JP2586587B2 - 屈折率分布カプラ - Google Patents
屈折率分布カプラInfo
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- JP2586587B2 JP2586587B2 JP63168508A JP16850888A JP2586587B2 JP 2586587 B2 JP2586587 B2 JP 2586587B2 JP 63168508 A JP63168508 A JP 63168508A JP 16850888 A JP16850888 A JP 16850888A JP 2586587 B2 JP2586587 B2 JP 2586587B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光導波路を用いた光素子における屈折率分
布カプラに関するものである。
布カプラに関するものである。
［従来技術］ 従来、光素子は光通信や光制御に利用することを目的
として研究されてきた。このため光素子相互の接続や、
また光通信では光素子と光ファイバの接続には光素子と
光ファイバを高効率に接続する必要があった。従来行わ
れてきた光素子と光ファイバの接続法を第４図〜第６図
に示す。第４図に示す端面結合法は光素子200中の光導
波路210に、光ファイバ100から出射した回折ひろがりを
持つ光を適切なレンズ220で集束するものであり、第５
図に示す端面直接結合法は、光素子200の光導波路210上
に光導波路210より屈折率の小さい材料300を紫外線硬化
樹脂等の光学用接着剤ではりつけた後、端面研磨を行
い、一方ファイバ100もルビー等のガイド310に固定した
後、研磨を行い、この二つを位置合わせした後、光学接
着剤で固定する。
として研究されてきた。このため光素子相互の接続や、
また光通信では光素子と光ファイバの接続には光素子と
光ファイバを高効率に接続する必要があった。従来行わ
れてきた光素子と光ファイバの接続法を第４図〜第６図
に示す。第４図に示す端面結合法は光素子200中の光導
波路210に、光ファイバ100から出射した回折ひろがりを
持つ光を適切なレンズ220で集束するものであり、第５
図に示す端面直接結合法は、光素子200の光導波路210上
に光導波路210より屈折率の小さい材料300を紫外線硬化
樹脂等の光学用接着剤ではりつけた後、端面研磨を行
い、一方ファイバ100もルビー等のガイド310に固定した
後、研磨を行い、この二つを位置合わせした後、光学接
着剤で固定する。
また第６図に示す溝あけ法では光素子200の導波路210
にイオンミリング等のドライエッチング法による溝をあ
け、この溝に合うようにファイバ100にエッチングをほ
どこした後、溝にはめ込んで紫外線硬化樹脂等の光学接
着剤で固定するものである。
にイオンミリング等のドライエッチング法による溝をあ
け、この溝に合うようにファイバ100にエッチングをほ
どこした後、溝にはめ込んで紫外線硬化樹脂等の光学接
着剤で固定するものである。
さらに、特開昭60−121405号公報に示されるように、
ファイバケーブルの端面に対向させて、入、出射面を光
軸に対して斜めにカットした斜めカット自己集束型マイ
クロレンズを配置し、その斜めカット自己集束型マイク
ロレンズに入射レーザ光を入射すると、その入射側の斜
めカット面にて、不要反射レーザ光を外側に逸し、有効
なレーザ光を斜めカット自己集束型マイクロレンズにて
絞り込むと共に、反対側の斜めカット面から出射して前
記ファイバケーブルの端面に結合するようにしたものも
見受けられる。
ファイバケーブルの端面に対向させて、入、出射面を光
軸に対して斜めにカットした斜めカット自己集束型マイ
クロレンズを配置し、その斜めカット自己集束型マイク
ロレンズに入射レーザ光を入射すると、その入射側の斜
めカット面にて、不要反射レーザ光を外側に逸し、有効
なレーザ光を斜めカット自己集束型マイクロレンズにて
絞り込むと共に、反対側の斜めカット面から出射して前
記ファイバケーブルの端面に結合するようにしたものも
見受けられる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、端面結合法、端面直接結合法では端面
において導波路の幅は２〜３μｍ程度となるためチッピ
ング無く研磨を行うことが困難で、またファイバとの位
置合わせも難しかった。
