JP2902426B2 - 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法 - Google Patents
石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法Info
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- JP2902426B2 JP2902426B2 JP1299693A JP29969389A JP2902426B2 JP 2902426 B2 JP2902426 B2 JP 2902426B2 JP 1299693 A JP1299693 A JP 1299693A JP 29969389 A JP29969389 A JP 29969389A JP 2902426 B2 JP2902426 B2 JP 2902426B2
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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、石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着
接続方法に関するものである。
接続方法に関するものである。
［従来の技術］ 従来の石英系ガラス導波路と単一モード光ファイバと
の融着接続方法について、第４図に示す接続装置を参照
して説明する。
の融着接続方法について、第４図に示す接続装置を参照
して説明する。
まず、石英系ガラス導波路素子10と単一モード光ファ
イバ５とを、結合損失が最小となるように突き合わせて
光軸調整を行う。この光軸調整では、半導体レーザ１か
ら出射したレーザ光をレンズ３を介して、単一モード光
ファイバ５の一端に入射する。そして、微動台6,6を用
いて、石英系ガラス導波路素子10から出射する光パワー
が最大となるように光パワメータ14の指示値を見ながら
調整する。次に、単一モード光ファイバ５の突き合わせ
端面を石英系ガラス導波路素子10の端面に約５μｍの圧
着量で圧着する。その後、CO2レーザ８から出射したレ
ーザ光を、Zn−Seレンズ11を用いて集光したのち、石英
系ガラス導波路10と単一モード光ファイバ５との突き合
わせ部に照射して融着する。このとき、CO2レーザ光の
照射時間を約1sec,CO2レーザパワーを約1.2W、また接続
部でのCO2レーザパワー光のスポットサイズを、約150μ
ｍとしている。なお、７、２は、それぞれミラー4,4と
共にCO2レーザビーム位置検出、単一モード光ファイバ
５と石英系ガラス導波路10との光軸調整に用いられるHe
−Neレーザ、９はCO2レーザ光の電力測定用のカロリー
メータ、12,13及び15はそれぞれ石英系ガラス導波路10
から出射する光のモニタに用いられるテレビカメラ，モ
ニター，ハーフミラーである。
イバ５とを、結合損失が最小となるように突き合わせて
光軸調整を行う。この光軸調整では、半導体レーザ１か
ら出射したレーザ光をレンズ３を介して、単一モード光
ファイバ５の一端に入射する。そして、微動台6,6を用
いて、石英系ガラス導波路素子10から出射する光パワー
が最大となるように光パワメータ14の指示値を見ながら
調整する。次に、単一モード光ファイバ５の突き合わせ
端面を石英系ガラス導波路素子10の端面に約５μｍの圧
着量で圧着する。その後、CO2レーザ８から出射したレ
ーザ光を、Zn−Seレンズ11を用いて集光したのち、石英
系ガラス導波路10と単一モード光ファイバ５との突き合
わせ部に照射して融着する。このとき、CO2レーザ光の
照射時間を約1sec,CO2レーザパワーを約1.2W、また接続
部でのCO2レーザパワー光のスポットサイズを、約150μ
ｍとしている。なお、７、２は、それぞれミラー4,4と
共にCO2レーザビーム位置検出、単一モード光ファイバ
５と石英系ガラス導波路10との光軸調整に用いられるHe
−Neレーザ、９はCO2レーザ光の電力測定用のカロリー
メータ、12,13及び15はそれぞれ石英系ガラス導波路10
から出射する光のモニタに用いられるテレビカメラ，モ
ニター，ハーフミラーである。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術では、それを実用化しようとすると、融
着強度を得るという点で次の欠点がある。
着強度を得るという点で次の欠点がある。
すなわち、石英系ガラス導波路は第５図に示すよう
に、Si基板21上に形成された熱酸化膜22の上に略矩形形
状のコア23が形成され、そのコア23の周囲がクラッド24
によって埋め込まれた構造となっている。そのため、Si
基板21の融点1414℃よりも低温でコア23及びクラッド24
を形成することが必要となり、コア23,クラッド24にはP
2O5，B2O3を添加した低融点ガラス（軟化温度1300℃）
が用いられている。そこで、このような構造のガラス導
波路とクラッドが純粋はSiO2ガラス（軟化温度1500℃）
より成る通常の単一モード光ファイバと融着すると、こ
れらのガラス軟化温度の違いにより融着強度が低くな
り、実用化が困難となってしまう。
に、Si基板21上に形成された熱酸化膜22の上に略矩形形
状のコア23が形成され、そのコア23の周囲がクラッド24
によって埋め込まれた構造となっている。そのため、Si
