JP2596317B2

JP2596317B2 - 光導波路と光ファイバの融着接続方法

Info

Publication number: JP2596317B2
Application number: JP5156891A
Authority: JP
Inventors: 正昭舟橋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH0735941A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムで用い
る光導波路と光ファイバとの接続方法に係わり、特に、
レーザ光を用いて融着させることにより接続を行う光導
波路と光ファイバとの融着接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光導波路と光ファイバとの接続には、両
者の端面同士を接着剤により接着することが行われる
が、その接続面での反射量を低くおさえる必要があると
きには、レーザ光による融着接続が用いられる。図２
に、従来から行われている炭酸ガス（ＣＯ₂）レーザの
レーザ光を用いた融着接続方法の概要を示す。

【０００３】この方法では、光導波路１１と光ファイバ
１２を、それぞれのコア１３、１４のずれがないような
位置関係に配置し、ＣＯ₂レーザからのレーザ光１５
を、ミラー１６とレンズ１７を用いてその接続部に導
き、接続部の溶融および一体化を行った後に、徐冷によ
りその溶融部を固化することにより両者の永久接続を行
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光導波路は、光ファイ
バと比べて広い幅を有しているため、従来の接続方法で
は、スポット径が接続を行う光ファイバ径に比して大き
なレーザを用いると、光導波路の接続箇所以外の部分に
までレーザ光が照射されてしまうことになる。接続箇所
以外の部分がレーザ光により加熱、溶融してしまうと、
その影響で光導波路内に歪が生じ、光導波路の本来の特
性が発揮されなくなる。このため、たとえば、外径が１
００μｍの光ファイバの融着接続をＣＯ₂レーザを用い
て行う場合には、そのレーザのスポット径を１００μｍ
以下にすることが必要となる。しかし、ＣＯ₂レーザは
波長の長いレーザであるため、スポット径１００μｍと
いう値は、最小スポット径に近く、これを実現するため
には、光学系を高度に調整しなければならなかった。ま
た、ＹＡＧ（yttrium aluminium garnet）レーザのよう
な波長の短いレーザでは、この程度のスポット径に集光
することは容易であるが、誤った位置にレーザを照射し
た場合には、やはり、光導波路に歪が形成されてしま
う。このため、レーザ照射には、高い精度を有した位置
制御系が必要であった。

【０００５】また、光ファイバ同士の融着接続では、レ
ーザ光の照射前にコア軸が若干ずれた状態で配置してい
ても、融着接続によりそのずれが補正された。これは、
融着接続時に、接続部が溶融して液体の性質をもつよう
になるため、表面積を極小化しようとする力が働くこと
による。しかし、従来の光導波路と光ファイバとの溶融
接続では、両者の大きさが違うため、この軸ずれを補正
する効果がなく、損失の少ない接続を行うためには、コ
ア軸合わせを精密に行う必要があった。

【０００６】そこで本発明の目的は、損失の少ない接続
が容易に行える光導波路と光ファイバとの融着接続方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、光導波路の光ファイバと接続する部分が、融着接続
時にレーザ光を照射する方向から見て、周辺の部分に対
してレーザ光のスポット径以上の高さを有すると共にそ
の幅が光ファイバの外径と一致する角張った突起部とな
るようにその接続部周辺を機械的に取り除く光導波路加
工工程と、光導波路加工工程で形成された突起部と光フ
ァイバの端面をそれぞれのコア軸が一致するように突き
当てて配置する配置工程と、配置工程で配置された接続
部分にレーザ光を照射してその部分の融着接続を行う融
着接続工程とを具備する。

【０００８】すなわち請求項１記載の発明では、光導波
路と光ファイバの融着接続を行うまえに、光導波路のコ
アを含む接続部を機械的に加工して、その接続部が周辺
の部分に対して、レーザ光のスポット径以上の高さを有
すると共にその幅が光ファイバの外径と一致する角張っ
た突起部となるように周辺の加工を行う。これにより、
レーザ光が光導波路の突起部以外の部分に照射されるこ
とがなくなり、光導波路の歪量を最小限に抑えることが
できる。また、接続部の大きさが光ファイバの外径に近
くなっているので、溶融状態における表面張力をコア軸
ずれの補正に利用できる。

