JP2019020489A - Filling resin, connection structure, and waveguide groove filling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信の分野に属し、特に、100mW以上のハイパワーをファイバ、導波路に伝送する際の導波路、ファイバ間、導波路溝に充填する樹脂に関する。 The present invention belongs to the field of optical communications, and particularly relates to a resin for filling high-power of 100 mW or more into a fiber and a waveguide, a waveguide between fibers, and a waveguide groove.
光通信の分野においては、ファイバ同士を接続する場合にはコネクタを用い、ファイバと導波路、導波路同士を接続する場合には接着剤を用い、導波路に掘った溝に波長板やアサーマル樹脂を充填する場合は樹脂を充填する。 In the field of optical communications, a connector is used to connect fibers, an adhesive is used to connect a fiber and a waveguide, and waveguides are connected, and a wave plate or athermal resin is formed in a groove dug in the waveguide. In the case of filling, the resin is filled.
しかし、入力するパワーが100mW〜数Wのハイパワーとなると、接着剤、樹脂の吸収により温度が上昇して、劣化が見られ、ロスの増大が見られる。 However, when the input power becomes a high power of 100 mW to several W, the temperature rises due to the absorption of the adhesive and the resin, deterioration is observed, and loss is increased.
例えば、MT(Mechanical Transferable)コネクタでファイバ同士を接続する場合には、マッチングゲルを充填するが、数Wのパワーを入れると樹脂が燃えるという欠点がある。 For example, when fibers are connected with an MT (Mechanical Transferable) connector, the matching gel is filled, but there is a drawback that the resin burns when a power of several W is applied.
また、導波路とファイバを接続するには、ファイバを固定したファイバブロックと導波路を接続するが、その間にはエポキシあるいはアクリルの接着剤を使用する。しかし数Wのハイパワーを入れると接着剤が燃えてしまい、ロスが非常に大きくなるという問題がある。 In order to connect the waveguide and the fiber, the fiber block to which the fiber is fixed and the waveguide are connected, and an epoxy or acrylic adhesive is used between them. However, when a high power of several W is applied, the adhesive burns and there is a problem that the loss becomes very large.
まだ導波路に掘った溝に波長板を挿入したり、アサーマルAWGのアサーマル用の溝に樹脂を充填し、数Wの光を入力すると樹脂の吸収により、屈折率が変化してしまって、AWGの特性が劣化するという問題があった。 If a wave plate is still inserted into the groove dug in the waveguide, or the athermal AWG's athermal groove is filled with resin and light of several watts is input, the refractive index changes due to absorption of the resin, and the AWG There was a problem that the characteristics of the deteriorated.
従来のアクリル接着剤のロスの波長依存性を図1に示す。1200nmおよび1400nmに大きな吸収によるロスの増大があり、1.55μm帯Cバンド(1535nm〜1565nm)においてロスは1.5dB/cmのロスがある。EDFAの最もハイパワーが得られる帯域はCバンドであり、この帯域に数Wの光を入れることができるが、数Wの光を入れるとアクリルの接着剤が燃えてしまい、最悪ファイバがファイバフューズを起こす。 The wavelength dependence of the loss of the conventional acrylic adhesive is shown in FIG. There is an increase in loss due to large absorption at 1200 nm and 1400 nm, and the loss is 1.5 dB / cm in the 1.55 μm band C band (1535 nm to 1565 nm). The band where the highest power of EDFA can be obtained is the C band, and several watts of light can be put into this band, but if several watts of light is put, the acrylic adhesive will burn and the worst fiber will be the fiber fuse. Wake up.
従来のアサーマルのAWGは樹脂の屈折率の温度係数dn/dTとガラスの屈折率の温度係数dn/dTの極性が逆であることを利用して、波長の温度依存性を相殺するため、溝に樹脂を充填する。特許文献1に、その例を示す。
The conventional athermal AWG uses the fact that the polarities of the temperature coefficient dn / dT of the refractive index of the resin and the temperature coefficient dn / dT of the refractive index of the glass are reversed, so that the temperature dependence of the wavelength is offset. Is filled with resin. An example is shown in
樹脂はdn/dTの大きなシリコーン樹脂を充填する。アサーマル溝に充填するジメチルシリコーンのロスのスペクトルを図2に示す。Cバンドにおけるロスは1.8dB/cmである。10mW以下の光を伝送する場合には、この程度のロスは問題がないが、100mW以上のハイパワーを伝送する際には、この程度のロスでも樹脂部分の温度上昇により、温度補償がうまく作用しなくなり、さらにハイパワーを入れると接着剤、樹脂が劣化する。 The resin is filled with a silicone resin having a large dn / dT. The spectrum of the loss of dimethyl silicone filling the athermal groove is shown in FIG. The loss in the C band is 1.8 dB / cm. When transmitting light of 10 mW or less, this level of loss is not a problem, but when transmitting high power of 100 mW or more, temperature compensation works well due to the temperature rise of the resin part even with this level of loss. If the high power is further applied, the adhesive and resin deteriorate.