基板21の融点1414℃よりも低温でコア23及びクラッド24
を形成することが必要となり、コア23,クラッド24にはP
2O5，B2O3を添加した低融点ガラス（軟化温度1300℃）
が用いられている。そこで、このような構造のガラス導
波路とクラッドが純粋はSiO2ガラス（軟化温度1500℃）
より成る通常の単一モード光ファイバと融着すると、こ
れらのガラス軟化温度の違いにより融着強度が低くな
り、実用化が困難となってしまう。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、
融着強度を大幅に増加させることができる新規な融着接
続方法を提供することにある。
融着強度を大幅に増加させることができる新規な融着接
続方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、コアの周囲に融点1414℃よりも低い
低融点ガラスからなるクラッドを備えた石英系ガラス導
波路と光ファイバとを結合損失が最小となるように突き
合わせて圧着した後、集光されたCO2レーザ光を上記突
き合わせ部に照射し、加熱する融着接続方法において、
融着される上記光ファイバとして、そのクラッドガラス
の軟化温度が上記石英系ガラス導波路を形成するガラス
の軟化温度と略等しくなるように、そのクラッドガラス
にＦを添加してなる光ファイバを用いたことにある。
低融点ガラスからなるクラッドを備えた石英系ガラス導
波路と光ファイバとを結合損失が最小となるように突き
合わせて圧着した後、集光されたCO2レーザ光を上記突
き合わせ部に照射し、加熱する融着接続方法において、
融着される上記光ファイバとして、そのクラッドガラス
の軟化温度が上記石英系ガラス導波路を形成するガラス
の軟化温度と略等しくなるように、そのクラッドガラス
にＦを添加してなる光ファイバを用いたことにある。
［作用］ 光ファイバのグラッドガラスにＦを添加すると、その
軟化温度は、石英系ガラス導波路を形成するガラスの軟
化温度にほぼ等しくなる。そのため、このグラッドガラ
スにＦを添加した光ファイバと石英系ガラス導波路とを
突き合わせ、圧着した後、CO2レーザ光を照射すると、
これらの突き合わせ部では、導波路用のガラスと光ファ
イバのグラッドガラスとがほぼ同時に軟化温度まで加熱
され、均一に溶融されることになる。したがって、光フ
ァイバとガラス導波路とは、飛躍的に増大された融着強
度をもって接続される。
軟化温度は、石英系ガラス導波路を形成するガラスの軟
化温度にほぼ等しくなる。そのため、このグラッドガラ
スにＦを添加した光ファイバと石英系ガラス導波路とを
突き合わせ、圧着した後、CO2レーザ光を照射すると、
これらの突き合わせ部では、導波路用のガラスと光ファ
イバのグラッドガラスとがほぼ同時に軟化温度まで加熱
され、均一に溶融されることになる。したがって、光フ
ァイバとガラス導波路とは、飛躍的に増大された融着強
度をもって接続される。
［実施例］ 以下に、本発明の一実施例を添付図面に従って説明す
る。
る。
第１図に、一実施例にかかる接続方法によって得られ
た、単一モード光ファイバ34とSi基板31上に形成された
石英系ガラス導波路32との接続状態を示す。これら光フ
ァイバ34及び導波路32の接続は、従来と同様にCO2レー
ザを熱源として、両者の突き合わせ部Ｂを加熱・融着す
ることによりなされる。ここで、石英系ガラス導波路32
は、コア35の埋め込み構造となっているため安定性等に
優れ、良好な特性を有する導波路素子として、光方向性
結合器や光分岐器等に用いられるものである。
た、単一モード光ファイバ34とSi基板31上に形成された
石英系ガラス導波路32との接続状態を示す。これら光フ
ァイバ34及び導波路32の接続は、従来と同様にCO2レー
ザを熱源として、両者の突き合わせ部Ｂを加熱・融着す
ることによりなされる。ここで、石英系ガラス導波路32
は、コア35の埋め込み構造となっているため安定性等に
優れ、良好な特性を有する導波路素子として、光方向性
結合器や光分岐器等に用いられるものである。
しかし、本実施例では、従来と異なり、石英系ガラス
導波路32を単に矩形に形成するのみでなく、第１図に示
すようにガラス導波路32の端面付近に光ファイバガイド
用溝33を設けている。第２図に、第１図のＡ−Ａ矢視断
面図を示す。上記光ファバイガイド用溝33は、コア35と
同軸的に作られいると共に、その中に単一モード光ファ
イバ34を挿入したとき、単一モード光ファイバ34のコア
37と、石英系ガラス導波路32のコア35とが一致するよう
に作られている。
導波路32を単に矩形に形成するのみでなく、第１図に示
すようにガラス導波路32の端面付近に光ファイバガイド
用溝33を設けている。第２図に、第１図のＡ−Ａ矢視断
面図を示す。上記光ファバイガイド用溝33は、コア35と
同軸的に作られいると共に、その中に単一モード光ファ
イバ34を挿入したとき、単一モード光ファイバ34のコア
37と、石英系ガラス導波路32のコア35とが一致するよう
に作られている。
また、従来と異なる第２の点は、石英系ガラス導波路
34に融着される単一モード光ファイバ34において、その
コア37を純粋なSiO2ガラス、クラッド36をフッ素（Ｆ）
が添加された石英系ガラスにより、それぞれ形成してい
ることにある。第３図に、この単一モード光ファイバ34
の屈折率分布を示す。屈折率差Δは0.2％，コア径は10
