JP2004061772A

JP2004061772A - 光デバイスと光ファイバの結合方法

Info

Publication number: JP2004061772A
Application number: JP2002218840A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Kitada; 北田　耕作
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】光導波路と光ファイバの光軸合わせを簡単に、迅速且つ高精度に行なうと共に結合を高い精度で容易にする。サブミクロンのアライメント精度を確保する。
【解決手段】光デバイスに形成される光導波路２と光ファイバ３とを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法である。光導波路２と光ファイバ３との間に中空導波路４を挿入し、中空導波路４を介して光導波路２と光ファイバ３の各々のコア２ａ，３ａの端面の光軸合わせを行なう。
【選択図】　　　　図１２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイスと光ファイバの結合方法に関し、詳しくは光デバイスに形成される光導波路と光ファイバとを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバ同士を接続するに際しては、光ファイバのコアの中心を合わせる必要があった。その一例として特開平６−１４８５３７号公報には、図２４に示す方法がある。この方法はＬＤを発光させながら、ステッピングモータの駆動によって光ファイバ３，３の光軸の調芯を行なうものである。
【０００３】
一方、光デバイスに形成される光導波路と光ファイバとを結合する場合にあっては、光ファイバのコアの中心と光導波路のコアの中心を合わす必要がある。このとき、図２５に示すように、光導波路基板１’に形成される光導波路２のコアの断面形状は長方形若しくは台形であり、光ファイバ３のコアの断面形状は円形である。そのため断面形状の異なることによる損失を防止するために、両者を１μｍ以下の精度で光軸合わせする必要がある。その一例として特開昭５７−１１９３１４号公報には、図２５に示すように、光導波路基板１’の光ファイバ３を結合する箇所にＶ溝３０を形成し、光ファイバ３をＶ溝３０内に配列することで、光導波路２のコアの端面と光ファイバ３のコアの端面とを突き合わせる方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが前者のようにＬＤを発光させながら、ステッピングモータの駆動によって光ファイバ３，３同士の光軸の調芯を行なう従来方法では、調芯に時間を要するという問題があった。
【０００５】
また、後者のように、光導波路基板１’のＶ溝３０内に光ファイバ３を配列する従来方法では、Ｖ溝３０の精度は機械的な加工精度に依存するため、高精度の機械的加工が要求され、特にサブミクロンのアライメント精度を確保することは困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、断面形状の異なる光導波路と光ファイバとの結合であっても光軸合わせを簡単に、迅速且つ高精度に行なえると共に、光導波路と光ファイバのコア同士の結合を高い精度で容易にでき、これにより従来のように時間を要さず、しかも高精度の機械的加工を行なうことなく、サブミクロンのアライメント精度を確保することができる光デバイスと光ファイバの結合方法を提供することにあり、さらに他の目的とするところは、接続損失を生じることがなく、しかもコア同士の高精度な光軸合わせが不要であり、さらに非接触で微小な変位を調芯可能とした光デバイスと光ファイバの結合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】
上記課題を解決するために本発明は、光デバイスに形成される光導波路２と光ファイバ３とを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路２と光ファイバ３との間に中空導波路４を挿入し、中空導波路４を介して光導波路２と光ファイバ３の各々のコア２ａ，３ａの端面の光軸合わせを行なうことを特徴としており、このように構成することで、断面形状の異なる光導波路２と光ファイバ３との結合であっても、中空導波路４を利用して光軸合わせを簡単に、迅速且つ高精度に行なえると共に、光導波路２と光ファイバ３のコア２ａ，３ａ同士の結合を高い精度で容易にできる。また、中空導波路４を光ファイバ３を保持するキャピラリとして使用することが可能となる。
