JP3273490B2 - 多芯マイクロキャピラリとこれを用いた光導波回路と光ファイバとの接続方法 - Google Patents
多芯マイクロキャピラリとこれを用いた光導波回路と光ファイバとの接続方法Info
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ピラリとこれを用いた光導波回路と光ファイバとの接続
方法に関し、無調芯で光導波回路と光ファイバとを、精
度よく簡単に接続できるように工夫したものである。
なる光導波回路を形成して各種の光回路(PLC)部品
を構成しようとする研究開発が盛んに進められており、
光通信や光ネットワークに応用されようとしている。
合、光信号の入出力部に光ファイバを接続しなければな
らない。この工程で最も重要なのは、如何にして低損失
で光ファイバを接続するかである。すなわち、光導波回
路のコアと光ファイバのコアとの光軸を精密に位置合わ
せする技術が必要となる。図4に両者のコア光軸の位置
ズレと接続損失の関係を示す。光軸に対する位置ズレが
0.75μmで0.1dBの接続損失となる。図4か
ら、低接続損失の実現には位置ズレを0.75μm以
下、大きくとも1μmにしなければならないことが分か
る。
バに光を通して透過光が最大になるように両者を位置合
わせする調芯接続法が行われている。この方法は、低損
失でしかも確実に接続が実現でき、この手段で接続され
た光回路部品が光ネットワークに実用化され始めてい
る。
格化や量産化技術の確立を図ることが必須な条件であ
り、そのための課題の一つが無調芯接続技術の確立であ
る。
及び図6に示すような、既存のMTコネクタと光回路部
品を接続する方法が提案されている。MTコネクタは多
芯ファイバの簡易接続用として開発されたコネクタであ
り、主なる使用方法は、図5及び図6のようなMTコネ
クタ6同士をガイドピン4によって接続して多芯光ファ
イバを一括で接続する方法であり、この接続方法を光回
路部品の接続に応用したものである。即ち図5はMTコ
ネクタと光回路部品を接続する模式図、図6は図5にお
けるA−A′の断面図である。この方法は、ガイドピン
4によってMTコネクタ6と光回路部品を位置決めし、
相対的に両者のコア同士をも位置決めする方法である。
従って、この方法の接続損失はガイドピン4の位置と導
波路コアの位置関係に依存する。
詳述すると、基板1上に光導波回路2を形成してなる光
回路部品には、ガイド用V溝3が形成されている。MT
コネクタ6には、接着剤挿入口7から挿入された接着剤
により八芯テープファイバ8が固定されている。そして
MTコネクタ6には、その端面にコア9が位置すると共
に、ガイドピン4が備えられている。ガイドピン4は、
ガイド用V溝3に挿入されると共に押さえ板5により押
さえられて位置決めされる。これにより光導波回路2の
コア2aと、八芯テープファイバ8のコア9とが位置合
わせされる。
に示した方法が提案されている。この方法は、光導波回
路2の端面に、図8に示す断面形状のガラス製の単芯の
マイクロキャピラリ12を押さえ板10等を用いて任意
の手段で調芯して固定し、その後、接続したい光ファイ
バ11をマイクロキャピラリ12に挿入する方法であ
る。この方法は、マイクロキャピラリ12を固定する際
にあらかじめ最適位置に調芯しなければならないが、そ
れが故に再現性が良く、マイクロキャピラリ12を固定
すれば、あとは、工程上最も最適な箇所で光ファイバ1
1を挿入すれば低接続損失が実現できる。
に示す従来方法では、ガイドピン4をガイドするガイド
用V溝3の位置精度に問題がある。即ち光導波回路2
(図では8芯の場合)のコア2aは、シリコン基板1上
に250±0.1μmのピッチで精度良く作製されてい
る。このコア2aに対してガイド用V溝3の位置の寸法
誤差は、例えば接続損失が0.1dB前後の低損失化を
実現するためには、図4からわかるように、所定の寸法
に対し1μm以下の精度で作製しなければならない。こ
のガイド用V溝3は機械加工で作製されるが、機械加工
による深さ方向の絶対精度は±5μm程度であり、その
バラツキも大きい。
ラス回路を形成するため、基板1とガラス回路の膨張係
数の差に依存して光導波回路2に反りが生じている。こ
の反りは光導波回路2毎に異なるものであり、ガイド用
V溝3の深さはこの反りも加味しなければならない。こ
のような諸要因により、ガイド用V溝3の深さ精度を1
μm以下に加工するのは非常に難しく、このために加工
精度の再現性(歩留まり)は悪いという問題がある。
の金型は数百万と高価なものである。従って、任意のピ