このように通信波長帯において、ファイバ、導波路間に充填するためのロスの小さな樹脂の開発が望まれていた。 Thus, in the communication wavelength band, it has been desired to develop a resin with a small loss for filling between the fiber and the waveguide.
通信波長帯における樹脂のロスは、非特許文献1に詳しく開示されている。
The loss of resin in the communication wavelength band is disclosed in detail in Non-Patent
この中でフッ素化ポリイミド、重水素化シリコーン、UVアクリレートが1550nmにおいてロスが少ない材料としてあげられている。フッ素化ポリイミドが1.55μmにおいて、0.4dB/cm、重水素化シリコーンが0.42dB/cm、UVアクリレートが0.24dB/cmである。しかしこれらの材料はファイバ、導波路の接続に使うには問題が多い。即ちポリイミドは300℃程度で加熱してイミド化する必要があり、加熱によってファイバ、導波路が劣化してしまう。シリコーンの重水素化は非常にコストがかかり、重水素化シリコーンの市販はされていない。 Among them, fluorinated polyimide, deuterated silicone, and UV acrylate are listed as materials having little loss at 1550 nm. At 1.55 μm of fluorinated polyimide, 0.4 dB / cm, deuterated silicone is 0.42 dB / cm, and UV acrylate is 0.24 dB / cm. However, these materials have many problems when used to connect fibers and waveguides. That is, polyimide needs to be imidized by heating at about 300 ° C., and the fiber and the waveguide are deteriorated by heating. Silicon deuteration is very costly and deuterated silicone is not commercially available.
導波路に溝を掘って種々のロスを持った樹脂を充填し、光入力のパワーを変えた場合の温度を簡単な計算でシミュレーションした。その結果を図3に示す。溝の幅は37μm、導波路コア幅は13μm,コア厚は6μmとした。例えばシリコーンゲル1.8dB/cmの場合1W入力すると温度は80℃にもなり、温度無依存化を達成できない。また2W入力すると温度は140℃なり、樹脂の劣化が生じる。樹脂の劣化が生じないためには、1W入力で50℃以下にする必要がある。 We simulated the temperature when the optical input power was changed by digging grooves in the waveguide and filled with resin with various losses. The result is shown in FIG. The groove width was 37 μm, the waveguide core width was 13 μm, and the core thickness was 6 μm. For example, in the case of a silicone gel of 1.8 dB / cm, when 1 W is input, the temperature reaches 80 ° C. and temperature independence cannot be achieved. When 2 W is input, the temperature becomes 140 ° C. and the resin deteriorates. In order to prevent deterioration of the resin, it is necessary to set the temperature to 50 ° C. or less with 1 W input.
従って充填する樹脂の吸収係数を0.7dB/cm以下とすればよい。 Therefore, the absorption coefficient of the resin to be filled may be 0.7 dB / cm or less.
従来の導波路間又はファイバ間用の充填樹脂では、光の吸収を少なくして、温度上昇、劣化を抑え、ハイパワー光の伝送においても伝送ロスの増加を抑えるという課題があった。 The conventional filling resin between waveguides or between fibers has a problem of reducing light absorption, suppressing temperature rise and deterioration, and suppressing increase in transmission loss even in transmission of high power light.
本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであり、光の吸収を少なくして、温度上昇、劣化を抑え、ハイパワー光の伝送においても伝送ロスの増加を抑えることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and aims to reduce light absorption, suppress temperature rise and deterioration, and suppress increase in transmission loss even in transmission of high-power light.