【０００８】
また本発明は、光デバイスに形成される光導波路２と光ファイバ３とを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路２の光ファイバ３との結合部にエッチング若しくはリソグラフィーなどにより凹所５を形成すると共に、一端が光ファイバ３に接続される中空導波路４の他端を凹所５内に挿入することで光導波路２と光ファイバ３の各々のコア２ａ，３ａの端面の光軸合わせを行なうことを特徴としており、このように構成することで、断面形状の異なる光導波路２と光ファイバ３との結合であっても、中空導波路４を利用して光軸合わせを簡単に、迅速且つ高精度に行なえると共に、光導波路２と光ファイバ３のコア２ａ，３ａ同士の結合を高い精度で容易にできる。しかも中空導波路４の他端を光導波路２の凹所５内に挿入するだけで、光導波路２と光ファイバ３との結合が容易にできるので、光導波路２と光ファイバ３とを高い精度で結合できるようになる。
【０００９】
また本発明は、光デバイスに形成される光導波路２と光ファイバ３とを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路２の光ファイバ３との結合部に形成される凹所５の内面に反射膜６を施してなる中空導波凹所４Ａと、光ファイバ３の先端の中空導波キャピラリ４Ｂとで中空導波路４が構成され、光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂを光導波路２の中空導波凹所４Ａ内に挿入することで光導波路２と光ファイバ３の各々のコア２ａ，３ａの端面の光軸合わせを行なうことを特徴としており、このように構成することで、中空導波凹所４Ａの反射膜６によって光を光導波路２のコア２ａに集光でき、接続損失を低減できると共に、光ファイバ３と光導波路２とを高い精度で容易に結合可能となる。また、断面形状の異なる光導波路２と光ファイバ３との結合であっても、光導波路２の中空導波凹所４Ａと光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂとを利用して光軸合わせを簡単に、迅速且つ高精度に行なえると共に、光導波路２と光ファイバ３のコア２ａ，３ａ同士の結合を高い精度で容易にできる。
【００１０】
また上記中空導波路４を円錐形に形成するのが好ましく、この場合、中空導波路４を光導波路２内に容易に挿入可能となり、しかも光を光導波路２のコア２ａに集光でき、接続損失を生じることがなく、しかもコア２ａ，３ａ同士の高精度な光軸合わせも不要となる。
【００１１】
また上記光導波路２の中空導波凹所４Ａに、入口が広く奥が狭くなるようなテーパー角度θをつけるのが好ましく、この場合、光導波路２の中空導波凹所４Ａ内への光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂの挿入と結合とがそれぞれ容易となり、しかも挿入の際に両者の中心軸が多少ずれていても、スムーズに光ファイバ３を中空導波凹所４Ａ内に挿入することができる。そのうえテーパー角度θによって光を光導波路２のコア２ａに集光できるので、接続損失を低減できると共に、コア２ａ，３ａ同士の高精度な光軸合わせが不要となる。
【００１２】
また上記光導波路２の中空導波凹所４Ａの断面形状を円形にするのが好ましく、この場合、異方性を考える必要がないので、中空導波凹所４Ａへの光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂの挿入が一層容易となる。
【００１３】
また上記光導波路２の光ファイバ３との結合部に円錐形の凹所５を設けると共に凹所５の内面に反射膜６を施して中空導波凹所４Ａを形成し、この中空導波凹所４Ａ内に光ファイバ３に保持された円錐形の中空導波キャピラリ４Ｂを挿入するのが好ましく、この場合、異方性を考える必要がないので、中空導波凹所４Ａ内への光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂの挿入が一層容易となる。
【００１４】
また上記中空導波路４が金属パイプからなるのが好ましく、この場合、結合の強度を増すことができると共に、レーザーフォーミングによる調芯加工時において、中空導波路４にレーザーを吸収させることができ、調芯が容易となる。