【０００９】請求項２記載の発明では、光導波路の光フ
ァイバと接続する部分が、融着接続時にレーザ光を照射
する方向から見て、周辺の部分に対してレーザ光のスポ
ット径以上の高さを有すると共にその幅が光ファイバの
外径と一致する角張った突起部となるようにその接続部
周辺を機械的に取り除く光導波路加工工程と、光導波路
加工工程で形成された突起部と光ファイバの端面をそれ
ぞれのコア軸が一致するように近接させて配置する配置
工程と、配置工程で近接された部分にレーザ光を照射し
てそれらの端面を加熱する加熱工程と、加熱された２つ
の端面を突き合わせて融着接続を行う融着接続工程とを
具備する。

【００１０】すなわち請求項２記載の発明では、光導波
路と光ファイバの融着接続を行うまえに、光導波路のコ
アを含む接続部を機械的に加工して、その接続部が周辺
の部分に対して、レーザ光のスポット径以上の高さを有
すると共にその幅が光ファイバの外径と一致する角張っ
た突起部となるように周辺の加工を行う。そして、両者
の端面の加熱を行った後に、融着接続を行う。これによ
り、レーザ光が光導波路の突起部以外の部分に照射され
ることがなくなり、光導波路の歪量を最小限に抑えるこ
とができるため、損失の少ない接続を行うことができ
る。また、接続部の大きさが光ファイバの外径に近くな
っているので、溶融状態における表面張力をコア軸ずれ
の補正に利用できる。さらに、融着接続を行うまえに、
両者の端面の加熱を行う加熱工程を設けているため、端
面に存在する微少な凹凸を原因として、融着時に突き合
わせ部に空気が閉じ込められて損失が増加するようなこ
とがない。

【００１１】

【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。

【００１２】図１に実施例の光導波路と光ファイバの融
着接続方法の概要を示す。ここで用いている光導波路１
１は、石英系の光導波路である。

【００１３】本発明の融着接続方法では、まず、光導波
路１１の接続部分の加工を行う。ここでは、光導波路の
光ファイバと接続を行う部分が周辺の部分から５００μ
ｍ高くなるように、周辺部分をダイシングソーを用いて
取り除き、図１に示したような形状の光導波路１１を作
製した。突起部の幅は、接続する光ファイバの外径と同
じ１２５μｍとしている。また、突起部の周辺部分から
の高さである５００μｍという値は、融着接続に用いた
ＣＯ₂レーザのスポット径から定めた値である。この値
は、用いるレーザ光のスポット径以上であればよく、た
とえば、１００μｍのスポット径を有するレーザを用い
る場合には、１００μｍ以上に設定すればよい。

【００１４】加工を行った光導波路１１は、接続を行う
光ファイバ１２とそれぞれのコア１３、１４の軸が一致
するように配置される。ＣＯ₂レーザからのレーザ光１
５は、ミラー１６により下方に曲げられ、レンズ１７に
より集光され、光導波路１１と光ファイバ１２との接続
箇所に照射される。融着接続に適当なレーザ光強度は、
レンズ１７の集光度により異なるが、２０〜１００ワッ
トの範囲に最適な条件が存在する。

【００１５】接続時には、光導波路１１と光ファイバ１
２の端面を密着させた状態でレーザ光照射を行ってもよ
いが、密着させる直前にレーザ光を照射し、両者の端面
を加熱した後に、それらの端面を突き合わせて接続を行
った方が、低損失な接続ができる。すなわち、密着状態
で溶融接続を行うと、端面に存在する凹凸に起因して、
融着時に突き合わせ部に空気が閉じ込められ、そのため
に損失が増加する場合がある。これに対し、上述のよう
に予め端面の加熱を行うと、凹凸が溶融されるため、突
き合わせ部に空気が閉じ込められるようなことがなく、
低損失な接続が可能となる。

【００１６】実施例で作製した光導波路と光ファイバと
の融着接続部分の反射量、損失量の評価を行ったとこ
ろ、その接続部分は、従来方法を用いて形成された接続
部分に比して、小さな反射量、損失量を示した。また、
実施例の融着接続方法を用いて、故意にコアの軸をずら
して配置した接続部分の融着接続を行ったところ、融着
接続後には軸ずれ量が減少しており、本発明の融着接続
方法に軸ずれ補正効果があることが確認できた。