本発明は、通信波長帯においてハイパワーを入れた場合でも、樹脂が劣化しないために、必要な樹脂の吸収係数を明らかにし、それを満足する樹脂を発見したことにある。従来のエポキシ接着剤、アクリル接着剤、シリコーン樹脂よりも、小さなロスを持つ樹脂に代えることにより、光の吸収を少なくして、温度上昇、劣化を抑え、ハイパワー入力時でも、ロスの増加がない。 The present invention is that the resin does not deteriorate even when high power is applied in the communication wavelength band, so that the necessary absorption coefficient of the resin is clarified and a resin that satisfies the requirement is discovered. By replacing the resin with a smaller loss than conventional epoxy adhesives, acrylic adhesives, and silicone resins, absorption of light is reduced, temperature rise and deterioration are suppressed, and loss increases even at high power input. Absent.
温度上昇を抑えるには、通信波長帯におけるロスの低い樹脂を充填すればよい。樹脂の通信波長帯のロスを測定した報告は少なく、光通信用のポリマー導波路用材料としての報告が数件しかない。そこで約100種類の材料の透過スペクトルを測定し、1535nm〜1565nmでのロスの少ない材料を探した。 In order to suppress the temperature rise, a resin with a low loss in the communication wavelength band may be filled. There are few reports measuring the loss of the communication wavelength band of resin, and there are only a few reports as materials for polymer waveguides for optical communications. Therefore, the transmission spectra of about 100 kinds of materials were measured, and a material with less loss at 1535 nm to 1565 nm was searched.
水素をフッ素化、あるいは重水素化した材料の吸収スペクトルを測定した。図4にその結果を示す。重水素化シリコーンは、C−Dの吸収が1500nm辺りにくるのでかえって、重水素化前よりもロスが大きくなる。シロキサン結合を基本とするシリコーンの水素をFに置き換えたフロロシリコーンはC−HがC−Fに代わることにより、上記の1200nm、1400nm、1535nmの吸収が少なくなり、1535nm〜1565nmにおいては、0.7dB/cmの吸収を達成し、本発明の課題であるハイパワー耐性を持つ。 The absorption spectrum of a material in which hydrogen was fluorinated or deuterated was measured. FIG. 4 shows the result. Since deuterated silicone absorbs CD at around 1500 nm, the loss is larger than before deuteration. Fluorosilicone in which hydrogen of silicone based on a siloxane bond is replaced with F reduces absorption at 1200 nm, 1400 nm, and 1535 nm as described above by replacing C—H with C—F. It achieves absorption of 7 dB / cm and has high power resistance that is the subject of the present invention.
さらにフッ素化を進め、シリコーンの主鎖にパーフルオロポリエーテルを持ち、下記の式で書かれる通称「フッ素ゲル」はC−Hの吸収である1200nm、1400nm、1535nmの吸収を殆ど持たず、通信波長帯1535nm〜1565nmにおいては、0.1dB/cmという驚異的な低ロスを示した。 Further fluorination, perfluoropolyether in the main chain of silicone, the so-called “fluorine gel” written by the following formula has almost no absorption of 1200 nm, 1400 nm, 1535 nm, which is CH absorption, In the wavelength band from 1535 nm to 1565 nm, a surprisingly low loss of 0.1 dB / cm was shown.
これらの材料のロスをまとめて表1に示す。この中でロスが0.7dB/cm以下のものは、酸素と炭素と水素の他にシリコンとフッ素の両方を含むフッ素ゲルとフロロシリコーンのみであることがわかった。 The loss of these materials is summarized in Table 1. Of these, the loss of 0.7 dB / cm or less was found to be only fluorine gel and fluorosilicone containing both silicon and fluorine in addition to oxygen, carbon and hydrogen.
フッ素を含む樹脂はフッ素ゴムやテフロンがあるが、フッ素を含むだけでは、ロスは低くならない。またシリコンを含む樹脂は、シリコーンを代表として、種々あるが、シリコンを含むだけではロスは低くならない。シリコーンとフッ素を両方含み、なおかつその量が1モル%以上の場合において、ロスの低減が見られた。 Resin containing fluorine includes fluororubber and Teflon, but the loss is not reduced only by containing fluorine. There are various types of resins containing silicon, typically silicone, but the loss is not reduced simply by containing silicon. When both silicone and fluorine were contained and the amount thereof was 1 mol% or more, a reduction in loss was observed.