【００１５】
また上記中空導波路を構成するパイプの表面にコーティング剤８を塗布するのが好ましく、この場合、レーザーフォーミングによる調芯加工時において、コーティング剤８によって中空導波キャピラリ４Ｂのレーザーの吸収効果が一層向上し、調芯が一層容易となる。
【００１６】
また上記光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂにレーザーを照射して、温度勾配により発生する熱ひずみによって微小に変位を与えることで、光軸を調芯するのが好ましく、この場合、非接触で微小な変位を調芯できるものとなる。
【００１７】
また光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂと光導波路２とを光学接着剤７によって接合した後に、レーザー照射による調芯を行なうのが好ましく、この場合、固定のときに発生した位置ずれを補正でき、結合精度を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１９】
本実施形態では、光デバイスＡに形成される光導波路２と光ファイバ３とを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定するに際して、図１、図２に示すように、光導波路２と光ファイバ３との間に中空導波路４を介在する点に特徴を有しており、さらに、中空導波路４を光ファイバ３を保持するキャピラリとして使用する点に特徴を有している。
【００２０】
ここで、光デバイスＡとは、光スプリッター若しくは光スイッチをさす。図４（ａ）にその一例を示している。光スプリッターは、光導波路基板１に形成される光導波路２の入口２ｃから入射した光が分岐されて２つの出口２ｄ，２ｅから出射される（逆の場合もある）。その光の波長は、１３１０ｎｍ若しくは１５５０ｎｍである。一方、光スイッチは、スイッチＯＦＦ時は入口２ｃから入射した光が出口２ｄから出射されるが、スイッチＯＮ時は、入口２ｃから入射した光は出口２ｅから出射される。ここにおいて、光導波路基板１は図４（ａ）の下クラッド２ｂ_１と上クラッド２ｂ_２の間に光導波路２となるコア２ａが形成されたものであり、光導波路２の光の出入口となる２ｃ、２ｄ，２ｅの各部分に光ファイバ３を接続する必要がある。
【００２１】
このとき、図５に示すように、光導波路２のコア２ａの断面は四角形状であり、一方、光ファイバ３のコア３ａの断面は円形であるため、互いのコア２ａ，３ａの端面同士を１μｍ以下の精度で光軸を合わせる必要がある。図６は、本発明の中空導波路４を使用しない場合における光導波路基板１と光ファイバ３との光軸合わせの参考例をそれぞれ示している。ポリマーで形成された光導波（以下、ポリマー光導波路２という。）と光ファイバ３との結合は、ポリマー光導波路２のコア２ａの端面と光ファイバ３のコア３ａの端面とがサブミクロン以下という高精度で完全に一致しなければならない。光軸の座標系はＸ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、θＺの６軸であるが、θＺ方向の異方性がない場合は５軸となり、図６（ａ）のようなＸ、Ｙ方向の位置ずれ（軸ずれ）、図６（ｂ）のようなθＸ、θＹ方向の角度ずれ、図６（ｃ）のようなＺ方向の間隔ずれなどがある。このとき光ファイバ３の光軸を調整して結合する技術を調芯といい、本発明では以下で述べるように、中空導波路４を用いて調芯位置決めを行なうものである。なお以下の各実施形態ではポリマー光導波路２と光ファイバ３との結合を例示しているが、勿論これに限らず、光ファイバ３，３同士の結合にも本発明の中空導波路４を使用した結合方法を実施できるのは言うまでもない。
【００２２】
図３（ａ）（ｂ）は中空導波路４として使用される中空ファイバの一例を示している。一般の中空ファイバは、汎用の石英ファイバに比較して、伝送損失が大きいため、本例では、コア４ａ（空気層）に面したクラッド４ｃの内面にキャピラリの薄膜４ｂを形成しており、これにより赤外光から紫外光までの光を伝送することが可能となっている。すなわち、図３（ａ）に示す中空ファイバ（長さ１〜２ｍ）を短くカットした中空導波路４を、図１に示すように、ポリマー光導波路２と光ファイバ３との間に挿入することにより、ポリマー光導波路２と光ファイバ３の間に中空導波路４が介在されて、両者２，３のそれぞれのコア２ａ，３ａの端面の光軸合わせを行なえるようになっている。
