JP2004245989A

JP2004245989A - 光ファイバ保持部材、光ファイバと光ファイバ保持部材との結合体および光ファイバと光導波路基板との結合体

Info

Publication number: JP2004245989A
Application number: JP2003034592A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ejiri; 哲也江尻; Jungo Kondo; 順悟近藤; Tsutomu Mori; 務森
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】光ファイバ保持部材によって光ファイバを保持し、光導波路基板と結合するのに際して、光ファイバの端面のテーパ面の方向性を容易かつ正確に制御し、これによって光ファイバと光導波路との光学的結合プロセスを容易化する。
【解決手段】光ファイバ保持部材３は、光ファイバ５を挿入し、保持するための保持孔２を有する。光ファイバ保持部材３の外周面３ｃ上にオリフラ面４が形成されている。オリフラ面４を基準面６ａ上に載せて加工を行うことができ、また光導波路基板と結合することができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ保持部材、光ファイバと光ファイバ保持部材との結合体および光ファイバと光導波路基板との結合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光導波路チップと光ファイバとを接続するために光ファイバアレイが一般的に用いられている。この光導波路チップには、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系の半導体導波路チップ、Ｓｉ上に酸化膜を形成したり、ガラス基板を用いる誘電体（ガラス）導波路チップ、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３結晶で構成した強誘電体結晶導波路チップ等、多数の種類があり、光導波路チップ上にはＴｉ等の金属が拡散された光導波路が形成される。これら光導波路チップに対して、例えば、光ファイバジャイロ等のセンサ・計測関係、高速変調器等の光ファイバ通信関係、Ａ／Ｄ変換器等の光情報処理関係、ダイオードアレイ等の光源・光変換関係での多岐にわたる用途が検討されている。
【０００３】例えば、前記のような光ファイバジャイロを製造する場合、例えば特許文献１のように、長尺の光ファイバを保持する光ファイバアレイが知られている。
【特許文献１】
特開平１１−２７１５６０号公報
【０００４】また、光ファイバの端部をフェルール中に挿入して保持し、フェルールを光導波路チップに結合し、光ファイバの端面を光導波路端面に光学結合することが行われている。この場合には、光導波路の光軸と光ファイバの光軸とをサブミクロンの精度で調整し、光学樹脂で光導波路基板の端面とフェルールの端面とを結合して一体化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】フェルールの端面を光導波路基板の端面に対して結合する際には、反射戻り光の対策としてフェルールの端面を研磨してテーパ面を形成することが通常である。このフェルールのテーパ面を光導波路基板の端面（テーパ面）に対して当接し、位置決めし、光学樹脂で結合する。しかし、この際に、フェルールのテーパ面の方向と光導波路基板のテーパ面の方向とを厳密に制御しながら両者を接着することは難しく、多大な手間と熟練とを要する。なぜなら、フェルールには光導波路基板のテーパ面との角度を合わせて判断する基準となる面が無いからである。かつ同時に、光ファイバの端面を光導波路端面に対して位置合わせし、光学調整する作業が必要だからである。
【０００６】また、こうした光導波路基板とフェルールとの結合の際には、通常、偏波面保持光ファイバが使用されている。しかし、偏波面保持光ファイバには、二次元的な方向性があり、偏波面の方向を光導波路の偏光方向と合わせる必要がある。しかし、偏波面の方向を光導波路の偏光方向と合わせる作業は、光学的観測装置によって光束を観測しつつ行う必要があって煩雑であり、熟練を要した。