シリコーンの主鎖にパーフルオロポリエーテルを含む樹脂(通称フッ素ゲル)を溝に充填した場合の温度上昇を見積もった。シミュレーションの結果を示す図3から、2Wのハイパワーを入力してもシリコーンからフッ素ゲルに代えることにより、温度が130℃→28℃に抑えられる。ハイパワーを入力してもロスの増大もなく、劣化もないことがわかる。 The temperature rise was estimated when the groove was filled with a resin (commonly called fluorine gel) containing perfluoropolyether in the main chain of silicone. From FIG. 3 showing the result of the simulation, even if a high power of 2 W is input, the temperature is suppressed to 130 ° C. → 28 ° C. by replacing the silicone with fluorine gel. It can be seen that even if high power is input, there is no increase in loss and no deterioration.
本発明は、上記の目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by having the following configuration.
本発明の充填樹脂の一様態は、1100から1600nmの通信波長帯域の100mW以上のハイパワー光を通過させる対向する導波路間用の充填樹脂において、
1100から1600nmの通信波長帯域においてロスが0.7dB/cm以下であることを特徴とする。
One aspect of the filling resin of the present invention is a filling resin between opposing waveguides that transmits high power light of 100 mW or more in a communication wavelength band of 1100 to 1600 nm.
The loss is 0.7 dB / cm or less in a communication wavelength band of 1100 to 1600 nm.
前記充填樹脂は、酸素、炭素、水素の他に、シリコン及びフッ素を1モル%以上含むことを特徴とする。 The filling resin contains 1 mol% or more of silicon and fluorine in addition to oxygen, carbon, and hydrogen.
前記充填樹脂は、主鎖がパーフルオロポリエーテルの部位を含み、構造が以下の化学式で表されることを特徴とする。 The filling resin is characterized in that the main chain includes a portion of perfluoropolyether and the structure is represented by the following chemical formula.
前記対向する導波路は、
光ファイバと光ファイバ、
基板上に形成された導波路であり溝により切断された2つの導波路、または
光ファイバと基板上に形成された導波路
であることを特徴とする。
The opposing waveguides are
Optical fiber and optical fiber,
It is a waveguide formed on a substrate and cut by a groove, or an optical fiber and a waveguide formed on the substrate.
前記接続構造は、1100から1600nmの通信波長帯域の100mW以上のハイパワー光を通過させる対向する導波路間の接続機構において、
1100から1600nmの通信波長帯域においてロスが0.7dB/cm以下である樹脂が前記対向する導波路間に充填された状態で導波路を対向して固定することを特徴とする。
The connection structure is a connection mechanism between opposing waveguides that allows high power light of 100 mW or more in a communication wavelength band of 1100 to 1600 nm to pass therethrough.
In the communication wavelength band of 1100 to 1600 nm, the waveguides are fixed facing each other in a state where a resin having a loss of 0.7 dB / cm or less is filled between the facing waveguides.
前記接続構造は、前記対向する導波路は光ファイバと基板上に形成された導波路であり、
前記接続構造は、前記光ファイバが固定され、接着剤により前記基板に接合されるファイバブロックであり、前記対向する導波路間の前記樹脂が充填された領域に前記接着剤が流入するのを防止する溝を有するファイバブロックである、または、
前記対向する導波路は光ファイバと光ファイバであり、
前記接続構造は前記光ファイバを対向して固定するコネクタである
ことを特徴とする。
In the connection structure, the opposing waveguide is a waveguide formed on an optical fiber and a substrate,
The connection structure is a fiber block in which the optical fiber is fixed and bonded to the substrate by an adhesive, and the adhesive is prevented from flowing into a region filled with the resin between the opposing waveguides. A fiber block having a groove to be
The opposing waveguides are an optical fiber and an optical fiber,
The connection structure is a connector for fixing the optical fiber to face each other.
前記接続構造は、前記対向する導波路は基板上に形成され導波路であり、
前記接続構造は、前記基板上に形成され導波路を切断するように設けられた溝であり、前記樹脂が充填された溝である
ことを特徴とする。
In the connection structure, the opposing waveguide is a waveguide formed on a substrate,
The connection structure is a groove formed on the substrate so as to cut the waveguide, and is a groove filled with the resin.
前記対向する導波路の端面に、MgF、CaF、又はLiFの膜を下記の条件で備えたことを特徴とする。 A film of MgF, CaF, or LiF is provided on an end face of the opposing waveguide under the following conditions.
n0は導波路コアの屈折率、n1はMgF, CaF,又はLiFの屈折率、n2は導波路間、ファイバ間充填樹脂の屈折率である。 n 0 is the refractive index of the waveguide core, n 1 is the refractive index of MgF, CaF, or LiF, and n 2 is the refractive index of the resin between the waveguides and between the fibers.