において導波路の幅は２〜３μｍ程度となるためチッピ
ング無く研磨を行うことが困難で、またファイバとの位
置合わせも難しかった。
一方、溝あけ法は位置合わせは容易になるものの溝の
エッチング、ファイバのエッチングを精度良く安定して
行うことが困難だった。更に端面結合法、端面直接結合
法及び溝あけ法は導波路界面が一方は空気に接し、他方
はバルク領域に接するいわゆる非対称導波路のため光フ
ァイバの界分布と一致しないので結合効率が低かった。
エッチング、ファイバのエッチングを精度良く安定して
行うことが困難だった。更に端面結合法、端面直接結合
法及び溝あけ法は導波路界面が一方は空気に接し、他方
はバルク領域に接するいわゆる非対称導波路のため光フ
ァイバの界分布と一致しないので結合効率が低かった。
さらに、前記特開昭60−121405号公報に記載の技術に
よれば、前記斜めカット自己集束型マイクロレンズにて
絞り込まれて反対側の斜めカット面から出射するレーザ
光は、厳密には、前記反対側の斜めカット面で屈折して
出射されるので、収差が増大して充分収光しない状態で
前記ファイバケーブルの端面に結合されることになり、
光の結合効率が低下する不具合が指摘され、しかも、前
記斜めカット自己集束型マイクロレンズの出射側の斜め
カット面と前記ファイバケーブルの端面とは離間し、そ
れ等の間に空間が存在するので、光の結合効率がさらに
低下することが指摘されるものである。
よれば、前記斜めカット自己集束型マイクロレンズにて
絞り込まれて反対側の斜めカット面から出射するレーザ
光は、厳密には、前記反対側の斜めカット面で屈折して
出射されるので、収差が増大して充分収光しない状態で
前記ファイバケーブルの端面に結合されることになり、
光の結合効率が低下する不具合が指摘され、しかも、前
記斜めカット自己集束型マイクロレンズの出射側の斜め
カット面と前記ファイバケーブルの端面とは離間し、そ
れ等の間に空間が存在するので、光の結合効率がさらに
低下することが指摘されるものである。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされた
ものであり、屈折率分布を持った光素子においてこの入
出射面を傾斜させ、位置合わせ用の溝を用いることで屈
折率分布領域によって光ファイバの界分布と一致したビ
ーム形状の入出射光の結合を行うことができ、また入出
射光が基板と平行なため容易な調整で高い効率の光素子
と光ファイバの結合を得ることを目的としている。
ものであり、屈折率分布を持った光素子においてこの入
出射面を傾斜させ、位置合わせ用の溝を用いることで屈
折率分布領域によって光ファイバの界分布と一致したビ
ーム形状の入出射光の結合を行うことができ、また入出
射光が基板と平行なため容易な調整で高い効率の光素子
と光ファイバの結合を得ることを目的としている。
［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載
の屈折率分布カプラは、対象とする波長に対して透過率
が高い光素子の基板上に、より屈折率の高い光導波路を
形成し、この光導波路の光の入出射部に光の進行方向に
屈折率が漸次変化するものを対象として、特に、前記入
出射部に、光の進行方向に屈折率が漸次変化する分布を
有し、かつ出射光を入出射端面で集束させる屈折率分布
領域を設け、前記入出射部の入出射端面は、前記屈折率
分布領域に対する入出射光の角度を変更してその入出射
光を前記基板の上面と平行にさせる傾斜角度が付された
傾斜面によって形成され、かつ前記入出射光と光軸を合
致させた光ファイバの端面に突き当てて結合したもので
ある。
の屈折率分布カプラは、対象とする波長に対して透過率
が高い光素子の基板上に、より屈折率の高い光導波路を
形成し、この光導波路の光の入出射部に光の進行方向に
屈折率が漸次変化するものを対象として、特に、前記入
出射部に、光の進行方向に屈折率が漸次変化する分布を
有し、かつ出射光を入出射端面で集束させる屈折率分布
領域を設け、前記入出射部の入出射端面は、前記屈折率
分布領域に対する入出射光の角度を変更してその入出射
光を前記基板の上面と平行にさせる傾斜角度が付された
傾斜面によって形成され、かつ前記入出射光と光軸を合
致させた光ファイバの端面に突き当てて結合したもので
ある。
また、請求項２に記載の屈折率分布カプラは、請求項
１の発明の構成に加えて、前記光素子の基板に、前記光
