JP3318406B2 - 光導波路、光導波路と光ファイバの接続装置 - Google Patents
光導波路、光導波路と光ファイバの接続装置Info
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- JP3318406B2 JP3318406B2 JP25554393A JP25554393A JP3318406B2 JP 3318406 B2 JP3318406 B2 JP 3318406B2 JP 25554393 A JP25554393 A JP 25554393A JP 25554393 A JP25554393 A JP 25554393A JP 3318406 B2 JP3318406 B2 JP 3318406B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光デバイスと光入出力
の接続を行うための光導波路に関する。
の接続を行うための光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１は従来の一般的な光導波路と光フ
ァイバの接続構造を示したもので、光導波路のコア３と
光ファイバのコア６を直接突き合わせる方法を用いてい
た。
ァイバの接続構造を示したもので、光導波路のコア３と
光ファイバのコア６を直接突き合わせる方法を用いてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
接続方法を用いる場合、光導波路と光ファイバの光のス
ポットサイズは１０μｍ程度と小さく、低損失な接続を
行うためには高精度の位置合わせを必要とする。また、
２組以上の光導波路と光ファイバを接続する場合には図
１２のようなＶ溝基板１３に光ファイバ２を整列させた
ものを使用する。この時、接続による損失を小さくする
には、先に述べた高精度の位置合わせの他に、光ファイ
バ２のコア６と光導波路のコアの間隔を等しくし、さら
に間隔にばらつきがあってはいけない。よって、Ｖ溝１
４は精度の良いものが要求されるが、実際には作製が困
難で、また作製できても価格の高いものになってしま
う。また、光ファイバ２のクラッド８の大きさやクラッ
ド８の外形に対するコア６の同芯度やそのばらつき、さ
らには光ファイバ２のＶ溝１４への固定の際の浮き上が
り等によっても光ファイバ２のコア６の間隔にばらつき
が生じ接続損失を大きくし、またそれぞれの光導波路と
光ファイバの接続部で損失のばらつきが生じるという問
題点があった。
接続方法を用いる場合、光導波路と光ファイバの光のス
ポットサイズは１０μｍ程度と小さく、低損失な接続を
行うためには高精度の位置合わせを必要とする。また、
２組以上の光導波路と光ファイバを接続する場合には図
１２のようなＶ溝基板１３に光ファイバ２を整列させた
ものを使用する。この時、接続による損失を小さくする
には、先に述べた高精度の位置合わせの他に、光ファイ
バ２のコア６と光導波路のコアの間隔を等しくし、さら
に間隔にばらつきがあってはいけない。よって、Ｖ溝１
４は精度の良いものが要求されるが、実際には作製が困
難で、また作製できても価格の高いものになってしま
う。また、光ファイバ２のクラッド８の大きさやクラッ
ド８の外形に対するコア６の同芯度やそのばらつき、さ
らには光ファイバ２のＶ溝１４への固定の際の浮き上が
り等によっても光ファイバ２のコア６の間隔にばらつき
が生じ接続損失を大きくし、またそれぞれの光導波路と
光ファイバの接続部で損失のばらつきが生じるという問
題点があった。
【０００４】本発明はこのような課題を解決するため
に、光導波路と光デバイスの接続において、光導波路の
入出力部での光のスポットサイズを大きくすることによ
って、位置合わせの精度を緩くし、さらに低損失な接続
を行える光導波路を提供することを目的とする。
に、光導波路と光デバイスの接続において、光導波路の
入出力部での光のスポットサイズを大きくすることによ
って、位置合わせの精度を緩くし、さらに低損失な接続
を行える光導波路を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための第１の発明は、光導波路の入出力部において、
前記光導波路の伝搬用コアの断面積が入出力端面に行く
にしたがい徐々に小さくなるとともに、その端部に伝搬
用コアよりも断面積が大きくて屈折率が小さな１あるい
は複数の結合用コアを伝搬用コアの少なくとも上面及び
側面を囲むように形成したことを特徴とする光導波路で
ある。
るための第１の発明は、光導波路の入出力部において、