本発明によれば、従来のシロキサンを架橋させたシリコーン、アクリル接着剤、エポキシ接着剤に代えて、シリコーンのHをフッ素化したもの、あるいはさらにフッ素化を進めたシリコーンの主鎖をパーフルオロエーテルに置き換えたものが、1100nm〜1600nmの波長領域において、ロスが低く(0.7dB/cm〜0.1dB/cm)、100mW以上のハイパワーの光を入力した場合にアサーマルAWGの樹脂の温度上昇を抑える効果がある。 According to the present invention, in place of conventional siloxane cross-linked silicone, acrylic adhesive, and epoxy adhesive, H of silicone is fluorinated, or the main chain of silicone that has been further fluorinated is perfluoroether. In the wavelength region of 1100 nm to 1600 nm, the loss is low (0.7 dB / cm to 0.1 dB / cm), and the temperature of the athermal AWG resin rises when high power light of 100 mW or more is input. There is an effect to suppress.
以下、本発明の充填樹脂、光波長合分波回路、温度無依存アレイ導波路回折格子、接続構造、及び導波路溝充填構造の形態について、図を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施例に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the filling resin, the optical wavelength multiplexing / demultiplexing circuit, the temperature-independent arrayed waveguide diffraction grating, the connection structure, and the waveguide groove filling structure of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the description of the embodiments described below, and it is obvious to those skilled in the art that various changes in form and details can be made without departing from the spirit of the invention disclosed in this specification and the like. . Further, the configurations according to the different embodiments can be implemented in combination as appropriate. Note that in the structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.
[実施例1]
本実施例では、フッ素ゲルを導波路とファイバの接続に用いた場合、溝付きファイバブロックを用い、コア部にフッ素ゲル、接着部にアクリル接着剤を用いた例を示す。
[Example 1]
In this embodiment, when fluorine gel is used for connecting a waveguide and a fiber, an example in which a grooved fiber block is used, a fluorine gel is used for the core portion, and an acrylic adhesive is used for the bonding portion is shown.
ファイバと導波路を接続する実施例1の構造を図5に示す。図5(a)は、導波路溝充填構造を示す上面図である。図5(b)は、導波路溝充填構造を示す立体図である。この構造は、導波路501、導波路501内に設けられた導波路コア502、ファイバを固定するファイバブロック503、アクリル系接着剤504、ファイバブロック503内を通るファイバ505、ファイバブロック503に設けられた接着剤流入防止用溝506、及びシリコーンの主鎖にパーフルオロポリエーテルを含む樹脂507(通称フッ素ゲル)からなる。導波路501とファイバブロック503は、アクリル系接着剤504及びシリコーンの主鎖にパーフルオロポリエーテルを含む樹脂507を介して接合している。
The structure of the first embodiment for connecting the fiber and the waveguide is shown in FIG. FIG. 5A is a top view showing a waveguide groove filling structure. FIG. 5B is a three-dimensional view showing a waveguide groove filling structure. This structure is provided in the
通常はファイバ505と導波路501はアクリル系接着剤で全面を接着するが、1W以上のハイパワーの光を入れると燃えてしまうという欠点があった。そこでシリコーンの主鎖にパーフルオロポリエーテルを含む樹脂(フッ素ゲル)をファイバと導波路の間に充填する。フッ素ゲルは接着強度が不足しているため、接着剤として使えない。そこで接着剤流入防止溝506をファイバブロック503に設けて、両脇に接着剤であるアクリル系接着剤504、中央部にフッ素ゲル507を充填した。このようにすることにより、1535nmで1W以上のハイパワーの光を入れても樹脂507は劣化することなく、接続することが可能となった。1100nm〜1600nmの光を入れても温度上昇が少なく、樹脂507が劣化せず、ロスが増大することはなかった。
Normally, the entire surface of the
[実施例2]
MTコネクタの接着部にパーフルオロポリエーテルを主鎖に持つ樹脂フッ素ゲルを用い、フッ素ゲルを充填した例を示す。
[Example 2]
An example in which a resin fluorine gel having perfluoropolyether in the main chain is used for the adhesion portion of the MT connector and the fluorine gel is filled is shown.