ッチのMTコネクタ6を安価に入手することはできない
欠点がある。
単芯の光ファイバを接続することは実用上問題はない
が、図7に示した2芯以上の多芯光ファイバの接続には
問題がある。すなわち、光導波回路2のコアは通常25
0μmピッチで設計されているので、マイクロキャピラ
リ12の外径は250μm以下でなければならないが、
現実に内径126μmで外径が250μm以下のマイク
ロキャピラリ12を作製することは難しいこと、多芯の
場合にはその数だけ調芯作業が必要になることなどの欠
点がある。
るためになされたものであり、具体的には寸法精度に優
れた多芯マイクロキャピラリの簡単な作成技術と、本マ
イクロキャピラリを用いた光導波回路と多芯ファイバの
無調芯接続技術を提供するものである。
明は、基板上に、光ファイバを挿入するための少なくと
も1本以上が整列した第1のV溝と、この第1のV溝の
両端に第1のV溝の深さよりもわずかに浅くした一対の
第2のV溝を形成し、第2のV溝にダミーファイバを整
列させた後、第1及び第2のV溝を覆う押さえ板で前記
ダミーファイバを前記基板に向い押さえ、前記基板と前
記押さえ板と前記ダミーファイバで囲まれて形成された
空間に接着剤を挿入して前記基板と前記押さえ板と前記
ダミーファイバを固定してなることを特徴とする。
入するための少なくとも1本以上が整列した第1のV溝
と、この第1のV溝の両端に第1のV溝の深さよりもわ
ずかに浅くした一対の第2のV溝を形成し、第2のV溝
にダミーファイバを整列させた後、第1及び第2のV溝
を覆う押さえ板で前記ダミーファイバを前記基板に向い
押さえ、前記基板と前記押さえ板と前記ダミーファイバ
で囲まれて形成された空間に接着剤を挿入して前記基板
と前記押さえ板と前記ダミーファイバを固定してなる多
芯マイクロキャピラリを用いて、光導波回路と光ファイ
バとを接続する方法であって、前記多芯マイクロキャピ
ラリと、光導波回路の接続端面とを位置合わせ・固定し
て多芯マイクロキャピラリと光導波回路を一体化した
後、前記多芯マイクロキャピラリに光ファイバを挿入す
ることを特徴とする。
入するための少なくとも1本以上が整列した第1のV溝
と、この第1のV溝の両端に第1のV溝の深さよりもわ
ずかに浅くした一対の第2のV溝を形成し、第2のV溝
にダミーファイバを整列させた後、第1及び第2のV溝
を覆う押さえ板で前記ダミーファイバを前記基板に向い
押さえ、前記基板と前記押さえ板と前記ダミーファイバ
で囲まれて形成された空間に接着剤を挿入して前記基板
と前記押さえ板と前記ダミーファイバを固定してなる多
芯マイクロキャピラリを用いて、光導波回路と光ファイ
バとを接続する方法であって、前記多芯マイクロキャピ
ラリと、光導波回路の接続端面とを位置合わせ・固定し
て多芯マイクロキャピラリと光導波回路を一体化した
後、前記多芯マイクロキャピラリに、先端が任意の角度
で細くなっている光ファイバを挿入することを特徴とす
る。
する。図1は本発明に係る多芯マイクロキャピラリを示
す断面図、図2はこのマイクロキャピラリを用いた接続
構成を示す。
ャピラリ13は、V溝基板14と押さえ板15とダミー
ファイバ18,19から構成される。V溝基板14の上
面には、8芯の第1のV溝14aと、このV溝14aの
両端に位置する第2のV溝である一対のダミーファイバ
用V溝16,17が形成されている。V溝14a,1
6,17を所定のピッチで±0.1μmの精度で加工す
ることは従来からの技術で可能である。
作成方法は次のとおりである。即ち、機械加工により角
度が60度の第1の8芯のV溝14aを加工し、その両
端に8芯V溝14aより深さが数μm浅い第2V溝であ
るダミーファイバ用V溝16,17を加工する。両端の
ダミーファイバ用V溝16,17に、通常使用されてい
る外径が125μmの裸ファイバ(ダミーファイバ)1
8,19を整列させて押さえ板15で覆う。V溝基板1
4と押さえ板15とダミーファイバ18,19の各部材
から形成される空間にUV接着剤21,22を充填し紫
外線を照射して3つの部材を一体化する。この結果、V
溝14aと押さえ板15から成る空間20は、両端に加
工した第2のV溝16,17の深さに応じて125μm
の裸ファイバが挿入可能な空間、即ち接続ファイバ挿入
口20となる。即ち、本発明では機械加工によるV溝1
4a,16,17の深さの絶対値は必要なく、第1の8
芯のV溝14aと第2の一対のV溝16,17の深さを
相対的に変えることで多芯(八芯)マイクロキャピラリ
13が作成できる。
V溝14aに対して第2のV溝16,17の深さを1.