ファイバを前記入出射端面と結合する位置に収容配置さ
せる位置合わせ用の溝を設けたものである。
１の発明の構成に加えて、前記光素子の基板に、前記光
ファイバを前記入出射端面と結合する位置に収容配置さ
せる位置合わせ用の溝を設けたものである。
［作用］ 前記の構成を有する本発明の請求項１に記載の屈折率
分布カプラによれば、屈折率分布領域では、光は光ファ
イバを伝搬する界分布に合わせた形状で入出射し、傾斜
角度が付された入出射部の入出射端面では、入出射光を
屈折させ、光ファイバの軸方向と合致した方向に光を入
出射する。
分布カプラによれば、屈折率分布領域では、光は光ファ
イバを伝搬する界分布に合わせた形状で入出射し、傾斜
角度が付された入出射部の入出射端面では、入出射光を
屈折させ、光ファイバの軸方向と合致した方向に光を入
出射する。
また、請求項２に記載の屈折率分布カプラによれば、
前記入出射光と光軸を合致させた状態で、光ファイバが
基板の溝に位置決め収容配置されているので、光素子と
光ファイバとの間で屈折率分布を伴う光結合が極めて高
効率に行われる。
前記入出射光と光軸を合致させた状態で、光ファイバが
基板の溝に位置決め収容配置されているので、光素子と
光ファイバとの間で屈折率分布を伴う光結合が極めて高
効率に行われる。
［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例の斜視図であり、第２図は
断面図である。
断面図である。
光素子110は例えばLiNbO3結晶上にTi拡散等の手段に
よる光導波路から成り光の入出射部に屈折率分布領域14
0を持ち、更に光の進行方向に垂直に、かつ表面と特定
の角度を持つ溝130を鏡面加工する。また光の進行方向
と同一方向に光ファイバ100位置合わせ用の溝を加工す
る。
よる光導波路から成り光の入出射部に屈折率分布領域14
0を持ち、更に光の進行方向に垂直に、かつ表面と特定
の角度を持つ溝130を鏡面加工する。また光の進行方向
と同一方向に光ファイバ100位置合わせ用の溝を加工す
る。
この溝の加工法を第３図に示す。光入出射用の溝130
は一例としてSiCから成る研削用ブレード160を光の入出
射方向に垂直でかつ表面と特定の角度を成すように、ま
た研削液にはSiO2を混入して鏡面加工を行う。この方法
で実用可能な鏡面が得られる。一方、位置合わせ溝120
は超鋼ドリル150により切削加工を行う。切削加工は研
削加工に比べてチッピングを生ずるという欠点はあるが
位置が分散しているためファイバの位置精度には影響し
ない。屈折率分布領域140は6000μｍの長さにわたって
厚さが光の進行方向（ｘ軸）に400×（（−x/6000）
0.52＋１）（Å）の分布を持つようにTi薄膜をＹ−cutL
iNbO3上に生成し、これを1000℃で６時間拡散すること
で得られる。この領域からの出射光は表面と約0.0113
（rad）の角度を成す。LiNbO3の屈折率はＹ−cut結晶、
TMモード伝搬で2.2であるので研削面を表面と約1.558
（rad）とすることで出射光は表面と平行になる。集束
位置は分布領域140端から約850μｍ、深さ22μｍにある
ため光ファイバ100先端を軸方向と0.0128rad傾斜して研
磨し、位置合わせ溝120の先端面を60゜とすると先端深
さ147μｍとすることで突き当てで位置合わせでき、調
整不要で光素子110と光ファイバ100が結合できる。
は一例としてSiCから成る研削用ブレード160を光の入出
射方向に垂直でかつ表面と特定の角度を成すように、ま
た研削液にはSiO2を混入して鏡面加工を行う。この方法
で実用可能な鏡面が得られる。一方、位置合わせ溝120
は超鋼ドリル150により切削加工を行う。切削加工は研
削加工に比べてチッピングを生ずるという欠点はあるが
位置が分散しているためファイバの位置精度には影響し
ない。屈折率分布領域140は6000μｍの長さにわたって
厚さが光の進行方向（ｘ軸）に400×（（−x/6000）
0.52＋１）（Å）の分布を持つようにTi薄膜をＹ−cutL
iNbO3上に生成し、これを1000℃で６時間拡散すること
で得られる。この領域からの出射光は表面と約0.0113
（rad）の角度を成す。LiNbO3の屈折率はＹ−cut結晶、
TMモード伝搬で2.2であるので研削面を表面と約1.558
（rad）とすることで出射光は表面と平行になる。集束
位置は分布領域140端から約850μｍ、深さ22μｍにある
