JP2016001286A - Optical fiber connection component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ接続部品に関し、より詳細には、光ファイバと平面光波回路における光導波路とを光学的に結合するための光ファイバ接続部品に関する。 The present invention relates to an optical fiber connecting component, and more particularly to an optical fiber connecting component for optically coupling an optical fiber and an optical waveguide in a planar lightwave circuit.
従来、シリコン(Si)基板上にSiO2系ガラスを主成分とする光導波路を形成した平面光波回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)が知られている。平面光波回路における光導波路と光ファイバとを光学的に結合するための部材として、V溝ファイバブロック、キャピラリなどの部材が知られている。 Conventionally, a planar lightwave circuit (PLC) in which an optical waveguide mainly composed of SiO 2 glass is formed on a silicon (Si) substrate is known. As members for optically coupling an optical waveguide and an optical fiber in a planar lightwave circuit, members such as a V-groove fiber block and a capillary are known.
図1に、従来のキャピラリを用いた光ファイバ接続方法を示す。Si基板11上にPLC12が形成されている。光導波路の入出射端面には、光ファイバ15を内挿するキャピラリ14が固定されている(例えば、特許文献1参照)。また、キャピラリ14が固定される入出射端面には、PLC12の上面に入出射端面と面一になるように、補強ガラス板(やとい)13が設置されている。
FIG. 1 shows an optical fiber connecting method using a conventional capillary. A
最初に、光ファイバ15を、キャピラリ14の貫通孔に挿入して、接着剤により固定する。次に、光ファイバ15の端面が露出しているキャピラリ14の端面、または光導波路の端面が露出しているPLC12とやとい13の端面に接着剤を塗布しておく。光ファイバ15のコアと、PLC12の光導波路のコアの位置を調節して、キャピラリ14をPLC12およびやとい13に固定する。
First, the
しかしながら、光ファイバ端面とキャピラリ端面とが揃っていないことから、以下のような問題があった。 However, since the end face of the optical fiber and the end face of the capillary are not aligned, there are the following problems.
光ファイバの端面を形成する場合、一般的に、光軸に対して必ずしも垂直にはならず、若干の角度をもって切断される。光ファイバの端面が光軸に対して斜めになっていることは、光ファイバの端面で生じる反射光が、光ファイバまたは光導波路へ戻らないので、機能的には有利である。しかしながら、光ファイバをキャピラリに挿入したとき、キャピラリの端面から光ファイバの端面の一部が突出する場合がある。 When forming the end face of an optical fiber, generally, it is not necessarily perpendicular to the optical axis and is cut at a slight angle. The fact that the end face of the optical fiber is inclined with respect to the optical axis is functionally advantageous because reflected light generated at the end face of the optical fiber does not return to the optical fiber or the optical waveguide. However, when the optical fiber is inserted into the capillary, a part of the end face of the optical fiber may protrude from the end face of the capillary.
このような場合には、光ファイバの突出により、キャピラリの端面とPLCの入出射端面とが平行にならない。すなわち、キャピラリがPLCの入出射端面に対して斜めに固定される恐れがある。このとき、キャピラリの端面と、PLCの入出射端面との間の接着剤の厚さが、その位置によって異なることになる。その結果、温度変化による応力集中が起こり、接着層の剥離を誘発し、光学特性が劣化するという問題があった。 In such a case, the end face of the capillary and the entrance / exit end face of the PLC are not parallel due to the protrusion of the optical fiber. In other words, the capillary may be fixed obliquely with respect to the incident / exit end face of the PLC. At this time, the thickness of the adhesive between the end face of the capillary and the entrance / exit end face of the PLC varies depending on the position. As a result, there is a problem that stress concentration occurs due to a temperature change, which induces peeling of the adhesive layer and deteriorates optical characteristics.
本発明の目的は、光ファイバとPLCとの接続を強固にし、光ファイバのコアとPLCの光導波路との接続特性を改善するための光ファイバ接続部品を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical fiber connecting component for strengthening the connection between an optical fiber and a PLC and improving the connection characteristics between the core of the optical fiber and the optical waveguide of the PLC.
このような目的を達成するために、第1の実施態様は、光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、前記キャピラリの他方の端面に固定されたフィルムとを備えたことを特徴とする。 In order to achieve such an object, according to a first embodiment, in an optical fiber connecting part for connecting an optical fiber to a planar lightwave circuit, the optical fiber is inserted from one end face and protrudes from the other end face. A capillary having a through hole made possible and a film fixed to the other end face of the capillary are provided.