5μm浅く加工して第2のV溝16,17に125μm
のダミーファイバ18,19を整列させると、第1のV
溝14aと押さえ板15から成る円の直径は126μm
となる。MTコネクタのファイバ挿入口径が126μm
であり、口径の精度としては充分である。ここで、機械
加工による相対的な深さの制御は0.1μmの精度が可
能である。また、機械加工ではV溝14a,16,17
の間隔が自由に設定できるので、どのようなピッチの光
導波回路にも対応できるマイクロキャピラリが簡単に作
製できる大きな利点がある。
ャピラリ13を光導波回路端面のコアと位置合わせした
後、接着固定する。図2が光導波回路部品の接続面に本
発明によるマイクロキャピラリ13が固定された図であ
る。
ロキャピラリ13の任意の2芯に光ファイバを挿入し押
さえ板10で押さえ、この光ファイバに光を入射して光
導波回路2と調芯する。調芯後、接続単面にUV接着剤
を滴下して紫外線を照射し固定する。この工程に先立っ
て、挿入した調芯用光ファイバは抜いておく。
る光導波回路2の反対から白色光をあてて接続端面上の
コア部が鮮明に分かるようにする。約8μm角のコアの
中心点とマイクロキャピラリ13の中心点を合わせてU
V接着剤を滴下し固定する。この作業は顕微鏡下で行
い、例えば十字のマーカを基準にして、コアとマイクロ
キャピラリ13の各中心点を合わせる。
ャピラリ13を一体化すれば、その後の任意の工程でキ
ャピラリ13に光ファイバを挿入することで低損失な接
続が簡単にできる。つまり、図2の例では、八芯テープ
ファイバ8を固定したファイバブロック24の接続用八
芯ファイバ23を、八芯マイクロキャピラリ13の接続
ファイバ挿入口20に挿入することにより、接続ができ
る。
光ファイバに先球ファイバを使用すれば、光導波回路2
の接続面が直角研磨であっても接続部の反射減衰量を大
きくすることができる。
る。
ついて説明する。第1実施例では、NC制御の機械によ
り5mm角のガラス基板に250μm間隔で角度が60
度の第1のV溝を8本加工した。加工プログラムでは第
1のV溝の深さを150μmとした。第1のV溝の両端
から250μm間隔の位置に一対の第2のV溝を加工し
た。第2のV溝の深さは、第1のV溝より1.5μm浅
い148.5μmとした。
法で測定した結果、第1のV溝の深さは153.3μ
m、第2のV溝の深さは151.8μm、その差は設計
値の1.5μmと一致した。
ーファイバを整列させ、その上をガラス製の押さえ板で
覆った。押さえ板15は、図3のように接続面と反対側
の端部を面取り加工し、また長さはV溝より短くするこ
とで後のファイバ挿入がしやすいようにした。
ーファイバで形成される空間で、ダミーファイバの外側
の空間に毛細管現象でUV接着剤を浸透させ、紫外線を
3分間照射した。次いで、接続端部を直角に研磨して八
芯マイクロキャピラリを作製した。
ピラリと、コア間隔が250μmピッチの1×8光導波
回路を接続した。接続損失を明確にするため、1芯の入
力側は従来の調芯法でファイバを完全に固定した。
ャピラリをセットした。次いで、マイクロキャピラリの
1ポートと8ポートにファイバを挿入し、各ファイバを
受光器にセットした。このような状態で入力ファイバに
光を入射し、2ポートの光量が最大となるように自動調
芯した。調芯後、調芯のために挿入したファイバを抜き
取って光導波回路とマイクロキャピラリの接続面にUV
接着剤を塗布し、次いで紫外線を2分間照射して両部品
の接続を完了した。
ャピラリが接続された1×8光導波回路を合計20個作
製した。各光導波回路のマイクロキャピラリに8本のフ
ァイバを挿入し、接続損失を測定した。尚、8本のファ
イバには通常使用されている八芯テープファイバを用い
た。また、光導波回路とファイバの接続面にはマッチン
グオイルを塗布した。この結果、接続部合計160箇所
の接続損失の平均は0.12dBと非常に低損失であっ
た。この結果は、本発明のマイクロキャピラリが高精度
で作製されていることを示すものである。また、反射減
衰量は40〜50dBの範囲であった。
明する。第2実施例では、第1のV溝は角度が60度の
V溝を250μm間隔で32本作製した。また、第2の
V溝は第1のV溝より2.5μm浅くした。その他は第
1実施例と同様な条件で32芯マイクロキャピラリを作
製した。このマイクロキャピラリを1×32光導波回路
に接続した。接続方法は第1実施例と同じである。接続
後、八芯テープファイバを4組み使用して32芯の接続
損失を測定した。この結果、32ポートの平均接続損失
は0.18dBと低損失な結果であった。
明する。第3実施例では、第1実施例と同じ八芯マイク
ロキャピラリを作製した。これを第1実施例と同じ方法
で、光導波回路の接続端面に調芯固定した。次いで、無
調芯接続には先端角度が50度、曲率半径が20度に加
工された先球ファイバを用いて行った。両接続面には屈
折率が整合したマッチングオイルを塗布した。この結
果、反射減衰量は8ポート全てのポートで50dB以上
であった。
を挿入するキャピラリを形成する第1のV溝と、このV