多芯のファイバを接続する場合には、図6に示すMTコネクタを使用する。図6に示すように、MTコネクタは、樹脂により一体成形されたフェルール604に多心の光ファイバを固定し、2本のガイドピン603で整列する構造を有する。フェルール604は、シングルモード光ファイバの接続に使用できる性能を有している。さらに、MTコネクタは、ブーツ602、リボンファイバ605、クリップ606を有する。多芯の場合ファイバのコア同士をフィジカルコンタクトすることが難しいため、ファイバ間にシリコーンを主材とするマッチングジェル601を端面に塗る必要がある。しかしこのマッチングジェルは1W以上のハイパワーを入れると燃えてしまうという欠点があった。そこでマッチングジェルの代わりフッ素ゲルを塗った。シリコーンマッチングジェルをフッ素ゲルに代えることにより、1W以上のハイパワーを入れてもロスの増大が見られなかった。
When connecting multi-core fibers, the MT connector shown in FIG. 6 is used. As shown in FIG. 6, the MT connector has a structure in which a multi-core optical fiber is fixed to a
[実施例3]
導波路溝にフッ素ゲルを充填した場合、及びパーフルオロポリエーテルを主鎖に持つ樹脂(フッ素ゲル)をA−AWG(アレイ導波路回折格子)に充填した場合を示す。
[Example 3]
A case where a waveguide groove is filled with fluorine gel and a case where a resin having a main chain of perfluoropolyether (fluorine gel) is filled into A-AWG (arrayed waveguide diffraction grating) are shown.
導波路溝は図7に示すように導波路を切断するように掘られている。導波路は、樹脂を充填する溝701、表面に溝701を有する導波路702、導波路内を通る導波路コア703、及び充填した樹脂704からなる。この溝に従来はジメチルシリコーン樹脂が充填されてきた。しかし先に述べたようにジメチルシリコーンはロスが1.8dB/cmあり、数100mWを入れると温度が上昇して、アサーマルの条件を満足できなくなる。このためフッ素ゲルに代えた。
The waveguide groove is dug so as to cut the waveguide as shown in FIG. The waveguide includes a
図8に示すMZ干渉計を前段に備えたアサーマルAWG(特許文献3:特開2010−44349)のアサーマル溝に通称フッ素ゲルとよぶパーフルオロエーテルを主鎖に持つ樹脂を充填した。アサーマルAWGは、第一のスラブ導波路801、アレイ導波路802、第二のスラブ導波路803、第二の入出力導波路804、分割三角溝(樹脂挿入)805、第一の入出力導波路806、温度依存型位相差生成カプラ807、第一のアーム導波路808、第二のアーム導波路809、方向性結合器810、温度補償材料充填溝811、及び温度補償材料充填溝812からなる。なお、分割三角溝(樹脂挿入)805、温度補償材料充填溝811、及び温度補償材料充填溝812がアサーマル溝に相当する。
A thermal groove of an athermal AWG (Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-44349) equipped with the MZ interferometer shown in FIG. 8 in the preceding stage was filled with a resin having a perfluoroether called a fluorine gel as a main chain. The athermal AWG includes a
比較のために通常のジメチルシリコーンを充填したサンプルも準備した。入力パワーを1mWと200mWとして、透過スペクトルと透過波長の温度依存性を測定した。その結果を従来のシリコーンを充填したものは、200mWのハイパワーを入れるとスペクトル形状がフラットトップとならず、なおかつ波長の温度依存性は1mW入力時の温度依存性よりも300pm程度短くなる。このため温度依存性を解消しようとしても入力パワーによって大きく波長が変化してしまう。 For comparison, a sample filled with ordinary dimethyl silicone was also prepared. The input power was set to 1 mW and 200 mW, and the temperature dependence of the transmission spectrum and the transmission wavelength was measured. As a result, the conventional silicone-filled silicone does not have a flat top when the high power of 200 mW is applied, and the temperature dependence of the wavelength is about 300 pm shorter than the temperature dependence at the time of 1 mW input. For this reason, even if it is going to eliminate temperature dependence, a wavelength will change a lot with input power.
これに対して、フッ素ゲルを充填したものは、200mWのハイパワーを入力してもスペクトルの形状は崩れず、波長の温度依存性も殆ど変化しなかった。 On the other hand, in the case of filling the fluorine gel, the shape of the spectrum did not collapse even when a high power of 200 mW was input, and the temperature dependence of the wavelength hardly changed.