【００２３】
しかして、図１、図２に示すように、光デバイスＡに形成されるポリマー光導波路２と光ファイバ３との結合に際して、ポリマー光導波路２と光ファイバ３との間に中空導波路４を挿入することによって、中空導波路４を用いて図５（ｂ）に示す光ファイバ３のコア３ａの中心とポリマー光導波路２のコア２ａの中心とを合わすことができる。従って、断面形状の異なるもの同士の光軸合わせを、１μｍ以下の高精度で行なうことが可能となる。しかも、中空導波路４を用いてポリマー光導波路２のコア２ａと光ファイバ３のコア３ａとの結合を容易に、しかも高い精度で行なうことができる。この結果、従来よりも調芯を短時間で、しかも高精度の機械的加工を行なうことなく、サブミクロンのアライメント精度を確保することができる。また、中空導波路４を光ファイバ３を保持するキャピラリとして使用することができるので、光ファイバ３の接合状態をより安定化させることができ、結合精度を一層向上させることができるものである。
【００２４】
図７は本発明の他の実施形態であり、ポリマー光導波路２の光ファイバ３との結合部にエッチング若しくはリソグラフィーなどにより凹所５を形成すると共に、光ファイバ３の先端に中空導波キャピラリ４Ｂを保持し、中空導波キャピラリ４Ｂを中空導波凹所４Ａ内に挿入することでポリマー光導波路２と光ファイバ３の各々のコア２ａ，３ａの端面の光軸合わせを行なうものである。他の構成は図１、図２の実施形態と同様である。本例では、ポリマー光導波路２の凹所５は断面コ字状に形成され、この凹所５内に中空導波キャピラリ４Ｂが挿入されることにより、ポリマー光導波路２と光ファイバ３との調芯及び結合が中空導波路４を介して容易に、高い精度で行なうことができる。さらに加えて図８に示すように、ポリマー光導波路２の凹所５の内面に金属薄膜（反射膜６）を形成するのが望ましい。この場合、凹所５の内面を反射膜６とすることで中空導波凹所４Ａとなり、接続損失を低減できる構造となる。
【００２５】
図９は、上記光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂを円錐形にした場合の例を示している。また本例では、円錐形の金属のキャピラリ４ｃ内面に金属薄膜４ｂを形成して、中空導波キャピラリ４Ｂとしている。この中空導波キャピラリ４Ｂの材質はＮｉが望ましいがステンレスでも可能である。また金属薄膜４ｃはＡｌが望ましいがＡｇでも可能である。この円錐形の中空導波キャピラリ４Ｂを図１０に示すように、光ファイバ３の先端に接続する。このとき、中空導波キャピラリ４Ｂの小径側端部を光ファイバ３のコア３ａの形状と同一とする。また中空導波キャピラリ４Ｂをポリマー光導波路２の中空導波凹所４Ａに挿入する場合にあっては、図１１のように中空導波キャピラリ４Ｂの大径側端部をポリマー光導波路２の中空導波凹所４Ａの径よりも小さくする。これにより挿入がしやすくなる。ここで、図９に示すように、ポリマー光導波路２の中空導波凹所４Ａには、入口が広く奥が狭くなるようなテーパー角度θが設けられている。具体的には、ポリマー光導波路２の端部を円錐の中空状に除去して凹所５とし、この凹所５の内面に金属薄膜（反射膜６）を形成して中空導波凹所４Ａとし、図１２に示すように、中空導波凹所４Ａ内に光ファイバ３の円錐形の中空導波キャピラリ４Ｂを挿入することによって、光ファイバ３とポリマー光導波路２との調芯位置決め及び結合が容易となる。またこのとき中空導波凹所４Ａの内面がテーパ構造であるため、中空導波キャピラリ４Ｂを中空導波凹所４Ａ内に挿入する際に、両者の中心軸が多少ずれていても、スムーズに光ファイバ３を中空導波凹所４Ａ内に挿入することができる。しかも中空導波凹所４Ａにテーパー角度θをつけることによって、光がポリマー光導波路２のコア２ａに集光できるようになり、接続損失が低くなり、またコア２ａ，３ａ同士の高精度な光軸合わせも不要となる。つまり、光ファイバ３から入射した光は、円錐形の中空導波凹所４Ａ内を伝搬して、ポリマー光導波路２に至る。本例では、通常１３１０ｎｍと１５５０ｎｍの波長の光が使用されるため、中空導波路４の内面にＡｌ（或いはＡｇ）をコートした反射膜６を形成する。反射膜６の厚みは、例えば３２０ｎｍ〜４００ｎｍとする。
【００２６】
図１３は、ポリマー光導波路２の中空導波凹所４Ａを円錐形に形成した場合の一例を示している。ここでは、円錐の内面にＡｌ（若しくはＡｇ）の薄膜（反射膜６）を形成する。薄膜の厚みは３２００Å〜４０００Åとする。さらに反射膜６の表面には誘電体の薄膜を形成する場合もある。このように中空導波凹所４Ａを円錐形に形成することで、異方性を考える必要がないので、光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂの挿入が一層容易となる。