【０００７】本発明の課題は、フェルール等の光ファイバ保持部材によって光ファイバを保持し、光導波路基板と結合するのに際して、光ファイバの端面のテーパ面の方向性を容易かつ正確に制御できるようにすることであり、これによって光ファイバと光導波路との光学的結合プロセスを容易にすることである。
さらに、本発明の課題は、フェルール等の光ファイバ保持部材によって偏波面保持光ファイバを保持し、光導波路基板と結合するのに際して、偏波面保持光ファイバの偏光方向と光導波路の偏光方向を容易かつ正確に制御することであり、これによって偏波面保持光ファイバと光導波路との光学的結合プロセスを容易にすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバを挿入し、保持するための保持孔を有する光ファイバ保持部材であって、外周面にオリフラ面が形成されていることを特徴とする。
【０００９】また、本発明は、前記光ファイバ保持部材と、この光ファイバ保持部材によって保持されている光ファイバとを備えていることを特徴とする、結合体に係るものである。
【００１０】また、本発明は、前記光ファイバ保持部材、この光ファイバ保持部材によって保持されている光ファイバ、および前記光ファイバ保持部材に対して結合されており、光導波路を有する光導波路基板を備えており、光導波路が光ファイバに対して光学的に結合されていることを特徴とする結合体に係るものである。
【００１１】本発明において偏波面保持光ファイバを使用する場合には、光ファイバの端面のテーパ面の方向性及び偏波面保持光ファイバと光導波路との偏光方向を容易かつ正確に制御することができ、これによって光ファイバと光導波路との光学的結合プロセスを容易にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。図１（ａ）は、光ファイバ保持部材１を示す側面図である。本保持部材１はフェルールである。保持部材１の外形は略円柱形状であり、保持部材１内には、光ファイバを挿入し、固定するための保持孔２が形成されている。この保持部材１に切断面１６に沿って加工を施し、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すようにオリフラ面４を形成する。３は、オリフラ面４の形成された保持部材であり、３ａは保持部材３の端面であり、３ｃは外周面である。
【００１３】次いで、図２（ａ）に示すように、保持孔２内に光ファイバ５を挿入する。５ａは光ファイバ５の端面である。次いで、図２（ｂ）に示すように、保持部材３のオリフラ面４を治具６の基準面６ａ上に載せ、固定する。本例では偏波面保持光ファイバを使用する。この段階では、図２（ｃ）に示すように、オリフラ面４に対して偏波面の角度Ｂが所定角度をなすようにする必要がある。この目的から、本例では、偏波面保持光ファイバ２を矢印Ａのように保持孔２内で回動させ、偏波面の角度Ｂがオリフラ面４に対して所定角度をなすようにする。
【００１４】光ファイバを保持孔中に固定した後、図３（ａ）に矢印Ｃで示すように基準面６ａを起点とした加工を行い、図３（ｂ）に示すように、テーパ面３ｂの形成された保持部材３Ａを得る。この際、光ファイバ５の端面にもテーパ面５ａが形成される。
【００１５】本発明によれば、この時点でテーパ面５ａのオリフラ面４に対する位置および方向が一義的に決定される。
さらに偏波面角度Ｂのオリフラ面４に対する偏光方向が一義的に決定される。
【００１６】なお、保持部材３の端面を加工する際や、後述するように光導波路基板と結合する際には、保持部材３を治具６の基準面６ａに対して押圧して位置決めすることが好ましい。この際には、例えば図４に示すように、治具６の基準面６ａ上に保持部材３を載せた後、治具６および保持部材上に保持蓋７を載せ、矢印のように加圧固定することができる。
【００１７】次いで、図５に示すように、保持部材３Ａと光導波路基板９とを結合する。即ち、保持部材３Ａを治具６の基準面６ａ上に固定する。これとともに、光導波路基板９の底面９ａを治具８の基準面８ａ上に固定する。基板９の上面９ｂ側には光導波路１０が形成されている。この際、治具６の基準面６ａ（方向Ｄ）と、治具８の基準面８ａ（方向Ｅ）とが、所望角度θをなすように、治具６と８とを設置しておく。９ｃは光導波路基板９の端面である。
【００１８】そして、図示しない光学樹脂によって保持部材３Ａと光導波路基板９とを結合する。図６は、この結合体を示す平面図である。
【００１９】本例によれば、この結合に際して、保持部材３および光ファイバ５の端面のテーパ面３ｂ、５ａの方向が、光導波路基板の端面９ｃ（テーパ面）の方向に対して正確に位置決めされる。これとともに、偏波面保持光ファイバ３の偏波面の方向Ｂが、光導波路１０に対して所望角度で位置決めされる。これは、保持部材３Ａのオリフラ面４に対して、光ファイバ５の端面５ａの位置および偏波面の方向Ｂが機械的に正確に定まっているからである。
【００２０】好適な実施形態においては、保持部材がフェルールまたはキャピラリであるが、ビーズ、管、チューブを使用できる。また上記のものについて材質はガラス、ジルコニア、金属、樹脂、その他問わない。
【００２１】好適な実施形態においては、保持部材の外周面に複数のオリフラ面が形成されている。これによって、ＣＣＤ等の画像処理装置を用いた観測が一層容易になるので、画像処理装置を用いた光ファイバの結合状態の制御や観測が容易になる。
【００２２】好適な実施形態においては、複数のオリフラ面が互いに略垂直に形成されている。例えば図７（ａ）に示す結合体１１Ｂにおいては、保持部材３Ｂが、オリフラ面４と、これに略垂直なオリフラ面４Ａとを有する。これによって、保持部材の端面を画像処理装置によって観測する際に、保持部材３Ｂの向き、そしてそのなかに保持されている光ファイバ５の向きを、正確に決定することができる。これによって、画像処理により、光ファイバ５を光導波路に対して平行に設置することが容易になる。
【００２３】好適な実施形態においては、複数のオリフラ面が互いに略平行に形成されている。例えば図７（ｂ）に示す結合体１１Ｃにおいては、保持部材３Ｃが、オリフラ面４と、これに略平行なオリフラ面４Ｂとを有する。これによって、保持部材の端面を画像処理装置によって観測する際に、端面３ｂの形状を正確に決定することができる。これによって、画像処理により、特開平１１−２７１５６０号公報に記載のような、保持部材と光導波路基板との間隔の非破壊検査が容易になる。
【００２４】以下、図１〜図５を参照しつつ説明したプロセスに従って、光ファイバ、保持部材および光導波路基板の結合体を作製した。具体的には、フェルール３に機械加工によりオリフラ面４を形成し、フェルール３中に偏波面保持光ファイバ５を挿入、固定した。この際、偏波面保持光ファイバ５の偏波面の方向Ｂが、オリフラ面４に対して垂直になるようにした。そして、フェルール３および光ファイバ５の端面を研磨して角度８°のテーパ面を形成し、結合体１１Ａを得た（図３（ｂ））。
【００２５】このフェルール３Ａおよび光導波路基板９を、図５に示すようにセットした。治具６の基準面６ａと治具８の基準面８ａの角度θは、０．１°以下の精度で９０°に調整した。光導波路基板９のエッジ部分を目測しながら、フェルールと光導波路基板との各端面が二軸方向で互いに平行となるように位置調整した。そしてフェルールの端面と光導波路基板の端面との間隔が１０μｍとなるように合わせた。次いで光ファイバ５にＬＤ光を入射させ、光導波路基板の出射側端面をＣＣＤにて観測し、出射光量（ＮＦＰ）が最大になるように、光ファイバ５と光導波路との光軸を、二軸方向でミクロン精度で調整した。これによって光導波路基板の入射側の粗調芯を終了した。次いで、光導波路基板の出射側については、光ファイバからの出射光をホトダイオードで受光し、入射側と同様にして粗調芯を行った。最後に、入射側、出射側ともに、サブミクロン精度で、ホトダイオードの受光光量が最大となるように微調芯した。そして、入射側、出射側ともに、フェルールの端面と光導波路基板の端面との間に紫外線硬化型接着剤を塗布し、紫外線を照射して接着剤を硬化させ、結合体を得た。
【００２６】この結合体を５０個製造した。各結合体について、治具８の基準面８ａに対する偏波面保持光ファイバの偏波面の角度の誤差を光学的観測によって測定した。この結果を図８に示す。この結果から分かるように、機械的な加工および調整によって、偏波面保持光ファイバと光導波路との偏波面を高精度で合わせることが可能になった。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光ファイバ保持部材によって光ファイバを保持し、光導波路基板と結合するのに際して、光ファイバの端面のテーパ面の方向性を容易かつ正確に制御でき、これによって光ファイバと光導波路との光学的結合プロセスを容易にできる。
さらに光ファイバ保持部材によって偏波面保持光ファイバを保持し、光導波路基板と結合する場合には、偏波面保持光ファイバの偏光方向と光導波路の偏光方向性を容易かつ正確に制御でき、これによって偏波面保持光ファイバと光導波路との光学的結合プロセスを容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、光ファイバ保持部材１を示す側面図であり、（ｂ）は、オリフラ面４の形成された保持部材３を示す側面図であり、（ｃ）は、オリフラ面４の形成された保持部材３の端面３ａを示す正面図である。
【図２】（ａ）は、保持部材３の保持孔２内に光ファイバ５を挿入した状態を示す側面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の保持部材３を治具６の基準面６ａ上に設置した状態を示す側面図であり、（ｃ）は、図２（ｂ）の保持部材３および治具６を端面３ａ側から見た正面図である。
【図３】（ａ）は、図２（ｃ）の保持部材３の加工面Ｃを示す図であり、（ｂ）は、テーパ面３ｂの形成された保持部材３Ａを示す側面図である。
【図４】保持部材３（３Ａ）を治具６の基準面６ａ上に載置して加圧・保持する方法を示す正面図である。
【図５】保持部材３Ａと光導波路基板９とを結合する工程における各部材の構成を示す図である。
【図６】光ファイバ５、保持部材３Ａ、光導波路基板９の結合体を概略的に示す平面図である。
【図７】（ａ）は、互いに略垂直なオリフラ面４、４Ａの形成された保持部材３Ｂを示す正面図であり、（ｂ）は、互いに略平行なオリフラ面４、４Ｂの形成された保持部材３Ｃを示す正面図である。
【図８】実施例において、光ファイバと光導波路基板との偏波面角度の誤差の分布を示すグラフである。
【符号の説明】１オリフラ面を形成する前の光ファイバ保持部材２保持孔３オリフラ面を形成した後の光ファイバ保持部材３Ａテーパ面を形成した後の光ファイバ保持部材３ａ、３ｂ光ファイバ保持部材の端面３ｃ光ファイバ保持部材３の外周面４、４Ａ、４Ｂオリフラ面５光ファイバもしくは偏波面保持光ファイバ６治具６ａ治具６の基準面８光導波路基板用の治具８ａ治具８の基準面９光導波路基板１０光導波路１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ保持部材と光ファイバとの結合体Ａ光ファイバの回動方向Ｂ偏波面保持光ファイバの偏波面の方向 θ 基準面６ａと８ａとがなす角度

Claims

光ファイバを挿入し、保持するための保持孔を有する光ファイバ保持部材であって、
外周面にオリフラ面が形成されていることを特徴とする、光ファイバ保持部材。
前記外周面に複数の前記オリフラ面が形成されていることを特徴とする、請求項１記載の光ファイバ保持部材。
複数の前記オリフラ面が互いに略平行に形成されていることを特徴とする、請求項２記載の光ファイバ保持部材。
複数の前記オリフラ面が互いに略垂直に形成されていることを特徴とする、請求項２記載の光ファイバ保持部材。
フェルールまたはキャピラリであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の光ファイバ保持部材。
請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の光ファイバ保持部材と、この光ファイバ保持部材によって保持されている光ファイバとを備えていることを特徴とする、光ファイバと光ファイバ保持部材との結合体。
前記光ファイバが偏波面保持光ファイバであることを特徴とする、請求項６記載の結合体。
請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の光ファイバ保持部材、この光ファイバ保持部材によって保持されている光ファイバ、および前記光ファイバ保持部材に対して結合されており、光導波路を有する光導波路基板を備えており、前記光導波路が前記光ファイバに対して光学的に結合されていることを特徴とする、光ファイバと光導波路基板との結合体。
前記光ファイバが偏波面保持光ファイバであることを特徴とする、請求項８記載の結合体。