第2の実施態様は、光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、前記キャピラリの他方の端面において、前記貫通孔の一部を塞ぎ、前記他方の端面に固定されたスペーサとを備えたことを特徴とする。 According to a second embodiment, in an optical fiber connecting component for connecting an optical fiber to a planar lightwave circuit, a capillary having a through hole in which the optical fiber is inserted from one end face and protruded from the other end face; In the other end face of the capillary, a part of the through hole is blocked and a spacer fixed to the other end face is provided.
第3の実施態様は、光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、前記キャピラリの他方の端面に固定されたスペーサであって、前記光ファイバが前記他方の端面から突出する長さに等しい厚さを有するスペーサとを備えたことを特徴とする。 According to a third embodiment, in an optical fiber connecting part for connecting an optical fiber to a planar lightwave circuit, a capillary having a through hole in which the optical fiber is inserted from one end face and protruded from the other end face; And a spacer fixed to the other end face of the capillary, wherein the optical fiber has a thickness equal to a length protruding from the other end face.
以上説明した光ファイバ接続部品を用いて、光ファイバとPLCとを接続すると、PLCの入出射端面と、対向する光ファイバ接続部品の他方の端面とが平行になる。従って、PLCと光ファイバ接続部品のとの間に均一な接着層が形成されるので、光ファイバとPLCとの接続を強固にし、光ファイバのコアとPLCの光導波路との接続特性が劣化することを防ぐことができる。 When the optical fiber and the PLC are connected using the optical fiber connecting component described above, the incident / exit end surface of the PLC and the other end surface of the facing optical fiber connecting component are parallel to each other. Accordingly, since a uniform adhesive layer is formed between the PLC and the optical fiber connecting component, the connection between the optical fiber and the PLC is strengthened, and the connection characteristics between the optical fiber core and the optical waveguide of the PLC deteriorate. Can be prevented.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図2に、本発明の第1の実施形態にかかる光接続部品を示す。図2(a)に示すように、光接続部品100は、キャピラリ101とフィルム102とから構成されている。キャピラリ101は、光ファイバ103が一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を備えている。光ファイバ103は、その端面が他方の端面と面一となるように挿入され、一方の端面において接着剤により固定される。
(First embodiment)
FIG. 2 shows an optical connection component according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2A, the
フィルム102の厚さは通常1〜20μmであり、以下に説明するように、光ファイバ103の端面から突出した部分を、吸収することができる程度の厚さとする。フィルム102の大きさはキャピラリ101断面と同一か、または、それ以上であればよい。フィルム102の材質は、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルフィルムのほか、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂およびシリコン樹脂等とすることができる。フィルム102は、キャピラリ101において、光ファイバ103が突出する他方の端面に、エポキシ系などの接着剤により固定されている。なお、接着剤の屈折率は、光ファイバおよびPLCのコア部と同じである。
The thickness of the
フィルム102として、上記の材質を用いると、図2(b)に示すように、光ファイバ103の端面から突出した部分が凹むので、PLCの入出射端面と対向するフィルム102は、常にPLCの入出射端面と平行になる。すなわち、キャピラリ101端面と光ファイバ103の端面とが均一な平面になっていない場合でも、その凹凸を吸収することができる。
When the above-mentioned material is used as the
図3に、第1の実施形態の光接続部品の応用例を示す。図3(a)は側面から見た断面図であり、図3(b)はPLCの入出射端面と対向する面から見た平面図である。フィルム112は、厚さは通常1〜20μmであり、大きさはキャピラリ101断面より大きく、その外形は、キャピラリ101の断面形状と異なる。フィルム112の大きさは、接続するPLCとやといにより構成される入出射端面よりは小さいのが望ましい。
FIG. 3 shows an application example of the optical connection component of the first embodiment. FIG. 3A is a cross-sectional view seen from the side, and FIG. 3B is a plan view seen from the surface facing the input / output end surface of the PLC. The