前記光導波路の伝搬用コアの断面積が入出力端面に行く
にしたがい徐々に小さくなるとともに、その端部に伝搬
用コアよりも断面積が大きくて屈折率が小さな１あるい
は複数の結合用コアを伝搬用コアの少なくとも上面及び
側面を囲むように形成したことを特徴とする光導波路で
ある。
【０００６】第２の発明は、光が伝搬する複数の伝搬用
コアが光導波路基板に整列形成された光導波路と、整列
された複数の光ファイバとが接続される光導波路と光フ
ァイバの接続装置において、前記光導波路の伝搬用コア
の断面積が入出力端面に行くにしたがい徐々に小さくな
るとともに、その端部に伝搬用コアよりも断面積が大き
くて屈折率が小さな１あるいは複数の結合用コアを伝搬
用コアの少なくとも上面及び側面を囲むように形成して
コア径が拡大されるとともに、前記光ファイバのコア径
が拡大されて、伝搬光がスポットサイズを拡大して入出
力される光導波路と光ファイバの接続装置である。
コアが光導波路基板に整列形成された光導波路と、整列
された複数の光ファイバとが接続される光導波路と光フ
ァイバの接続装置において、前記光導波路の伝搬用コア
の断面積が入出力端面に行くにしたがい徐々に小さくな
るとともに、その端部に伝搬用コアよりも断面積が大き
くて屈折率が小さな１あるいは複数の結合用コアを伝搬
用コアの少なくとも上面及び側面を囲むように形成して
コア径が拡大されるとともに、前記光ファイバのコア径
が拡大されて、伝搬光がスポットサイズを拡大して入出
力される光導波路と光ファイバの接続装置である。
【０００７】
【作用】本発明は、光導波路の入出力部での光のスポッ
トサイズを大きくすることによって、光デバイスとの位
置合わせの精度を緩くし、２つ以上の光導波路とそれら
の光導波路と接続を行う光デバイスを低損失に、また損
失のばらつきを少なく接続することが可能となる。
トサイズを大きくすることによって、光デバイスとの位
置合わせの精度を緩くし、２つ以上の光導波路とそれら
の光導波路と接続を行う光デバイスを低損失に、また損
失のばらつきを少なく接続することが可能となる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の第１参考例を示す斜視図で、
図２は第１参考例の光導波路内のコアを示す斜視図であ
る。光ファイバ２はコア６を拡大したものを用い、光導
波路基板１内のコア３も光導波路の入出力端面９に向か
うにしたがってコアが大きくなるように構成されてい
る。この光ファイバのコアの拡大部７はクラッド８より
も屈折率を高めるためにコア６にドープされている物質
を外部から熱することにより拡散させ、コア６を大きく
し、光ファイバの光のスポットサイズを拡大する。一
方、光導波路のコアの拡大部４は、光ファイバと同様に
コア３内のドープ物質を熱拡散することによって可能で
あった。また、石英系光導波路では光導波路の作製法と
して火炎堆積法が用いられるが、その際コアを形成する
石英系の原料微粒子の噴射量を調整することにより厚み
方向にコアの形状を変化させることができ、光導波路の
光のスポットサイズを拡大することができる。
図２は第１参考例の光導波路内のコアを示す斜視図であ
る。光ファイバ２はコア６を拡大したものを用い、光導
波路基板１内のコア３も光導波路の入出力端面９に向か
うにしたがってコアが大きくなるように構成されてい
る。この光ファイバのコアの拡大部７はクラッド８より
も屈折率を高めるためにコア６にドープされている物質
を外部から熱することにより拡散させ、コア６を大きく
し、光ファイバの光のスポットサイズを拡大する。一
方、光導波路のコアの拡大部４は、光ファイバと同様に
コア３内のドープ物質を熱拡散することによって可能で
あった。また、石英系光導波路では光導波路の作製法と
して火炎堆積法が用いられるが、その際コアを形成する
石英系の原料微粒子の噴射量を調整することにより厚み
方向にコアの形状を変化させることができ、光導波路の
光のスポットサイズを拡大することができる。
【０００９】また、図３は本発明の第２参考例を示す光
導波路内のコアの斜視図であり、図４は第２参考例の垂
直断面図である。光導波路の光のスポットサイズの拡大
を行う構造として、方向性結合器の形を用いたものであ
り、伝搬用コア１０を伝搬する光の等価屈折率と結合用
コア１１を伝搬する光の等価屈折率が等しくなるよう
に、クラッド５の屈折率のｎ０、伝搬用コア１０の屈折
率ｎ１に対し、結合用コア１１の屈折率ｎ２を選ぶ。そ
れによって各屈折率、コアの大きさとコア間の距離で決
定される結合長さＬにおいて、コアの大きい結合用コア