【００２７】
図１４はポリマー光導波路２の中空導波凹所４Ａを円錐形とした場合の一例を示し、図１５は、中空導波凹所４Ａと光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂの両方を円錐形とした場合の例を示している。ここで図１４においては、ポリマー光導波路２から光が入射した場合にあっては、中空導波凹所４Ａから光ファイバ３に伝送する過程で、円錐形の中空導波路４では光が集光しないため、損失が大きくなる。そこで、図１５に示すように、光ファイバ３の先端には逆円錐形の中空導波キャピラリ４Ｂを設ける。このときポリマー光導波路２の中空導波凹所４Ａの先端の口径を中空導波キャピラリ４Ｂの先端の口径よりも大きくしておく。これにより、中空導波凹所４Ａ内に中空導波キャピラリ４Ｂを容易に挿入できると共に、円錐形の中空導波凹所４Ａと逆円錐形の中空導波キャピラリ４Ｂとの結合によって、光ファイバ３とポリマー光導波路２の各コア２ａ，３ａの光軸を完全に一致させる必要がなくなる。つまり、２つの円錐形の中空導波凹所４Ａ、中空導波キャピラリ４Ｂによって、ポリマー光導波路２から入射してきた光は、損失なく光ファイバ３へ伝送され、逆に、光ファイバ３から入射してきた光も損失なくポリマー光導波路２へ伝送されることとなる。従って、接続損失を生じることなく、双方向の光の伝送が可能になる。また本例では中空導波凹所４Ａと中空導波キャピラリ４Ｂを特殊な形状（本例では扇型を互いに突きあわせた形状）とすることで、ポリマー光導波路２のコアの端面と光ファイバ３のコアの端面の光軸を容易且つ高精度で合わせることができ、高精度に位置決めする作業が不要となる。
【００２８】
更に他の実施形態として、図１６に示すように、中空導波路４を金属パイプで構成してもよい。ここでは、中空導波キャピラリ４Ｂの母材（クラッド４ｃ）を金属にしている。これにより結合の強度を増すことができると共に、後述のレーザーフォーミングによる調芯加工時において、金属パイプからなるクラッド４ｃにレーザーを吸収させることができ、調芯が容易となる。さらに図１７に示すように、金属パイプ製のクラッド４ｃ表面にコーティング剤８を塗布してもよい。例えばクラッド４ｃの母材を黒でコーティングする。これによって中空導波路４のレーザーの吸収効果を一層高めることができる。なお、中空導波路４は金属に限らず、レーザーを吸収するプラスチック材料でも可能である。
【００２９】
図１８は光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂにレーザーを線状に照射して、温度勾配による熱ひずみによって、微小に変位を与えて光軸を調芯する場合の例を示している。ここでは、レーザーフォーミングという原理を利用して調芯を行なう。レーザーフォーミングの加工メカニズムは、温度軟化によるＢＭ（Ｂｕｃｋｌｉｎｇ−Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）と、温度勾配によるＴＧＭ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｇｒａｄｉｅｎｔ−Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）とに大別される。ＴＧＭは、図１９（ａ）のＷ１に示すように、金属板１０の厚み方向に温度分布が生じるようにレーザーを照射する。これにより、金属板１０の表面と裏面との温度差に応じた膨張が発生し、図１９（ｂ）のように熱膨張した形状、若しくは塑性変形した形状となる。このとき金属板１０の降伏応力が低下すると共に、温度差がなくなると収縮して、最終的に図１９（ｃ）のような形状になる。一方、ＢＭは図２０（ａ）のＷ２に示すように、金属板１０の厚み方向に均一な温度分布が生じるようにレーザーを照射する。従って、自重や外力などによって図２０（ｂ）のようにレーザー照射方向と反対側に曲がった形状、若しくは同（ｃ）のようにレーザー照射方向に向かって曲がった形状になる。この場合、どちらの形状になるのかわからないので、例えば図２１に示すように、治具１２上の金属板１０の一端を固定治具１１で押さえ、金属板１０の自由端部を所望の方向に変位させて保持したままの状態で屈曲部に加熱用ビームを照射する。このとき金属板１０の曲げ部にレーザーを照射して、熱ひずみを発生させることにより、調芯を行なう方法等がある。
