FIG. 6A. It can be seen that it has decreased to nearly 4. In such a situation, even if the reinforcing member 2 is used, sufficient adhesive strength cannot be obtained.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to provide a connection structure between an optical waveguide and an optical fiber in which the connection strength between the optical waveguide substrate and the ferrule is increased.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The cross-sectional area of the connection between the optical waveguide substrate and the ferrule, that is, the area where the end surface of the optical waveguide substrate and the ferrule end surface are in contact with each other and overlapped is limited. In addition, the mechanical strength of the light-transmitting UV-curable adhesive is also determined to some extent, and if the pressing force in the curing process is set too large to increase the adhesive strength of the UV-curable adhesive, distortion may occur. In addition, the optical loss at the connection increases.
[0013]
Therefore, in the present invention, after connection with a light-transmissive ultraviolet-curable adhesive, an epoxy-based adhesive is applied near the ferrule end face and in the vicinity of a reinforcing member on the optical waveguide substrate and cured, thereby achieving a connection strength. Is increasing.
[0014]
That is, the connection strength is increased by the following structure. (1) A structure in which an epoxy-based adhesive is distributed between a side surface portion and a part of the end surface near the end surface of the ferrule and an upper surface, a side surface, and a part of the end surface of the reinforcing member. (2) A side surface close to the end surface of the ferrule. A structure in which an epoxy-based adhesive is distributed between the portion and a part of the end surface and the lower surface of the optical waveguide substrate; and (3) between the side surface, the end surface, and the upper surface of the reinforcing member and the upper surface of the optical waveguide substrate. This is a structure in which the epoxy adhesive is distributed.
[0015]
The epoxy-based adhesive distributed in these three portions can increase the connection strength between the ferrule and the optical waveguide substrate. Further, the fixing force between the reinforcing member and the optical waveguide substrate is strengthened without giving distortion to the optical waveguide.
[0016]
That is, the structures (1) and (2) effectively act on an external force for separating the ferrule from the optical waveguide substrate.
[0017]
Further, the structure (3) enhances the fixing force between the optical waveguide substrate and the reinforcing member without giving any distortion to the optical waveguide, and indirectly strengthens the coupling force between the ferrule and the reinforcing member.
[0018]
Furthermore, the epoxy-based adhesive can impart flexibility by adjusting the composition, and can be slightly deformed because it is solidified in a lump. (Between the ferrule end surface and the end surface of the optical waveguide substrate and between the reinforcing member and the optical waveguide substrate).
[0019]
That is, the connection structure between the optical waveguide and the optical fiber of the present invention is a connection structure between an optical waveguide formed on a substrate made of an electro-optic crystal and an optical fiber fixed to a ferrule, and is connected to the ferrule on the optical waveguide. In the contacting or adjacent part, a rectangular parallelepiped or plate-shaped reinforcing member is disposed so as to contact the ferrule, between the reinforcing member and the substrate, and between the end face of the reinforcing member and the end face of the ferrule. The reinforcing member and the vicinity of the end face of the ferrule are covered with an epoxy-based adhesive.
[0020]
Further, it is preferable that the vicinity of the connection portion on the substrate surface opposite to the surface on which the reinforcing member is provided and the vicinity of the end surface of the ferrule are covered with an epoxy adhesive.
[0021]
The electro-optic crystal may be a LiNbO 3 crystal, and the optical waveguide may be a Ti diffused optical waveguide.
[0022]
The light-transmitting adhesive may be of an ultraviolet curing type.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a diagram illustrating a connection portion between an optical waveguide and an optical fiber according to an embodiment of the present invention. 1A is a plan view when the ferrule diameter is 2.5 mm, FIG. 1B is a side view when the ferrule diameter is 2.5 mm, and FIG. 1C is when the ferrule diameter is 1.25 mm It is a side view at the time of.
[0025]
In this embodiment, an input / output optical fiber is connected to an electro-optic crystal substrate having an optical waveguide forming a reflection type Mach-Zehnder interferometer. Here, a LiNbO 3 crystal was used as the electro-optic crystal, and the optical waveguide was formed by thermally diffusing Ti.
[0026]
1, reference numeral 1 denotes a ferrule having a diameter of 2.5 mm, reference numeral 2 denotes a reinforcing member, reference numeral 3 denotes an optical waveguide substrate, reference numeral 15 denotes an optical waveguide, reference numeral 16 denotes a mirror, and reference numeral 17 denotes an optical fiber. . Further, reference numeral 7 denotes an epoxy adhesive for reinforcement.
[0027]
FIG. 2 is a view showing a step of forming a connection portion between the optical waveguide and the optical fiber in the present embodiment. FIG. 2A is a diagram illustrating a state in which the ferrule and the optical waveguide substrate are pressed after the position of the ferrule and the optical waveguide substrate are aligned by the light intensity monitor, and FIG. 2B is a diagram illustrating light transmission between the ferrule, the optical waveguide substrate, and the reinforcing member. FIG. 2C is a diagram illustrating a state of being fixed with an adhesive, and FIG. 2C is a diagram illustrating a state of applying an epoxy-based adhesive to a connection portion using an applicator.