μｍである。この光ファイバ34においては、クラッド36
にフッ素（Ｆ）が添加され、この軟化温度は約1300℃と
なっている。この温度は、石英系ガラス導波路32を形成
しているガラスの軟化温度とほぼ同じ値である。このよ
うに、フッ素（Ｆ）を添加したクラッドガラスとして
は、FSiO2系ガラス，P2O5−FSiO2系ガラス，P2O5−B2O5
−FSiO2系ガラス，P2O5−B2O3−SiO2系ガラス等があ
る。
34に融着される単一モード光ファイバ34において、その
コア37を純粋なSiO2ガラス、クラッド36をフッ素（Ｆ）
が添加された石英系ガラスにより、それぞれ形成してい
ることにある。第３図に、この単一モード光ファイバ34
の屈折率分布を示す。屈折率差Δは0.2％，コア径は10
μｍである。この光ファイバ34においては、クラッド36
にフッ素（Ｆ）が添加され、この軟化温度は約1300℃と
なっている。この温度は、石英系ガラス導波路32を形成
しているガラスの軟化温度とほぼ同じ値である。このよ
うに、フッ素（Ｆ）を添加したクラッドガラスとして
は、FSiO2系ガラス，P2O5−FSiO2系ガラス，P2O5−B2O5
−FSiO2系ガラス，P2O5−B2O3−SiO2系ガラス等があ
る。
このような構造をもつ単一モード光ファイバ34と石英
系ガラス導波路32とを融着接続するには、まず、光ファ
イバ34の端部を光ファイバガイド用溝33に挿入し、互い
に圧着する。その後、CO2レーザ光をガラス導波路32の
上面側より約100μｍ、この実施例では150μｍ程度のス
ポットサイズで照射する。このとき、単一モード光ファ
イバ34のクラッドガラスにはフッ素が添加され、その軟
化温度は既に述べたようにガラス導波路32用ガラスの軟
化温度とほぼ等しくなってる。このため、単一モード光
ファイバ34のグラッド36と石英系ガラス導波路32とがほ
ぼ同時に軟化温度まで達し、均一にかつ互いに密着して
溶融し、融着されることになる。なお、照射時間やレー
ザパワー等の融着接続条件は従来と同じ値に設定すれば
よい。
系ガラス導波路32とを融着接続するには、まず、光ファ
イバ34の端部を光ファイバガイド用溝33に挿入し、互い
に圧着する。その後、CO2レーザ光をガラス導波路32の
上面側より約100μｍ、この実施例では150μｍ程度のス
ポットサイズで照射する。このとき、単一モード光ファ
イバ34のクラッドガラスにはフッ素が添加され、その軟
化温度は既に述べたようにガラス導波路32用ガラスの軟
化温度とほぼ等しくなってる。このため、単一モード光
ファイバ34のグラッド36と石英系ガラス導波路32とがほ
ぼ同時に軟化温度まで達し、均一にかつ互いに密着して
溶融し、融着されることになる。なお、照射時間やレー
ザパワー等の融着接続条件は従来と同じ値に設定すれば
よい。
上記実施例の接続方法によって融着した単一モード光
ファイバ34と石英系ガラス導波路32との間の、融着接続
損失について測定した結果は、従来技術とほぼ同じ0.2d
Bであった。また、融着した試料の強度を評価するため
引張り試験を行った結果、試料数50に対して平均約600g
の引張り強度であった。従来技術における引張り強度の
平均値が180gであることを考えると、ガラス導波路32及
び単一モード光ファイバ34をそれぞれ構成するガラスの
軟化温度をほぼ等しくすると、明らかに、融着強度を大
幅に増加できる。
ファイバ34と石英系ガラス導波路32との間の、融着接続
損失について測定した結果は、従来技術とほぼ同じ0.2d
Bであった。また、融着した試料の強度を評価するため
引張り試験を行った結果、試料数50に対して平均約600g
の引張り強度であった。従来技術における引張り強度の
平均値が180gであることを考えると、ガラス導波路32及
び単一モード光ファイバ34をそれぞれ構成するガラスの
軟化温度をほぼ等しくすると、明らかに、融着強度を大
幅に増加できる。
［発明の効果］ 本発明によれば、融着用の光ファイバとして、クラッ
ドガラスにフッ素を添加した光ファイバを用いたことに
より、石英系ガラス導波路との間の軟化温度差を減少で
き、石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着強度を大
幅に増加できる。もって、接続部の長期信頼性が向上す
る。
ドガラスにフッ素を添加した光ファイバを用いたことに
より、石英系ガラス導波路との間の軟化温度差を減少で
き、石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着強度を大
幅に増加できる。もって、接続部の長期信頼性が向上す
る。
第１図は本発明の一実施例にかかる融着接続方法を適用
して得た石英系ガラス導波路素子と単一モード光ファイ
バとの接続部を示す斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢
視拡大断面図、第３図は本発明の一実施例の融着接続方
法に用いられる単一モード光ファイバの屈折率分布図、
第４図は石英系ガラス導波路と単一モード光ファイバと
の融着接続装置を示す概略構成図、第５図は石英系ガラ
ス導波路素子の断面構造図である。 図中、１は半導体レーザ、５及び34は単一モード光ファ
イバ、６は微動台、８はCO2レーザ、９はカロリメー
タ、10は石英系ガラス導波路素子、14はパワーメータ、
31はSi基板、32は石英系ガラス導波路、33は光ファイバ