【００３０】
上記のように、中空導波路４を構成する金属板１０（例えば、光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂ）にレーザーを照射して、温度勾配により発生する熱ひずみによって微小に変位を与えることで、光軸を調芯するので、非接触で微小な変位を調芯できるものとなる。
【００３１】
図２２、図２３は、上記レーザーフォーミング加工によりレーザー照射にて調芯を行なう前に、光ファイバ３の中空導波キャピラリ４Ｂと光導波路２とを光学接着剤７によって接合し、その後、レーザーを照射して、変位を変え、光軸を調芯する場合の例を示している。ちなみにポリマー光導波路２と光ファイバ３とを固着するときに、光軸がＸ方向又はＹ方向に１μｍ程度にずれる場合がある。そこで、ポリマー光導波路２と光ファイバ３とを光学接着剤７によって固着した後に、レーザーを照射して再度、光軸を調整する。これによって固定のときに発生した位置ずれを補正でき、結合精度を向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
上述のように請求項１記載の発明にあっては、光デバイスに形成される光導波路と光ファイバとを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路と光ファイバとの間に中空導波路を挿入し、中空導波路を介して光導波路と光ファイバの各々のコアの端面の光軸合わせを行なうので、断面形状の異なる光導波路と光ファイバとの結合であっても、中空導波路を利用して光軸合わせを簡単に、迅速且つ高精度に行なえると共に、光導波路と光ファイバのコア同士の結合を高い精度で容易にできる。この結果、従来よりも調芯を短時間で、しかも高精度の機械的加工を行なうことなく、サブミクロンのアライメント精度を確保することが可能となる。また、中空導波路を光ファイバを保持するキャピラリとして使用することが可能となり、この場合、光ファイバの接合状態をより安定化させることができ、結合精度を一層向上させることができる。
【００３３】
また請求項２記載の発明は、光デバイスに形成される光導波路と光ファイバとを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路の光ファイバとの結合部にエッチング若しくはリソグラフィーなどにより凹所を形成すると共に、一端が光ファイバに接続される中空導波路の他端を凹所内に挿入することで光導波路と光ファイバの各々のコアの端面の光軸合わせを行なうので、断面形状の異なる光導波路と光ファイバとの結合であっても、中空導波路を利用して光軸合わせを簡単に、迅速且つ高精度に行なえると共に、光導波路と光ファイバのコア同士の結合を高い精度で容易にできる。この結果、従来よりも調芯を短時間で、しかも高精度の機械的加工を行なうことなく、サブミクロンのアライメント精度を確保することが可能となる。しかも中空導波路の他端を光導波路の凹所内に挿入するだけで、光導波路と光ファイバとの結合が容易にできるので、光導波路と光ファイバとを高い精度で結合できるものである。
【００３４】
また請求項３記載の発明は、光デバイスに形成される光導波路と光ファイバとを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路の光ファイバとの結合部に形成される凹所の内面に反射膜を施してなる中空導波凹所と、光ファイバの先端の中空導波キャピラリとで中空導波路が構成され、光ファイバの中空導波キャピラリを光導波路の中空導波凹所内に挿入することで光導波路と光ファイバの各々のコアの端面の光軸合わせを行なうので、中空導波凹所の反射膜によって光を光導波路のコアに集光でき、接続損失を低減できると共に、光ファイバと光導波路とを高い精度で容易に結合可能となる。また、断面形状の異なる光導波路と光ファイバとの結合であっても、光導波路の中空導波凹所と光ファイバの中空導波キャピラリとを利用して光軸合わせを簡単に、迅速且つ高精度に行なえると共に、光導波路と光ファイバのコア同士の結合を高い精度で容易にできる結果、調芯を短時間で、しかも高精度の機械的加工を行なうことなく、サブミクロンのアライメント精度を確保することが可能となる。
【００３５】