図4に、第1の実施形態の光接続部品を用いた光ファイバ接続方法を示す。Si基板201上にPLC202が形成されている。光導波路の入出射端面には、光接続部品100が固定されている。また、光接続部品100が固定される入出射端面には、PLC202の上面に入出射端面と面一になるように、補強ガラス板(やとい)203が設置されている。
FIG. 4 shows an optical fiber connection method using the optical connection component of the first embodiment. A
光ファイバ接続方法としては、最初に、キャピラリ101とフィルム102とを接着し、光ファイバ103を、キャピラリ101の一方の端面から貫通孔に挿入し、接着剤により固定する。次に、フィルム102の端面、または光導波路の端面が露出しているPLC202とやとい203の端面に接着剤204を塗布しておく。接着剤204の塗布は、接着フィルムを貼る、または、インクジェットによって樹脂を吹き付けることにより、接着層を形成する。光ファイバ103のコアと、PLC202の光導波路のコアの位置を調節して、光接続部品100を固定する。光接続部品100の固定には、エポキシ系などの接着剤を用いる。
As an optical fiber connecting method, first, the
第1の実施形態によれば、PLC202の入出射端面と、フィルム102を介して対向するキャピラリ101の端面とが平行になる。従って、PLCとキャピラリとの間に均一な接着層が形成されるので、光ファイバとPLCとの接続を強固にし、光ファイバ103のコアとPLC202の光導波路との接続特性が劣化することを防ぐことができる。
According to the first embodiment, the incident / exit end face of the
第1の実施形態では、Si基板201とPLC202との組合せを示したが、光波回路としてLiNbO3からなる光導波路層、半導体導波路層を適用することもできる。
In the first embodiment, the combination of the
図5に、第1の実施形態の光接続部品の作製方法を示す。最初に、フィルム122に、複数のキャピラリ121a−121fを固定する。次に、光ファイバ103a−103fを、キャピラリ121a−121fの貫通孔にそれぞれ挿入して、接着剤により固定する。最後に、フィルム122を切断すると、複数の光接続部品を得ることができる。このようにして、複数の光接続部品を効率よく作製することができるという利点がある。
FIG. 5 shows a method for manufacturing the optical connecting component of the first embodiment. First, a plurality of
(第2の実施形態)
図6に、本発明の第2の実施形態にかかる光接続部品を用いた光ファイバ接続方法を示す。Si基板201上にPLC202が形成されている。光導波路の入出射端面には、光接続部品300が固定されている。光接続部品300は、キャピラリ301とスペーサ302a,302bとから構成されている。また、光接続部品300が固定される入出射端面には、PLC202の上面に入出射端面と面一になるように、補強ガラス板(やとい)203が設置されている。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows an optical fiber connection method using the optical connection component according to the second embodiment of the present invention. A
光ファイバ接続方法としては、最初に、キャピラリ301の他方の端面にスペーサ302を形成し、光ファイバ303を、キャピラリ301の一方の端面から貫通孔に挿入して、接着剤により固定する。次に、キャピラリ301の他方の端面、または光導波路の端面が露出しているPLC202とやとい203の端面に接着剤204を塗布しておく。光ファイバ103のコアと、PLC202の光導波路のコアの位置を調節して、光接続部品300を固定する。光接続部品300の固定には、エポキシ系などの接着剤を用いる。
As an optical fiber connection method, first, a spacer 302 is formed on the other end face of the capillary 301, and the
キャピラリ301の他方の端面とPLC202の入出射端面との間に設けられたスペーサ302は、それぞれ同じ厚さである。光ファイバ303をキャピラリ301に挿入すると、光ファイバの端面は、スペーサ302と接触して止まる。この状態で光ファイバ303とキャピラリ301とを固定する。これにより、PLCの入出射端面と、対向するキャピラリ301の端面とが平行になる。
The spacers 302 provided between the other end face of the capillary 301 and the entrance / exit end face of the
図7に、第2の実施形態の光接続部品の応用例を示す。図7(a)−(d)は、PLC202およびやとい203により形成される入出射端面に、スペーサ302が、どのように装着されるかを示している。スペーサは複数からなり、図7(a)−(c)のスペーサ302,312,322は、光ファイバ303のコアに接触するように配置されている。すなわち、キャピラリ301の他方の端面において、光ファイバ303が挿入される貫通孔の一部を塞ぐように固定されている。
FIG. 7 shows an application example of the optical connection component of the second embodiment. FIGS. 7A to 7D show how the spacer 302 is mounted on the incident / exit end face formed by the
図7(d)に示すように、光ファイバのコアに接触するスペーサ332aと、キャピラリに接触するスペーサ332bとを分割して配置してもよい。配列パターンは、コアの中心に対して点対称に配列したり、コアの中心を通る軸に対して線対称に配置することができる。
As shown in FIG. 7D, the
このようなスペーサ付きのキャピラリを用いた光ファイバ接続方法としては、最初に、片面にのみ接着剤を塗布したスペーサ302を、適当な作業台の上に、図7に示したように配置する。接着剤を塗布したスペーサ302の上面に、図7に示した位置関係を保ったまま、キャピラリ301を接着させる。図7(d)の場合は、キャピラリ301に接着されるスペーサ332aのみを接着させる。次に、光ファイバ303を、キャピラリ301の一方の端面から貫通孔に挿入し、光ファイバ303とキャピラリ301とを接着剤により固定した後、光ファイバ303とスペーサ302とを接着固定する。