【００１７】なお、実施例では、ＣＯ₂レーザを用いて
いるが、レーザ光源はこれに限るものではなく、他のレ
ーザ光源を用いることもできる。本発明の接続方法によ
れば、レーザ光のスポット径に対する制限が緩和される
ため、他のレーザ光源を用いる場合に、その集光光学系
を簡単な構成のものとすることができる。

【００１８】また、実施例では、加工を行った面の突起
状部分以外の部分を全て取り除いているが、加工形状は
これに限られるものではなく、レーザ光の照射が不必要
であるにもかかわらず、レーザ光が照射されてしまう部
分がないような加工形状であればどのような形状であっ
てもよい。このため、たとえば、接続部周辺のみを取り
除くような形状とすることもできる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明では、大きなスポット径をもったレーザ光を用いて
も、融着接続時に光導波路の接続部分以外には、レーザ
光が照射されないため、光導波路に歪が生ずることがな
く、低損失、低反射の接続が可能となる。また、突起部
の幅が光ファイバの外径と一致するように加工するの
で、溶融状態における表面張力をコア軸ずれの補正に利
用できる。さらに、レーザ光のスポット径を細く絞る必
要がなくなるため、安価な光学系をレーザ光に対して用
いることができるといった利点も存在する。また突起部
を機械的な加工のみによって作成するので製造が容易で
あるという効果もある。

【００２０】請求項２記載の発明では、大きなスポット
径をもったレーザ光を用いても、融着接続時に光導波路
の接続部分以外には、レーザ光が照射されないため、光
導波路に歪が生ずることがなく、低損失、低反射の接続
が可能となる。また、突起部の幅が光ファイバの外径と
一致するように加工するので、溶融状態における表面張
力をコア軸ずれの補正に利用できる。そして、融着接続
を行うまえに、端面の加熱を行い、端面上の凹凸を溶融
しているため、突き合わせ部に空気が閉じ込められるよ
うなことがなく、低損失な接続が可能となる。さらに、
レーザ光のスポット径を細く絞る必要がなくなるため、
安価な光学系をレーザ光に対して用いることができると
いった利点も存在する。また、突起部を機械的な加工の
みによって作成するので製造が容易であるという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による光導波路と光ファイバの
融着接続方法の概略を示す説明図である。

【図２】従来例による光導波路と光ファイバの融着接続
方法の概略を示す説明図である。

【符号の説明】

１１光導波路１２光ファイバ１３光導波路のコア１４光ファイバのコア１５レーザ光１６ミラー１７レンズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波路の光ファイバと接続する部分
が、融着接続時にレーザ光を照射する方向から見て、周
辺の部分に対して前記レーザ光のスポット径以上の高さ
を有すると共にその幅が前記光ファイバの外径と一致す
る角張った突起部となるようにその接続部周辺を機械的
に取り除く光導波路加工工程と、前記光導波路加工工程で形成された突起部と前記光ファ
イバの端面をそれぞれのコア軸が一致するように突き当
てて配置する配置工程と、前記配置工程で配置された接続部分にレーザ光を照射し
てその部分の融着接続を行う融着接続工程とを具備する
ことを特徴とする光導波路と光ファイバの融着接続方
法。
【請求項２】光導波路の光ファイバと接続する部分
が、融着接続時にレーザ光を照射する方向から見て、周
辺の部分に対して前記レーザ光のスポット径以上の高さ
を有すると共にその幅が前記光ファイバの外径と一致す
る角張った突起部となるようにその接続部周辺を機械的
に取り除く光導波路加工工程と、前記光導波路加工工程で形成された突起部と前記光ファ
イバの端面をそれぞれのコア軸が一致するように近接さ
せて配置する配置工程と、前記配置工程で近接された部分にレーザ光を照射してそ
れらの端面を加熱する加熱工程と、加熱された２つの端面を突き合わせて融着接続を行う融
着接続工程とを具備することを特徴とする光導波路と光
ファイバの融着接続方法。