[0028]
The process of forming the connection structure between the optical waveguide and the optical fiber according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, the ferrule 1 is abutted against the optical waveguide substrate 3 and the optical waveguide and the ferrule are aligned while monitoring the light intensity, as in the conventional case. 2 is lightly pressed against the end face of the ferrule, and cured at that position using an ultraviolet-curable adhesive. As a result, a connection portion shown in FIG.
[0029]
Next, as shown in FIG. 2C, an epoxy-based adhesive 7 is applied to the tip of the applicator 8 made of glass fiber having a diameter of about 0.1 mm, and then thinly applied around the ferrule and the end face thereof. .
[0030]
Thereafter, the temperature is slowly raised to about 50 ° C. in 6 hours using a thermostat or the like, and the temperature is kept constant for about 12 hours. Thereafter, the epoxy adhesive is cured with a temperature profile of about 20 ° C. over about 6 hours. FIG. 3 shows the temperature profile.
[0031]
At the time of this curing, in order to monitor optical loss such as deviation of the optical axis, about 1 mW of light is input to the optical waveguide, and the amount of return light reflected by the mirror 16 adhered to the end of the optical waveguide is monitored. Check the connection status. FIG. 4 shows the monitor system. Reference numeral 9 denotes an optical circulator, 10 denotes an inside of a thermostat, 11 denotes a light source, 12 denotes an optical output measuring device, and 18 denotes a reflection type optical waveguide component manufactured in the present embodiment.
[0032]
In this manner, an optical waveguide component having a connection structure between the optical waveguide and the optical fiber according to the present embodiment is obtained.
[0033]
As described above, the connection structure between the optical waveguide and the optical fiber of the present invention increases the connection strength between the optical waveguide and the optical fiber on the substrate without increasing the loss, and allows deformation against the impact force. A highly reliable connection structure that can be made.
[0034]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mechanical strength of the connection part of the optical waveguide on a board | substrate and the optical fiber supported by the ferrule can be improved greatly without affecting an optical loss.
[0035]
In addition, even if the ferrule diameter is reduced to reduce the size of the optical waveguide component, there is no problem in strength.
[0036]
That is, according to the present invention, it is possible to provide a connection structure between an optical waveguide and an optical fiber in which the connection strength between the optical waveguide substrate and the ferrule is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a connection portion between an optical waveguide and an optical fiber according to an embodiment. 1A is a plan view when the ferrule diameter is 2.5 mm, FIG. 1B is a side view when the ferrule diameter is 2.5 mm, and FIG. 1C is when the ferrule diameter is 1.25 mm. Side view.
FIG. 2 is a view showing a step of forming a connection portion between the optical waveguide and the optical fiber according to the embodiment. FIG. 2A is a diagram showing a state in which a ferrule and an optical waveguide substrate are aligned by a light intensity monitor and then a reinforcing member is pressed. FIG. 2B is a diagram illustrating a state in which the ferrule, the optical waveguide substrate, and the reinforcing member are fixed with a light-transmitting adhesive. FIG. 2C is a diagram illustrating a state in which an epoxy adhesive is applied to a connection portion using an applicator.
FIG. 3 is a view showing a temperature profile when a reinforcing epoxy adhesive is cured.
FIG. 4 is a diagram showing a monitoring system of light loss when the epoxy adhesive is cured with respect to the reflection type optical waveguide component.
FIG. 5 is a diagram showing a connection portion between a conventional optical waveguide and an optical fiber. 5A is a plan view when the ferrule diameter is 2.5 mm, FIG. 5B is a side view when the ferrule diameter is 2.5 mm, and FIG. 5C is when the ferrule diameter is 1.25 mm. Side view.
FIG. 6 is a sectional view showing a contact surface between the ferrule and the optical waveguide substrate. FIG. 6A is a diagram illustrating a case of a ferrule having a diameter of 2.5 mm, and FIG. 6B is a diagram illustrating a case of a ferrule having a diameter of approximately 1.25 mm.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 Ferrule 2.5 mm in diameter 2 Reinforcing member 3 Optical waveguide substrate 4 Ferrule having a diameter of 1.25 mm 5 Ferrule having a diameter of 2.5 mm, optical waveguide substrate, and contact surface of reinforcing member 6 Ferrule having a diameter of 1.25 mm, optical waveguide substrate And contact surface 7 of reinforcing member Epoxy adhesive 8 Coating device 9 Optical circulator 10 Inside of thermostat 11 Light source 12 Optical output measuring device 15 Optical waveguide 16 Mirror 17 Optical fiber 18 Optical waveguide component