As an optical fiber connecting method using such a capillary with a spacer, first, a spacer 302 coated with an adhesive only on one side is arranged on an appropriate work table as shown in FIG. The capillary 301 is adhered to the upper surface of the spacer 302 to which the adhesive is applied, while maintaining the positional relationship shown in FIG. In the case of FIG. 7D, only the spacer 332a to be bonded to the capillary 301 is bonded. Next, the
スペーサ302が接着されている側のキャピラリ301および光ファイバ303の端面、または光導波路の端面が露出しているPLC202とやとい203の端面に接着剤204を塗布しておく。接着剤204の塗布は、接着フィルムを貼る、または、インクジェットによって樹脂を吹き付けることにより、接着層を形成する。光ファイバ303のコアと、PLC202の光導波路のコアの位置を調節して、光接続部品300を固定する。光接続部品300の固定には、エポキシ系などの接着剤を用いる。
An adhesive 204 is applied to the end surfaces of the capillary 301 and the
スペーサの材質は、硬質であれば基本的に何でもよく、例えば、金や銀などの金属薄膜、銅合金やニッケル合金などの金属箔、シリコン、Pd−Cu−Siなどの金属ガラス薄膜、TiNなどのセラミックス薄膜、硬質プラスティック、石英系ガラス、LiNbO3など光デバイスの材料を用いることができる。 The material of the spacer may basically be anything as long as it is hard, for example, a metal thin film such as gold or silver, a metal foil such as copper alloy or nickel alloy, a metal glass thin film such as silicon or Pd-Cu-Si, TiN Materials for optical devices such as ceramic thin film, hard plastic, quartz glass, and LiNbO 3 can be used.
スペーサの加工法としては、通常の微細加工法、すなわち精密な機械加工による切断等により、所望の大きさにすることができる。シリコンなどの材料については、エッチングにより加工することも可能である。スペーサの厚みの制御についても、例えば、金属薄膜などを打ち延ばすことにより、または、金属ガラスをエッチング法を用いることにより、所望の厚さにすることができる。 As a processing method of the spacer, a desired size can be obtained by a normal fine processing method, that is, cutting by precise machining. A material such as silicon can be processed by etching. Regarding the control of the thickness of the spacer, for example, a desired thickness can be obtained by stretching a metal thin film or the like, or by using a metal glass etching method.
(第3の実施形態)
図8に、本発明の第3の実施形態にかかる光接続部品を示す。第2の実施形態では、スペーサを光ファイバおよびキャピラリの双方に接触するように配置し、PLCの入出射端面と、対向するキャピラリの端面とが平行になるようにした。第3の実施形態では、スペーサがキャピラリにのみ接触するように配置し、PLCの入出射端面と、対向するキャピラリの端面とが平行になるようにした。第3の実施形態では、光ファイバの端面反射による戻り光を抑制するために、光ファイバの端面が予め光軸に対して斜めに研磨した場合について説明する。一般的に、光軸に対する垂線から8度傾けるので、直径125μmの光ファイバは、斜めとなった端面部分が完全に突き出た場合を考えると、光ファイバの端面が、キャピラリの端面と比較して、最大18μm突出することになる。
(Third embodiment)
FIG. 8 shows an optical connection component according to the third embodiment of the present invention. In the second embodiment, the spacer is disposed so as to contact both the optical fiber and the capillary, so that the light incident / exit end surface of the PLC and the end surface of the facing capillary are parallel to each other. In the third embodiment, the spacers are arranged so as to contact only the capillaries, and the input / output end surfaces of the PLC and the end surfaces of the facing capillaries are parallel to each other. In the third embodiment, a case will be described in which the end face of the optical fiber is polished obliquely with respect to the optical axis in advance in order to suppress the return light due to the end face reflection of the optical fiber. In general, since the optical fiber with a diameter of 125 μm is inclined by 8 degrees from the perpendicular to the optical axis, the end face of the optical fiber is compared with the end face of the capillary when the oblique end face portion protrudes completely. And a maximum of 18 μm.
そこで、光ファイバがキャピラリの端面から突出する長さにほぼ等しい厚さ20μmのスペーサ342,352,362を、キャピラリの端面に形成しておく。スペーサ付きのキャピラリを、スペーサが形成されている面を下にして平板上に載置し、光ファイバ303を、キャピラリ301の貫通孔に挿入して、接着剤により固定する。キャピラリの端面、または光導波路の端面が露出しているPLCとやといの端面に接着剤を塗布しておく。光ファイバのコアと、PLCの光導波路のコアの位置を調節して、光接続部品を固定する。これにより、PLCの入出射端面と、対向するキャピラリの端面とが平行になる。
Therefore, spacers 342, 352, and 362 having a thickness of approximately 20 μm, which are substantially equal to the length of the optical fiber protruding from the end face of the capillary, are formed on the end face of the capillary. A capillary with a spacer is placed on a flat plate with the surface on which the spacer is formed facing down, and the
このようなスペーサ付きのキャピラリの作製方法は、第2の実施形態と同じである。 The manufacturing method of the capillary with such a spacer is the same as that of the second embodiment.
(効果の確認)
第1−3の実施形態の光接続部品を用いて、PLCと光ファイバとを接続して、ヒートサイクル試験(−45〜85℃、100回)を行った。それぞれPLCとキャピラリとの間に形成された接着層の剥離によって生じる光学特性の劣化が減少した。図1に示した従来のキャピラリを用いた光ファイバ接続方法と比較して、光挿入損失、光反射損失ともに数%程度の向上が見られた。
(Confirmation of effect)
A PLC and an optical fiber were connected using the optical connection component of the first to third embodiments, and a heat cycle test (−45 to 85 ° C., 100 times) was performed. The deterioration of the optical characteristics caused by the peeling of the adhesive layer formed between the PLC and the capillary respectively decreased. Compared with the optical fiber connection method using the conventional capillary shown in FIG. 1, both optical insertion loss and light reflection loss were improved by several percent.
11,201 Si基板
12,202 PLC
13,203 補強ガラス板(やとい)
14,101,121,301 キャピラリ
15,103,303 光ファイバ
100,300 光接続部品
102,112,122 フィルム
204 接着剤
302,312,322,332,342,352,362 スペーサ
11, 201
13,203 Reinforced glass plate (Yatoi)
14, 101, 121, 301
Claims (7)
前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、
前記キャピラリの他方の端面に固定されたフィルムと
を備えたことを特徴とする光ファイバ接続部品。 In an optical fiber connecting part for connecting an optical fiber to a planar lightwave circuit,
A capillary having a through hole in which the optical fiber is inserted from one end face and protruded from the other end face;
An optical fiber connecting part comprising: a film fixed to the other end face of the capillary.
前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、
前記キャピラリの他方の端面において、前記貫通孔の一部を塞ぎ、前記他方の端面に固定されたスペーサと
を備えたことを特徴とする光ファイバ接続部品。 In an optical fiber connecting part for connecting an optical fiber to a planar lightwave circuit,
A capillary having a through hole in which the optical fiber is inserted from one end face and protruded from the other end face;
An optical fiber connecting component comprising: a spacer fixed to the other end surface of the capillary at a part of the through hole at the other end surface of the capillary.
前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、
前記キャピラリの他方の端面に固定されたスペーサであって、前記光ファイバが前記他方の端面から突出する長さに等しい厚さを有するスペーサと
を備えたことを特徴とする光ファイバ接続部品。 In an optical fiber connecting part for connecting an optical fiber to a planar lightwave circuit,
A capillary having a through hole in which the optical fiber is inserted from one end face and protruded from the other end face;
A spacer fixed to the other end face of the capillary, the spacer having a thickness equal to the length of the optical fiber protruding from the other end face.
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