溝と深さが相対的に異なる第2のV溝を第1のV溝の両
側に形成し、第2のV溝にダミーファイバを整列させた
後、押さえ板で覆うことにより多芯マイクロキャピラリ
を作製することと、このマイクロキャピラリを任意の手
段で調芯して光導波回路の接続面に固定することを特徴
とした本発明によれば、非常に寸法精度が良い2芯以上
のマイクロキャピラリが作製できることや、キャピラリ
の間隔は光導波回路に合わせて自由に設定できる等の利
点がある。また、このような高精度なマイクロキャピラ
リを光導波回路に接続すれば、その後は無調芯で接続部
の光軸の軸ズレを最少に抑えることができ、従って再現
性良く接続損失の低減化が図られる。さらに、接続ファ
イバに先球ファイバを用いることにより、接続面が直角
であっても反射減衰量を大きくできる利点がある。
す断面図。
状態を示す斜視図。
図。
示す斜視図。
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上に、光ファイバを挿入するための
少なくとも1本以上が整列した第1のV溝と、この第1
のV溝の両端に第1のV溝の深さよりもわずかに浅くし
た一対の第2のV溝を形成し、第2のV溝にダミーファ
イバを整列させた後、第1及び第2のV溝を覆う押さえ
板で前記ダミーファイバを前記基板に向い押さえ、前記
基板と前記押さえ板と前記ダミーファイバで囲まれて形
成された空間に接着剤を挿入して前記基板と前記押さえ
板と前記ダミーファイバを固定してなることを特徴とす
る多芯マイクロキャピラリ。 - 【請求項2】 基板上に、光ファイバを挿入するための
少なくとも1本以上が整列した第1のV溝と、この第1
のV溝の両端に第1のV溝の深さよりもわずかに浅くし
た一対の第2のV溝を形成し、第2のV溝にダミーファ
イバを整列させた後、第1及び第2のV溝を覆う押さえ
板で前記ダミーファイバを前記基板に向い押さえ、前記
基板と前記押さえ板と前記ダミーファイバで囲まれて形
成された空間に接着剤を挿入して前記基板と前記押さえ
板と前記ダミーファイバを固定してなる多芯マイクロキ
ャピラリを用いて、光導波回路と光ファイバとを接続す
る方法であって、 前記多芯マイクロキャピラリと、光導波回路の接続端面
とを位置合わせ・固定して多芯マイクロキャピラリと光
導波回路を一体化した後、前記多芯マイクロキャピラリ
に光ファイバを挿入することを特徴とする光導波回路と
光ファイバとの接続方法。 - 【請求項3】 基板上に、光ファイバを挿入するための
少なくとも1本以上が整列した第1のV溝と、この第1
のV溝の両端に第1のV溝の深さよりもわずかに浅くし
た一対の第2のV溝を形成し、第2のV溝にダミーファ
イバを整列させた後、第1及び第2のV溝を覆う押さえ
板で前記ダミーファイバを前記基板に向い押さえ、前記
基板と前記押さえ板と前記ダミーファイバで囲まれて形
成された空間に接着剤を挿入して前記基板と前記押さえ
板と前記ダミーファイバを固定してなる多芯マイクロキ
ャピラリを用いて、光導波回路と光ファイバとを接続す
る方法であって、 前記多芯マイクロキャピラリと、光導波回路の接続端面
とを位置合わせ・固定して多芯マイクロキャピラリと光
導波回路を一体化した後、前記多芯マイクロキャピラリ
に、先端が任意の角度で細くなっている光ファイバを挿
入することを特徴とする光導波回路と光ファイバとの接
続方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24406095A JP3273490B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 多芯マイクロキャピラリとこれを用いた光導波回路と光ファイバとの接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24406095A JP3273490B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 多芯マイクロキャピラリとこれを用いた光導波回路と光ファイバとの接続方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0990171A JPH0990171A (ja) | 1997-04-04 |
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Family
ID=17113141
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JP24406095A Expired - Lifetime JP3273490B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 多芯マイクロキャピラリとこれを用いた光導波回路と光ファイバとの接続方法 |
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