１１に入力された光はコアの小さい伝搬用コア１０に効
率よく移り、スポットサイズの変換が可能となる。
導波路内のコアの斜視図であり、図４は第２参考例の垂
直断面図である。光導波路の光のスポットサイズの拡大
を行う構造として、方向性結合器の形を用いたものであ
り、伝搬用コア１０を伝搬する光の等価屈折率と結合用
コア１１を伝搬する光の等価屈折率が等しくなるよう
に、クラッド５の屈折率のｎ０、伝搬用コア１０の屈折
率ｎ１に対し、結合用コア１１の屈折率ｎ２を選ぶ。そ
れによって各屈折率、コアの大きさとコア間の距離で決
定される結合長さＬにおいて、コアの大きい結合用コア
１１に入力された光はコアの小さい伝搬用コア１０に効
率よく移り、スポットサイズの変換が可能となる。
【００１０】しかし、第２参考例では伝搬用コア１０の
上面にのみ結合用コア１１が形成されているため接触面
積が小さく、結合用コア１１の側面から光が漏れやすき
損失が大きいものであった。
上面にのみ結合用コア１１が形成されているため接触面
積が小さく、結合用コア１１の側面から光が漏れやすき
損失が大きいものであった。
【００１１】そこで、本発明の第１実施例として図５に
示す斜視図のように、光導波路内のコアは伝搬用コア１
０と結合用コア１１からなり、伝搬用コア１０の上面、
側面を囲むように結合用コア１１が形成され、伝搬用コ
ア１０と結合用コア１１の中心がほぼ一致するように構
成されている。また、光導波路の光の入出力部において
光を伝搬させる伝搬用コア１０を囲む形でコアの断面積
が伝搬用コア１０より大きく、屈折率ｎ２がｎ０＜ｎ２
＜ｎ１となる結合用コア１１が形成されているため、コ
アの大きい結合用コア１１に入力された光はコアの小さ
い伝搬用コア１０に効率よく移り、スポットサイズの変
換を高効率に行うことができる。このように水平方向と
同じように垂直方向に関しても対称性を有する構造をと
ることにより、結合用コア１１に入力した光をより低損
失に伝搬用コア１０に移すことができる。
示す斜視図のように、光導波路内のコアは伝搬用コア１
０と結合用コア１１からなり、伝搬用コア１０の上面、
側面を囲むように結合用コア１１が形成され、伝搬用コ
ア１０と結合用コア１１の中心がほぼ一致するように構
成されている。また、光導波路の光の入出力部において
光を伝搬させる伝搬用コア１０を囲む形でコアの断面積
が伝搬用コア１０より大きく、屈折率ｎ２がｎ０＜ｎ２
＜ｎ１となる結合用コア１１が形成されているため、コ
アの大きい結合用コア１１に入力された光はコアの小さ
い伝搬用コア１０に効率よく移り、スポットサイズの変
換を高効率に行うことができる。このように水平方向と
同じように垂直方向に関しても対称性を有する構造をと
ることにより、結合用コア１１に入力した光をより低損
失に伝搬用コア１０に移すことができる。
【００１２】図６は光導波路と光ファイバのコアの位置
ずれに対する接続損失を示した図である。スポットサイ
ズを１０μｍから２０μｍに２倍に拡大した場合には、
ある損失値に対して２倍の位置ずれまで許される。ま
た、同じ位置ずれ量であれば、接続損失はより小さくな
る。
ずれに対する接続損失を示した図である。スポットサイ
ズを１０μｍから２０μｍに２倍に拡大した場合には、
ある損失値に対して２倍の位置ずれまで許される。ま
た、同じ位置ずれ量であれば、接続損失はより小さくな
る。
【００１３】図７は本発明の第２実施例の光導波路内の
コアの斜視図で、図８は第２実施例の（ａ）は垂直断面
図、（ｂ）は水平断面図で、いずれも伝搬用コア１０の
中心を含んだ断面図である。光導波路の光の入出力部に
おいて光を伝搬させる伝搬用コア１０を囲む形でコアの
断面積が伝搬用コア１０より大きく屈折率ｎ２がｎ０＜
ｎ２＜ｎ１となる結合用コア１１が形成され、さらにそ
の結合用コア１１を囲むように屈折率ｎ３の第２の結合
用コアがｎ０＜ｎ３＜ｎ２となるように形成される。ま
た、伝搬用コア１０と結合用コア１１が接している部分
では、伝搬用コア１０の断面積が入出力端面９に行くに
したがい徐々に小さくなり、また結合用コア１１と結合
用コア１２が接している部分でも同様に結合用コア１１
の断面積が徐々に小さくなる構造を持つ。以上のような
屈折率と構造を用いることにより、結合用コア１２に入
力された光は、徐々に光のスポットサイズを小さくしな
がら結合用コア１１を通り、伝搬用コア１０に移る。そ
の結果、損失を少なくスポットサイズを変換することが
できる。
コアの斜視図で、図８は第２実施例の（ａ）は垂直断面
図、（ｂ）は水平断面図で、いずれも伝搬用コア１０の
中心を含んだ断面図である。光導波路の光の入出力部に