ガイド用溝、35は石英系ガラス導波路のコア、36は単一
モード光ファイバのグラッド、37は単一モード光ファイ
バのコアを示す。
して得た石英系ガラス導波路素子と単一モード光ファイ
バとの接続部を示す斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢
視拡大断面図、第３図は本発明の一実施例の融着接続方
法に用いられる単一モード光ファイバの屈折率分布図、
第４図は石英系ガラス導波路と単一モード光ファイバと
の融着接続装置を示す概略構成図、第５図は石英系ガラ
ス導波路素子の断面構造図である。 図中、１は半導体レーザ、５及び34は単一モード光ファ
イバ、６は微動台、８はCO2レーザ、９はカロリメー
タ、10は石英系ガラス導波路素子、14はパワーメータ、
31はSi基板、32は石英系ガラス導波路、33は光ファイバ
ガイド用溝、35は石英系ガラス導波路のコア、36は単一
モード光ファイバのグラッド、37は単一モード光ファイ
バのコアを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−189308（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−17406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−91608（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−46205（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/30
Claims (1)
- 【請求項１】コアの周囲に融点1414℃よりも低い低融点
ガラスからなるクラッドを備えた石英系ガラス導波路と
光ファイバとを結合損失が最小となるように突き合わせ
て圧着した後、集光されたCO2レーザ光を上記突き合わ
せ部に照射し、加熱する融着接続方法において、融着さ
れる上記光ファイバとして、そのクラッドガラスの軟化
温度が上記石英系ガラス導波路を形成するガラスの軟化
温度と略等しくなるように、そのクラッドガラスにＦを
添加してなる光ファイバを用いたことを特徴とする石英
系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299693A JP2902426B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299693A JP2902426B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160406A JPH03160406A (ja) | 1991-07-10 |
| JP2902426B2 true JP2902426B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=17875826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1299693A Expired - Lifetime JP2902426B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902426B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05341151A (ja) * | 1992-06-09 | 1993-12-24 | Hitachi Cable Ltd | 光学部品と光ファイバとの接続方法 |
| EP4062215A1 (en) * | 2019-12-19 | 2022-09-28 | Soreq Nuclear Research Center | Optical fibers fusion-splicing to waveguides |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5646205A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-27 | Fujitsu Ltd | Optical fiber coupler and its manufacture |
| JPS59189308A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバと光導波路との接続方法 |
| JPS6017406A (ja) * | 1983-07-11 | 1985-01-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路と光フアイバとの結合方法 |
| JPH0668568B2 (ja) * | 1986-10-06 | 1994-08-31 | 富士通株式会社 | 光導波路と光フアイバの接続方法 |
-
1989
- 1989-11-20 JP JP1299693A patent/JP2902426B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03160406A (ja) | 1991-07-10 |
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