ため光ファイバ100先端を軸方向と0.0128rad傾斜して研
磨し、位置合わせ溝120の先端面を60゜とすると先端深
さ147μｍとすることで突き当てで位置合わせでき、調
整不要で光素子110と光ファイバ100が結合できる。
尚、本実施例では研磨面131で光を集束させファイバ
を斜めに研磨して突き当てで結合する例を示したもので
ある。
を斜めに研磨して突き当てで結合する例を示したもので
ある。
また溝130,120の製造方法も機械加工に限らずレーザ
加工、イオンミリング等を用いてもよいのである。
加工、イオンミリング等を用いてもよいのである。
［発明の効果］ 以上詳述したことから明かなように、本発明の請求項
１に記載の屈折率分布カプラによれば、特に、前記入出
射部に、光の進行方向に屈折率が漸次変化する分布を有
し、かつ出射光を入出射端面で集束させる屈折率分布領
域を設け、前記入出射部の入出射端面は、前記屈折率分
布領域に対する入出射光の角度を変更してその入出射光
を前記基板の上面と平行にさせる傾斜角度が付された傾
斜面によって形成され、かつ前記入出射光と光軸を合致
させた光ファイバの端面に突き当てて結合したものであ
る。
１に記載の屈折率分布カプラによれば、特に、前記入出
射部に、光の進行方向に屈折率が漸次変化する分布を有
し、かつ出射光を入出射端面で集束させる屈折率分布領
域を設け、前記入出射部の入出射端面は、前記屈折率分
布領域に対する入出射光の角度を変更してその入出射光
を前記基板の上面と平行にさせる傾斜角度が付された傾
斜面によって形成され、かつ前記入出射光と光軸を合致
させた光ファイバの端面に突き当てて結合したものであ
る。
従って、前記屈折率分布領域によって前記光ファイバ
の界分布と一致したビーム形状の入出射光の結合を行う
ことができる。また、前記基板の外側において前記入出
射光が基板の上面と平行であって、前記光ファイバの光
軸とも合致して平行であり、しかも、前記入出射端面と
光ファイバの端面とが突き当て結合されているから、光
素子と光ファイバとの間で屈折率分布を伴う光結合を極
めて高効率に行うことができる。
の界分布と一致したビーム形状の入出射光の結合を行う
ことができる。また、前記基板の外側において前記入出
射光が基板の上面と平行であって、前記光ファイバの光
軸とも合致して平行であり、しかも、前記入出射端面と
光ファイバの端面とが突き当て結合されているから、光
素子と光ファイバとの間で屈折率分布を伴う光結合を極
めて高効率に行うことができる。
また、請求項２に記載の屈折率分布カプラによれば、
光素子の基板に、前記光ファイバを前記入出射端面と結
合する位置に収容配置させる位置合わせ用の溝を設けた
ものであるから、前記光ファイバは光素子と結合された
位置に安定して位置決め配置され、依って、光素子と光
ファイバとの間で屈折率分布を伴う光結合を極めて高効
率に行うことができる。
光素子の基板に、前記光ファイバを前記入出射端面と結
合する位置に収容配置させる位置合わせ用の溝を設けた
ものであるから、前記光ファイバは光素子と結合された
位置に安定して位置決め配置され、依って、光素子と光
ファイバとの間で屈折率分布を伴う光結合を極めて高効
率に行うことができる。
第１図から第６図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は、屈折率分布カプラと光ファイバと
を示す斜視図であり、第２図は、その断面図であり、第
３図は、その加工法の説明図であり、第４図は、従来の
端面結合の説明図であり、第５図は、従来の端面直接結
合の説明図であり、第６図は、従来の溝あけ法の説明図
である。 図中、100は光ファイバ、110は光素子、120は位置合わ
せ溝、130は研削溝、140は屈折率分布領域である。
すもので、第１図は、屈折率分布カプラと光ファイバと
を示す斜視図であり、第２図は、その断面図であり、第
３図は、その加工法の説明図であり、第４図は、従来の
端面結合の説明図であり、第５図は、従来の端面直接結
合の説明図であり、第６図は、従来の溝あけ法の説明図
である。 図中、100は光ファイバ、110は光素子、120は位置合わ
せ溝、130は研削溝、140は屈折率分布領域である。
Claims (2)
- 【請求項１】対象とする波長に対して透過率が高い光素
子の基板上に、より屈折率の高い光導波路を形成し、こ
の光導波路の光の入出射部に光の進行方向に屈折率が漸