おいて光を伝搬させる伝搬用コア１０を囲む形でコアの
断面積が伝搬用コア１０より大きく屈折率ｎ２がｎ０＜
ｎ２＜ｎ１となる結合用コア１１が形成され、さらにそ
の結合用コア１１を囲むように屈折率ｎ３の第２の結合
用コアがｎ０＜ｎ３＜ｎ２となるように形成される。ま
た、伝搬用コア１０と結合用コア１１が接している部分
では、伝搬用コア１０の断面積が入出力端面９に行くに
したがい徐々に小さくなり、また結合用コア１１と結合
用コア１２が接している部分でも同様に結合用コア１１
の断面積が徐々に小さくなる構造を持つ。以上のような
屈折率と構造を用いることにより、結合用コア１２に入
力された光は、徐々に光のスポットサイズを小さくしな
がら結合用コア１１を通り、伝搬用コア１０に移る。そ
の結果、損失を少なくスポットサイズを変換することが
できる。
【００１４】図９は本発明の第３実施例の光導波路内の
コアの斜視図である。第１、第２実施例においては、コ
アの厚さ方向の大きさは均一である構造としたが、図の
ように伝搬用コア１０の厚さも変化させてよい。例え
ば、火炎堆積法によって石英系光導波路を作製する場合
は、コアを形成する石英系の原料微粒子の噴射量を調整
することによって可能となる。
コアの斜視図である。第１、第２実施例においては、コ
アの厚さ方向の大きさは均一である構造としたが、図の
ように伝搬用コア１０の厚さも変化させてよい。例え
ば、火炎堆積法によって石英系光導波路を作製する場合
は、コアを形成する石英系の原料微粒子の噴射量を調整
することによって可能となる。
【００１５】図１０は本発明の第４実施例の光導波路内
のコアの斜視図である。図のように結合用コア１１の形
状も変化させることにより光の伝搬方向に対する断面の
屈折率分布が伝搬方向に対して連続的に変化する。それ
により光の等価屈折率も連続的に変化し、屈折率の不連
続な変化にともなう反射が起こりにくくなる。
のコアの斜視図である。図のように結合用コア１１の形
状も変化させることにより光の伝搬方向に対する断面の
屈折率分布が伝搬方向に対して連続的に変化する。それ
により光の等価屈折率も連続的に変化し、屈折率の不連
続な変化にともなう反射が起こりにくくなる。
【００１６】以上の第１、第３、第４実施例において結
合用コア１１は１つしか図示していないが、２つ以上あ
る構造とすることもできる。また、コアが徐々に小さく
なる構造では直線状に形状が変化しているが、徐々に小
さくなるのであれば曲線的に変化する構造とすることも
できる。
合用コア１１は１つしか図示していないが、２つ以上あ
る構造とすることもできる。また、コアが徐々に小さく
なる構造では直線状に形状が変化しているが、徐々に小
さくなるのであれば曲線的に変化する構造とすることも
できる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、光デバイスと接続
を行う光導波路の入出力部において、光導波路の光のス
ポットサイズを大きくするスポットサイズ変換部を設け
ることによって、光導波路と光デバイスの位置合わせの
精度を緩くし、２つ以上の光導波路とそれらの光導波路
と接続を行う光デバイスを低損失に、また損失のばらつ
きを少なく接続することが可能となる。
を行う光導波路の入出力部において、光導波路の光のス
ポットサイズを大きくするスポットサイズ変換部を設け
ることによって、光導波路と光デバイスの位置合わせの
精度を緩くし、２つ以上の光導波路とそれらの光導波路
と接続を行う光デバイスを低損失に、また損失のばらつ
きを少なく接続することが可能となる。
【図１】本発明の第１参考例の斜視図である。
【図２】本発明の第１参考例の光導波路内のコアの斜視
図である。
図である。
【図３】本発明の第２参考例の光導波路内のコアの斜視
図である。
図である。
【図４】本発明の第２参考例の垂直断面図である。
【図５】本発明の第１実施例の光導波路内のコアの斜視
図である。
図である。
【図６】光導波路と光ファイバのコアの位置ずれによる
接続損失を示した図である。
接続損失を示した図である。
【図７】本発明の第２実施例の光導波路内のコアの斜視
図である。
図である。
【図８】本発明の第２実施例に関し、（ａ）は垂直断面
図、（ｂ）は水平断面図である。
図、（ｂ）は水平断面図である。
【図９】本発明の第３実施例の光導波路内のコアの斜視
図である。
図である。
【図１０】本発明の第４実施例の光導波路内のコアの斜
視図である。
視図である。
【図１１】従来技術による光導波路と光ファイバの接続
構造図である。
構造図である。