同様に通常のジメチルシリコーンのHをFに置き換えたフロロシリコーンを充填した場合にも、ほぼ同様の効果が見られた。 Similarly, when a fluorosilicone in which H of normal dimethylsilicone is replaced with F is filled, substantially the same effect is observed.
このように従来のシリコーンの主鎖部をパーフルオロポリエーテルで置き代えたものを充填することにより、ハイパワーの光を入力した場合にも、アサーマルAWGの温度上昇を抑えることができ、透過スペクトルの形状、透過波長の温度依存性にも変化をもたらさないという効果がある。上記に示した構造式のみでなく、シロキサンを架橋したシリコーンのHをフッ素に置き換えたものでも効果があった。 By filling the conventional silicone main chain part with perfluoropolyether in this way, even when high-power light is input, the temperature rise of the athermal AWG can be suppressed, and the transmission spectrum There is an effect that the shape and the temperature dependence of the transmission wavelength are not changed. Not only the structural formula shown above, but also the one obtained by replacing H of silicone crosslinked with siloxane with fluorine was effective.
厳密に構造式を記載することはできないが、酸素、炭素、水素の他に、Siの含有量且つFの含有量が1モル%以上の樹脂は、上記の効果が見られた。 Although the structural formula cannot be strictly described, the above effect was observed for the resin having a Si content and a F content of 1 mol% or more in addition to oxygen, carbon, and hydrogen.
[実施例4]
実施例1で充填したフッ素ゲル、フロロシリコーンは屈折率が1.31〜1.33とガラスの屈折率14.5と比べると低い。このため溝の壁面部で屈折率ミスマッチによるロスが生じるという欠点がある。この欠点を解決するために、壁面にARコートを形成するのが有効である。
[Example 4]
The fluorine gel and fluorosilicone filled in Example 1 have a refractive index of 1.31 to 1.33, which is lower than the refractive index of glass of 14.5. For this reason, there exists a fault that the loss by refractive index mismatch arises in the wall surface part of a groove. In order to solve this drawback, it is effective to form an AR coat on the wall surface.
屈折率n1とn2の材料界面の、反射率は下記の式で与えられ、 The reflectivity at the material interface of refractive indices n 1 and n 2 is given by:
例えば、フッ素ゲルと石英ガラスの間では0.33%の反射がある。溝は通常5〜10個程度設けられるので、0.33×2×(5〜10)=3〜6%の反射ロスが生じることになる。これを押さえるためには、温度無依存アレイ導波路回折格子の溝壁面にARコートを付けることが有効である。 For example, there is 0.33% reflection between fluorine gel and quartz glass. Since about 5 to 10 grooves are usually provided, a reflection loss of 0.33 × 2 × (5 to 10) = 3 to 6% occurs. In order to suppress this, it is effective to apply an AR coat to the groove wall surface of the temperature-independent arrayed waveguide grating.
フッ素ゲル、フロロシリコーンは1.3〜1.33の屈折率n2を持ち、1.46の屈折率n0のガラス材料の間にARを付ける場合の材料は、下記の式を満足する屈折率n1を持つ材料を選択する必要があり、 Fluorine gel and fluorosilicone have a refractive index n 2 of 1.3 to 1.33, and the material in the case where AR is provided between glass materials having a refractive index n 0 of 1.46 is a refractive that satisfies the following formula It is necessary to select a material with a rate n 1 ,
であり、1.38〜1.39の屈折率を持つ材料、即ちCaF, MgF, 又は LiFが適している。 A material having a refractive index of 1.38 to 1.39, that is, CaF, MgF, or LiF is suitable.
これらの材料を These materials
の条件の膜厚dで形成すればよい。1.55μmの場合、CaF, MgF, 又は LiFを280nm程度形成すればよい。 What is necessary is just to form by the film thickness d of the conditions of these. In the case of 1.55 μm, CaF, MgF, or LiF may be formed to about 280 nm.
通常ARコートは反射面に対して、垂直に形成するが、溝壁面に付ける場合には、スパッタリング法が有効である。図9のように、スパッタターゲット906、プラズマ907を用いたスパッタリングにより、壁面全体にARコートを付けた。温度無依存アレイ導波路回折格子は、Si基板901、導波路クラッド(石英ガラス)902、ARコート膜903、フッ素ゲルあるいはフロロシリコーン904、導波路コア905からなる。
Usually, the AR coating is formed perpendicular to the reflecting surface, but when it is attached to the groove wall surface, a sputtering method is effective. As shown in FIG. 9, AR coating was applied to the entire wall surface by sputtering using a
ARを壁面に付着することにより、ロスを0.3dB低減することができた。 By attaching AR to the wall surface, the loss could be reduced by 0.3 dB.
本実施例では、導波路溝の壁面にARコートを形成したが、ファイバあるいは導波路の端面にARコートを形成してもよい。 In this embodiment, the AR coat is formed on the wall surface of the waveguide groove, but the AR coat may be formed on the end face of the fiber or the waveguide.
501 導波路
502 導波路コア
503 ファイバを固定するファイバブロック
504 アクリル系接着剤
505 ファイバ
506 接着剤流入防止用溝
507 シリコーンの主鎖にパーフルオロポリエーテルを含む樹脂
601 マッチングジェル
602 ブーツ
603 ガイドビン
604 フェルール
605 リボンファイバ
606 クリップ
701 樹脂を充填する溝
702 導波路
703 導波路コア
704 充填した樹脂
801 第一のスラブ導波路
802 アレイ導波路
803 第二のスラブ導波路
804 第二の入出力導波路
805 分割三角溝(樹脂挿入)
806 第一の入出力導波路
807 温度依存型位相差生成カプラ
808 第一のアーム導波路
809 第二のアーム導波路
810 方向性結合器
811, 812 温度補償材料充填溝
901 Si基板
902 導波路クラッド(石英ガラス)
903 ARコート膜
904 フッ素ゲルあるいはフロロシリコーン
905 導波路コア
906 スパッタターゲット
907 プラズマ
806 First input /
903
Claims (8)
1100から1600nmの通信波長帯域においてロスが0.7dB/cm以下であることを特徴とする充填樹脂。 In a filling resin for opposing waveguides that transmits high power light of 100 mW or more in a communication wavelength band of 1100 to 1600 nm,
A filled resin characterized by having a loss of 0.7 dB / cm or less in a communication wavelength band of 1100 to 1600 nm.
光ファイバと光ファイバ、
基板上に形成された導波路であり溝により切断された2つの導波路、または
光ファイバと基板上に形成された導波路
であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の充填樹脂。 The opposing waveguides are
Optical fiber and optical fiber,
4. The waveguide according to claim 1, wherein the waveguide is a waveguide formed on a substrate and cut by a groove, or a waveguide formed on an optical fiber and the substrate. 5. Filling resin as described.
1100から1600nmの通信波長帯域においてロスが0.7dB/cm以下である樹脂が前記対向する導波路間に充填された状態で導波路を対向して固定することを特徴とする接続構造。 In a connection mechanism between opposing waveguides that allow high power light of 100 mW or more in a communication wavelength band of 1100 to 1600 nm to pass through,
A connection structure, wherein a waveguide is opposed and fixed in a state where a resin having a loss of 0.7 dB / cm or less in a communication wavelength band of 1100 to 1600 nm is filled between the opposed waveguides.
前記接続構造は、前記光ファイバが固定され、接着剤により前記基板に接合されるファイバブロックであり、前記対向する導波路間の前記樹脂が充填された領域に前記接着剤が流入するのを防止する溝を有するファイバブロックである、または、
前記対向する導波路は光ファイバと光ファイバであり、
前記接続構造は前記光ファイバを対向して固定するコネクタである
ことを特徴とする請求項5に記載の接続構造。 The opposing waveguide is a waveguide formed on an optical fiber and a substrate,
The connection structure is a fiber block in which the optical fiber is fixed and bonded to the substrate by an adhesive, and the adhesive is prevented from flowing into a region filled with the resin between the opposing waveguides. A fiber block having a groove to be
The opposing waveguides are an optical fiber and an optical fiber,
The connection structure according to claim 5, wherein the connection structure is a connector that fixes the optical fiber to face each other.
前記接続構造は、前記基板上に形成され導波路を切断するように設けられた溝であり、前記樹脂が充填された溝である
ことを特徴とする請求項5に記載の接続構造。 The opposing waveguide is a waveguide formed on a substrate,
The connection structure according to claim 5, wherein the connection structure is a groove formed on the substrate so as to cut a waveguide, and is a groove filled with the resin.
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