次変化する屈折率分布カプラにおいて、 前記入出射部に、光の進行方向に屈折率が漸次変化する
分布を有し、かつ出射光を入出射端面で集束させる屈折
率分布領域を設け、 前記入出射部の入出射端面は、前記屈折率分布領域に対
する入出射光の角度を変更してその入出射光を前記基板
の上面と平行にさせる傾斜角度が付された傾斜面によっ
て形成され、かつ前記入出射光と光軸を合致させた光フ
ァイバの端面に付き当てて結合したことを特徴とする屈
折率分布カプラ。 - 【請求項２】前記光素子の基板に、前記光ファイバを前
記入出射端面と結合する位置に収容配置させる位置合わ
せ用の溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の屈
折率分布カプラ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63168508A JP2586587B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 屈折率分布カプラ |
| US07/262,693 US4865407A (en) | 1987-10-22 | 1988-10-26 | Optical waveguide element, method of making the same and optical coupler employing optical waveguide element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63168508A JP2586587B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 屈折率分布カプラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0216510A JPH0216510A (ja) | 1990-01-19 |
| JP2586587B2 true JP2586587B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=15869352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63168508A Expired - Fee Related JP2586587B2 (ja) | 1987-10-22 | 1988-07-05 | 屈折率分布カプラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586587B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0652451B1 (en) * | 1993-11-08 | 2001-08-08 | Corning Incorporated | Planar optical waveguides with low back reflection pigtailing |
| US6353250B1 (en) * | 1997-11-07 | 2002-03-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor photo-detector, semiconductor photo-detection device, and production methods thereof |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60121405A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 自己集束型マイクロレンズカプラ |
| JPS6155616A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-20 | Shimadzu Corp | 光分流器の作成方法 |
-
1988
- 1988-07-05 JP JP63168508A patent/JP2586587B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0216510A (ja) | 1990-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |