JP3221172B2 - 光結合装置 - Google Patents
光結合装置Info
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Description
れる光結合装置に関するものである。
たアレイモジュールは、多軸にわたり高精度な位置合わ
せ技術が必要なため、調整、組立工程に多大な時間を要
している。モジュールの低価格化、量産化の為には、光
軸調整、固定化の簡略化が必要である。そこで、部品加
工精度及び実装精度の向上を図り、無調整化の検討が進
められている。
として発光素子(LD)を用い、ファイバアレイと同一
基板上に実装した一体化モジュールである。図中に示す
ように、Si基板01上に、フォトリソ技術及び異方性
エッチングにより、μmオーダ以下の精度で複数のV溝
が形成され、これらV溝に内径が光ファイバ05の外径
と等しく、且つ、外径寸法精度がμmオーダ以下で形成
された細管04をそれぞれ固定し、これらの細管04に
光ファイバ05をそれぞれ挿入することで、複数の発光
素子である発光素子アレイ06と結合させる。
軸高さ調整は、発光素子アレイ06の発光位置に対応す
る高さに光ファイバ05が位置決めできるような細管0
4の外径寸法を選択することにより容易に調整可能であ
る。この方法は、幅、深さの寸法精度がμmオーダ以下
のV溝と、外径、内径の寸法精度がμmオーダ以下の細
管04を使用することで、基板01の表面に対して垂直
方向(Y軸方向)及び平行方法(X方向)の位置合わせ
が不要となるため、調整は光軸方向(Z方向)だけとな
り、組み立て工程の簡略化が可能である。しかも、発光
素子アレイ06の発光位置が変わった場合には、ファイ
バ挿入用細管04の外径を変えれば良く、再度、V溝基
板01を設計し直す必要がなくなる。
光素子アレイ06と複数の光ファイバ05とを固定する
には、先ず、発光素子アレイ06をはんだ固定した後
に、細管04をV溝に接着剤により固定し、最後に光フ
ァイバ05を細管04に挿入して、接着剤で固定する。
この手順は、はんだ固定と接着剤固定の熱履歴を考慮し
た結果であると同時に、光ファイバ05を先に固定した
場合、1m程度の長さを持つ光ファイバピグテールが発
光素子アレイ06との固定処理をしずらくさせることに
よる。
アレイモジュールを製作する場合、発光素子アレイ06
と光ファイバ05との間の結合距離が数十μm以下と短
いため、発光素子アレイ06と光ファイバ05の間に先
端揃え用の治具を設置させて、光ファイバ05の先端を
一括に揃えられない。この為、複数の光ファイバ05、
つまり、光ファイバアレイ05をそれぞれ細管04に一
括挿入し、ファイバ先端をμm以下の精度で揃えること
は難しかった。また、発光素子アレイ06の端面である
発光面を基準にして、光ファイバ05の先端を押し付け
てファイバ先端を揃える方法は、発光素子アレイ06の
発光面がファイバ05の先端により傷つけられるため、
実質上、実施不可能である。
つ細管04に挿入して結合位置で固定しなければなら
ず、ファイバアレイ数が増大すると、実装時間が長くな
るという問題点がある。本発明は、上記従来技術に鑑み
て成されたものであり、治具を用いて一括してファイバ
先端を揃えることができ、ファイバアレイ数が増大して
も、実装時間の増大することのない光結合装置を提供す
ることを目的とする。
発明の構成はV溝基板に光素子と細管を搭載した光素子
アレイ部と、厚さの等しい別のV溝基板上に同様のピッ
チでV溝を製作し、上述の細管と内径の等しい別の細管
を固定してこれに光ファイバを所定の長さに挿入・固定
したファイバアレイ部を別々に製作しておき、最後に光
素子アレイ部の細管に光ファイバアレイ部の光ファイバ
アレイを挿入して光結合を行う構成とした。
イ部とを別々に製作することで、光ファイバアレイ部
は、光素子アレイ搭載により制限を受けなくなり、前述
のように、光素子アレイ端面でファイバ先端を揃えなく
ても、治具を用いて一括してファイバ先端を揃えること
ができる。しかも、光素子アレイ部と光ファイバアレイ
の細管内径が共にファイバ外径に等しいため、光素子ア
レイ部の細管にファイバアレイを挿入・固定すること
で、複雑な位置合わせ作業を必要とせず、多芯のファイ
バを同時に光結合させることができる。また、光素子ア
レイ部の細管長さをV溝より短く、光ファイバアレイ部
の細管の長さをV溝より長くしておくことで、光結合部
の機械的強度が保たれる。
参照して詳細に説明する。図1に本発明の第一の実施例
を示す。本実施例は、光素子として発光素子を適用した
ものである。図1において、1は光素子アレイ部、2は
ファイバアレイ部、3、31はV溝基板、4、41は光
ファイバ挿入用細管、5は光ファイバ、6は発光素子ア
レイ(光素子アレイ)、8は最大結合効率が得られるフ
ァイバ先端位置を示すマーカである。
4、発光素子6、マーカ7により構成される。ファイバ
アレイ部2は、V溝基板31、細管41、光ファイバア
レイ5により構成される。V溝基板3は、幅5mm×長
さ10mm、厚さ450μmのSi基板上に、薄膜技術
により、光素子搭載部とマーカ8を形成し、更に、フォ
トリソ技術・異方性エッチングにより精度μm以下で幅
178μm、深さ123μm、ピッチ500μmのV溝
を4本形成したものである。
ガラス製を使用し、外径250±1μm、内径126μ
m±1μm(片端の内径は、コーン状に拡がり、最大1
80±5μm)、長さ7mmである。V溝基板31は、
V溝基板3と厚さが等しく、幅5mm×長さ5mmであ
り、上記と同じ工程で作製した。V溝に固定する細管4
2は、例えば、外径250μm±1μm(片端の外径は
除々に先細り、最小200±5μm)、内径126±1
μm、長さ7mmである。光ファイバ5としては、外径
125μmの先球ファイバを使用した。
作製する。先ず、V溝基板3上の光素子搭載部に、図示
しない高精度ボンディング装置にて発光素子6をμm以
下の精度で位置合わせ・固定する。発光素子6を固定す
るため、予め光素子搭載部には、例えばAuSnを所定量
蒸着した。次に、細管4を図示していない固定治具も用
いてV溝に整列させ、例えば、紫外線硬化剤によりμm
以下の精度で接着・固定し、光素子アレイ部1を作製す
る。この時、細管4は光ファイバ挿入側のV溝基板3の
端から2mm内側に固定した。
する。先ず、V溝基板31に細管41を接着・固定す
る。この時、細管41は、V溝基板31の端より2mm
突き出させた。この細管41に、図示しない治具を用い
て、光ファイバ5を多数本一括して挿入し、μm以下の
精度で先端揃えした後、固定する。光ファイバ5の長さ
は、結合時に先端がV溝基板3のマーカ8に一致するよ
うに前もって合わせた。尚、この合わせ方は、例えば、
光素子を搭載していない別の光素子アレイ部1を用い、
そのV溝基板3に設けたマーカ8にファイバ5の先端が
一致するように、治具を用いて細管41内での挿入長を
調整すれば良い。最後に、光素子アレイ部1の細管4
に、光ファイバアレイ部2の光ファイバアレイ5を挿入
・固定し、本実施例の光結合素子が完成する。
せを必要とせずに多芯のファイバを同時に光結合させる
ことができ、結合に要する時間を短縮することができ
る。また、光素子アレイ部1の細管4の長さをV溝より
短く、光ファイバアレイ部2の細管41の長さをV溝よ
り長くしたため、光ファイバアレイ部2の細管41が光
素子アレイ部1のV溝に位置決めされ、光結合部の機械
的強度を保つことができる。
ない平坦基板、例えばSi基板に固定しても良い。ま
た、発光素子6とV溝基板3とは一体化されていても良
い。更に、V溝は、厳密な意味のV溝に限らず、高精度
切削加工でU溝等に加工されていても良い。更に、V溝
基板3とV溝基板31のV溝の幅、深さ及び細管4、4
1の外径は異なっていても良い。
2を参照して説明する。本実施例は、光素子アレイとし
て、面発光素子アレイ又は受光素子アレイを適用した例
である。本実施例では、光ファイバは、斜め研磨ファイ
バアレイ7を使用する必要があるが、特願平4−159
420号に係る発明により作製したファイバアレイで
は、V溝基板31から、ファイバ先端を数mm突き出さ
せることができるため、上述の先球ファイバと同様にし
て結合構造を短時間で容易に製作することができる。
の上部に位置するように、細管4及び41の外径を選べ
ば良い。尚、光素子アレイ部とファイバアレイ部の突合
せ面はSi基板だけでなく、端面が研磨面であるガラス
面とすることであっても良い。
たように、本発明の光結合装置では、光素子アレイ部と
光ファイバアレイ部とを別々に製作するため、光ファイ
バアレイ部は光素子アレイ搭載による影響を受けなくな
り、治具を用いて一括してファイバ先端を揃えることが
できる。この為、ファイバ芯数が多くなっても先端揃え
に要する時間は長くはならない。しかも、光素子アレイ
部の細管内径と光ファイバアレイ部の細管内径が共にフ
ァイバ外径に等しいため、光素子アレイ部の細管にファ
イバアレイを挿入・固定することで、複雑な位置合わせ
を必要とせずに多芯のファイバを同時に光結合させるこ
とができ、結合に要する時間を短縮することができる。
この時、少なくとも光素子アレイ部の細管整列精度が±
1μm以内であれば、ファイバアレイ部におけるファイ
バアレイの整列精度は±1μm以内に収められる。その
上、光素子アレイ部とファイバアレイ部を別々に製作で
きるため、光結合装置の歩留りが向上する。また、光素
子アレイ部の細管長さをV溝より短く、光ファイバアレ
イ部の細管長さをV溝より長くしておくことで、光結合
部の機械的強度を保つことができる。
図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 第一の基板上に光素子搭載部及び第一の
V溝が形成され、該第一のV溝に光ファイバの外径に等
しい内径を持つ第一の細管が固定された光素子アレイ部
と、前記第一の基板と厚さが等しい第二の基板上に、前
記第一のV溝とピッチが等しい第二のV溝が形成される
と共に該第二のV溝に前記第一の細管と同一内径を持つ
第二の細管が固定され、更に、該第二の細管に光ファイ
バが挿入された光ファイバアレイ部とから構成され、前
記光素子アレイ部の前記第一の細管内に前記光ファイバ
アレイ部の前記光ファイバを挿入することにより光結合
する光結合装置であって、前記第一の細管端は、前記第
一の基板端よりも奥に固定され、且つ、前記第二の細管
端は、前記第二の基板端よりも突き出していることを特
徴とする光結合装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記第一の細管は、
光ファイバ挿入口近傍の内径が光ファイバ外径よりも大
きいこと、前記第二の細管は、端付近の外径が前記第二
の細管中央部の外径よりも小さいことを特徴とする光結
合装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22413893A JP3221172B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 光結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22413893A JP3221172B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 光結合装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0777633A JPH0777633A (ja) | 1995-03-20 |
JP3221172B2 true JP3221172B2 (ja) | 2001-10-22 |
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ID=16809148
Family Applications (1)
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JP22413893A Expired - Fee Related JP3221172B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 光結合装置 |
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Country | Link |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
JP3853866B2 (ja) * | 1995-02-21 | 2006-12-06 | 日本碍子株式会社 | 光ファイバー固定用基板 |
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-
1993
- 1993-09-09 JP JP22413893A patent/JP3221172B2/ja not_active Expired - Fee Related
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