また請求項４記載の発明は、請求項１又は２又は３記載の効果に加えて、中空導波路を円錐形に形成するので、中空導波路を光導波路内に容易に挿入可能となり、しかも円錐形にすることで光を光導波路のコアに集光でき、接続損失を生じることがなく、しかもコア同士の高精度な光軸合わせが不要となる。
【００３６】
また請求項５記載の発明は、請求項２又は３又は５記載の効果に加えて、光導波路の中空導波凹所に、入口が広く奥が狭くなるようなテーパー角度をつけるので、光導波路の中空導波凹所内への光ファイバの中空導波キャピラリの挿入と結合とがそれぞれ容易となり、しかも挿入の際に両者の中心軸が多少ずれていても、スムーズに光ファイバを中空導波凹所内に挿入することができる。しかもテーパー角度によって光を光導波路のコアに集光できるので、接続損失を低減できると共に、コア同士の高精度な光軸合わせが不要となる。
【００３７】
また請求項６記載の発明は、請求項２又は３又は４記載の効果に加えて、光導波路の中空導波凹所の断面形状を円形にするので、異方性を考える必要がないので、中空導波凹所への光ファイバの中空導波キャピラリの挿入が一層容易となる。
【００３８】
また請求項７記載の発明は、請求項２又は３記載の効果に加えて、光導波路の光ファイバとの結合部に円錐形の凹所を設けると共に凹所の内面に反射膜を施して中空導波路を形成し、この中空導波凹所内に光ファイバに保持された円錐形の中空導波キャピラリを挿入するので、異方性を考える必要がないので、中空導波凹所内への光ファイバの中空導波キャピラリの挿入が一層容易となる。
【００３９】
また請求項８記載の発明は、請求項１又は２又は３記載の効果に加えて、中空導波路が金属パイプからなるので、結合の強度を増すことができると共に、レーザーフォーミングによる調芯加工時において、中空導波路にレーザーを吸収させることができ、調芯が容易となる。
【００４０】
また請求項９記載の発明は、請求項１又は２又は３又は８記載の効果に加えて、光ファイバの中空導波キャピラリの表面にコーティング剤を塗布するので、レーザーフォーミングによる調芯加工時において、コーティング剤によってキャピラリのレーザーの吸収効果が一層向上し、調芯が一層容易となる。
【００４１】
また請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の効果に加えて、光ファイバの中空導波キャピラリにレーザーを照射して、温度勾配により発生する熱ひずみによって微小に変位を与えることで、光軸を調芯するので、非接触で微小な変位を調芯できるものとなる。
【００４２】
また請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の効果に加えて、光ファイバの中空導波キャピラリと光導波路とを光学接着剤によって接合した後に、レーザー照射による調芯を行なうので、固定のときに発生した位置ずれを補正でき、結合精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】同上の中空導波路を光ファイバと光導波路に結合した状態の斜視図である。
【図３】（ａ）は同上の中空導波路を構成する中空ファイバの斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図４】（ａ）は光導波路基板の斜視図、（ｂ）は光ファイバと光導波路の斜視図である。
【図５】（ａ）は光導波路基板と光ファイバの斜視図、（ｂ）は光ファイバと光導波路の光軸合わせの説明図である。
【図６】（ａ）は光導波路基板と光ファイバの位置ズレを示し、（ｂ）は角度ズレを示し、（ｃ）は間隔ズレを示す説明図である。
【図７】他の実施形態であり、（ａ）は同上の光導波路基板の斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は光ファイバとの結合状態の説明図である。
【図８】更に他の実施形態の説明図である。
【図９】更に他の実施形態であり、（ａ）は中空導波キャピラリの側面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は正面断面図である。
【図１０】同上の中空導波キャピラリを光ファイバに接続した状態の断面図である。
【図１１】更に他の実施形態の断面図である。
【図１２】更に他の実施形態の断面図である。
【図１３】更に他の実施形態の断面図であり、（ａ）は光導波路基板の断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は光ファイバとの結合状態の説明図である。
【図１４】更に他の実施形態の説明図である。
【図１５】更に他の実施形態の説明図である。
【図１６】同上の中空導波路が金属パイプの場合の説明図である。
【図１７】同上の金属パイプの表面にコーティング剤を塗布する場合の説明図である。
【図１８】同上の中空導波キャピラリをレーザーフォーミングによって調芯する場合の説明図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）は温度勾配型のレーザーフォーミング加工例の説明図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は温度軟化型のレーザーフォーミング加工例の説明図である。
【図２１】板材の折り曲げによる曲げ加工例の説明図である。
【図２２】同上の光学接着剤による光ファイバと光導波路の結合状態の説明図である。
【図２３】図２２の場合の中空導波キャピラリをレーザーフォーミングによって調芯する場合の説明図である。
【図２４】従来例の説明図である。
【図２５】（ａ）は他の従来例の斜視図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１　光導波路基板
２　光導波路
２ａ　コア
３　光ファイバ
３ａ　コア
４　中空導波路
４Ａ　中空導波凹所
４Ｂ　中空導波キャピラリ
５　凹所
６　反射膜
７　光学接着剤
８　コーティング剤
θ　テーパー角度

Claims

光デバイスに形成される光導波路と光ファイバとを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路と光ファイバとの間に中空導波路を挿入し、中空導波路を介して光導波路と光ファイバの各々のコアの端面の光軸合わせを行なうことを特徴とする光デバイスと光ファイバの結合方法。
光デバイスに形成される光導波路と光ファイバとを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路の光ファイバとの結合部にエッチング若しくはリソグラフィーなどにより凹所を形成すると共に、一端が光ファイバに接続される中空導波路の他端を凹所内に挿入することで光導波路と光ファイバの各々のコアの端面の光軸合わせを行なうことを特徴とする光デバイスと光ファイバの結合方法。
光デバイスに形成される光導波路と光ファイバとを、一方から他方へ入射する光量が最大光量になる相対位置に位置決めして、固定する結合方法において、光導波路の光ファイバとの結合部に形成される凹所の内面に反射膜を施してなる中空導波凹所と、光ファイバの先端に形成される中空導波キャピラリとで中空導波路を構成し、光ファイバの中空導波キャピラリを光導波路の中空導波凹所内に挿入することで光導波路と光ファイバの各々のコアの端面の光軸合わせを行なうことを特徴とする光デバイスと光ファイバの結合方法。
中空導波路を円錐形に形成することを特徴とする請求項１又は２又は３記載の光デバイスと光ファイバの結合方法。
光導波路の中空導波凹所に、入口が広く奥が狭くなるようなテーパー角度をつけることを特徴とする請求項２又は３又は４記載の光デバイスと光ファイバの結合方法。
光導波路の中空導波凹所の断面形状を円形にすることを特徴とする請求項２又は３又は５記載の光デバイスと光ファイバの結合方法。
光導波路の光ファイバとの結合部に円錐形の凹所を設けると共に凹所の内面に反射膜を施して中空導波凹所を形成し、この中空導波凹所内に光ファイバに保持された円錐形の中空導波キャピラリを挿入することを特徴とする請求項２又は３記載の光デバイスと光ファイバの結合方法。
中空導波路が金属パイプからなることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の光デバイスと光ファイバの結合方法。
中空導波路を構成するパイプの表面にコーティング剤を塗布することを特徴とする請求項１又は２又は３又は８記載の光デバイスと光ファイバの結合方法。
光ファイバの中空導波キャピラリにレーザーを照射して、温度勾配により発生する熱ひずみによって微小に変位を与えることで、光軸を調芯することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光デバイスと光ファイバの結合方法。
光ファイバの中空導波キャピラリと光導波路とを光学接着剤によって接合した後に、レーザー照射による調芯を行なうことを特徴とする請求項１０記載の光デバイスと光ファイバの結合方法。