【図１２】光ファイバの整列用Ｖ溝の入出力端面図であ
る。
る。
１ 光導波路基板 ２ 光ファイバ ３ 光導波路のコア ４ 光導波路のコアの拡大部 ５ 光導波路のクラッド ６ 光ファイバのコア ７ 光ファイバのコアの拡大部 ８ 光ファイバのクラッド ９ 光導波路の入出力端面 １０ 伝搬用コア １１、１２ 結合用コア １３ Ｖ溝基板 １４ Ｖ溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−195309（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−118504（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−15604（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−248514（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−283704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−80042（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−56810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−86306（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/30 G02B 6/122
Claims (2)
- 【請求項１】光導波路基板内に光を伝搬する伝搬用コア
が形成された光導波路において、前記光導波路の伝搬用
コアの断面積が入出力端面に行くにしたがい徐々に小さ
くなるとともに、その端部に伝搬用コアよりも断面積が
大きくて屈折率が小さな１あるいは複数の結合用コアを
伝搬用コアの少なくとも上面及び側面を囲むように形成
し、前記結合用コア端が光導波路の入出力部とされたこ
とを特徴とする光導波路。 - 【請求項２】光が伝搬する複数の伝搬用コアが光導波路
基板に整列形成された光導波路と、整列された複数の光
ファイバとが接続される光導波路と光ファイバの接続装
置において、前記光導波路の伝搬用コアの断面積が入出
力端面に行くにしたがい徐々に小さくなるとともに、そ
の端部に伝搬用コアよりも断面積が大きくて屈折率が小
さな１あるいは複数の結合用コアを伝搬用コアの少なく
とも上面及び側面を囲むように形成してコア径が拡大さ
れるとともに、前記光ファイバのコア径が拡大されて、
伝搬光がスポットサイズを拡大して入出力されることを
特徴とする光導波路と光ファイバの接続装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25554393A JP3318406B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 光導波路、光導波路と光ファイバの接続装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25554393A JP3318406B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 光導波路、光導波路と光ファイバの接続装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110415A JPH07110415A (ja) | 1995-04-25 |
| JP3318406B2 true JP3318406B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=17280194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25554393A Expired - Lifetime JP3318406B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 光導波路、光導波路と光ファイバの接続装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318406B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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