JP3588392B2 - 光ファイバおよび光導波路を具える光部品 - Google Patents
光ファイバおよび光導波路を具える光部品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3588392B2 JP3588392B2 JP17578295A JP17578295A JP3588392B2 JP 3588392 B2 JP3588392 B2 JP 3588392B2 JP 17578295 A JP17578295 A JP 17578295A JP 17578295 A JP17578295 A JP 17578295A JP 3588392 B2 JP3588392 B2 JP 3588392B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical fiber
- optical waveguide
- adhesive
- adhesive layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は光ファイバの先端面と、光導波路の端面とを接着剤で固着した光部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上述したように光ファイバの先端面と光導波路の端面とを接着剤と固着した光部品は光通信や光計測などの多くの分野において用いられている。図1はこのように光ファイバの先端面と光導波路の側面とを固着して形成した光ファイバジャイロの位相変調器を示すものである。この位相変調器においては、1本の光ファイバ31の先端部を挟持して固定した光ファイバブロック32を光導波路基板33の一方の端面に固着している。この光導波路基板には光導波路34を形成し、この光導波路の途中に偏光子35を形成するとともにY分岐36によって二つに分岐し、それぞれの光導波路37の両側に位相変調用の電極38を形成している。光導波路基板33の他方の端面には2本の光ファイバ39, 40の先端部を挟持固定した光ファイバブロック41を固着している。このような光ファイバジャイロの位相変調器においては、光導波路基板33の両端面に光ファイバブロック32および41が接着により固着されている。
【0003】
このような光部品においては、光ファイバブロックと光導波路基板との機械的なアライメントが伝送損失に大きな影響を与えている。このため、光ファイバブロックおよび光導波路基板をそれぞれ治具に装填し、実際に光ビームを伝達させながら3次元的な位置の調整を行ってから接着剤によって両者を固着するようにしている。
しかしながら、このような位置の調整には誤差が混入し、伝送損失が起こる。例えば、光ファイバの光軸と光導波路の光軸とが、それらの接触面内でずれると、伝送損失に著しく大きくなる。このずれを極力小さくするための種々の提案がなされており、ある程度の成果が挙がっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバの光軸と光導波路の光軸との接着面でのずれをなくしても、これら光ファイバの先端面と光導波路の端面とが平行でないと伝送損失が現れる。そのため、光ファイバの先端面と光導波路の端面とを接着する場合、両者を平行と思われる状態に設定して固定した後、接着剤を供給し、紫外線を照射して接着することが行われている。しかしながら、製造機械のミクロなガタツキや製造機械の動作時の振動などに起因する機械的精度の限界のために平行からずれることがある。
このように光ファイバの先端面と光導波路の端面とが傾斜して接着されると、−40〜85℃の広い使用環境温度の変化によって伝送特性が大きく変動してしまう欠点がある。特に上述した光ファイバジャイロのように分岐部を持ち、その分岐比の変動を5%以内に保たねばならない場合には、影響が大きい。
【0005】
本発明の目的は、光ファイバと光導波路との接着面の傾斜による伝送損失を実用的な値以下とし、特に使用環境温度範囲における伝送損失の変動が少ない光ファイバと光導波路とを具える光部品を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光ファイバの先端面と光導波路の端面とを接着剤で固着した光部品において、光ファイバの光軸および光導波路の光軸の双方を含む平面で見て、前記接着剤と接する光ファイバの中心と前記接着剤と接する光導波路の中心とを結ぶ線分の長さが5μm 以上で10μm 以下となるように接着層を構成するとともに、光ファイバの前記中心と光導波路の前記中心とを結ぶ線分を含み、前記平面に垂直な分割面で分割される接着層の第1および第2の部分の体積の差が接着層全体の体積の1/2.5 以下となるように接着したことを特徴とするものである。ここで、前記接着層全体の体積に対する前記体積差の比を体積比という。したがって、本発明は、体積比が1/2.5 以下となるように接着したことを特徴とするものである。
【0007】
さらに、本発明は、光ファイバの先端面と光導波路の端面とを接着剤で固着した光部品において、光ファイバの光軸および光導波路の光軸を含む平面で見て、前記接着剤と接する光ファイバの中心と前記接着剤と接する光導波路の中心とを結ぶ線分の長さが5μm 以上で10μm 以下となるように接着層を構成するとともに、光ファイバの前記中心と光導波路の前記中心とを結ぶ線分で分割される接着層の第1および第2の部分の面積の差が接着層全体の面積の1/2.5 以下となるように接着したことを特徴とするものである。ここで、前記接着層全体の面積に対する前記面積差の比を面積比という。したがって、本発明は、面積比が1/2.5 以下となるように接着したことを特徴とするものである。
本発明による光部品の好適な実施例においては、前記接着剤としては、使用する波長領域での屈折率が1.4 〜1.5 で、線熱膨張係数が1 ×10−4〜1 ×10−6〔℃−1〕の接着剤を使用するのが好適である。
【0008】
【作用】
上述した本発明による光部品においては、光ファイバの光軸および光導波路の光軸を含む平面で見て、前記接着剤と接する光ファイバの中心と前記接着剤と接する光導波路の中心とを結ぶ線分の長さが5μm 以上で10μm 以下となるように接着層を構成するとともに、光ファイバの前記中心と光導波路の前記中心とを結ぶ線分を含み、前記平面に垂直な分割面で分割される接着層の第1および第2の部分の体積の差を接着層全体の体積の1/2.5 以下となるように接着するか、または光ファイバの前記中心と光導波路の前記中心とを結ぶ線分で分割される接着層の第1および第2の部分の面積の差が接着層全体の面積の1/2.5 以下となるように接着する。このような条件は理論的に導き出されたものではなく、多くの実験と解析によって初めて明らかとなったものである。接着剤と接する光ファイバの中心と前記接着剤と接する光導波路の中心とを結ぶ線分の長さが5μm 以上で10μm 以下となるように接着層を構成するとともに、光ファイバの中心と光導波路の中心とを結ぶ線分を含み、前記平面に垂直な分割面で分割される接着層の第1および第2の部分の体積の差を接着層全体の体積の1/2.5 以下となるように接着するか、または前記光ファイバの光軸および光導波路の光軸を含む平面において、光ファイバの中心と光導波路の中心とを結ぶ線分で分割される接着層の第1および第2の部分の面積の差が接着層全体の面積の1/2.5 以下となるように接着することによって、伝送損失そのものが小さくなるとともに−40〜85℃の広い使用環境温度範囲における伝送損失の変動もきわめて小さくなり、優れた光学特性を有する光部品を得ることができる。
【0009】
本発明において、接着剤と接する光ファイバの中心と前記接着剤と接する光導波路の中心とを結ぶ線分の長さを5μm よりも小さくすると、熱膨張率の異なる材質から作成された物品を接合する場合、熱膨張差に伴う応力が接着面に発生する。このとき、内部応力が大きくなり塑性変形領域またはそれに近い領域で変形する場合、長期の信頼性が低下することになる。また、光が広がっていないため、十分正確に( 例えば0.2 μm 程度の精度で) 光導波路と光ファイバとの位置合わせをする必要がある。また、前記線分の長さが15μm よりも長くなるように接着層を厚くすると、光の広がりが大きくなり、結合損失が許容できないほど大きくなるとともに接着層の不均一な硬化や大きな熱膨張係数の影響を受ける欠点がある。
【0010】
【実施例】
図2は本発明による光ファイバと光導波路とを具える光部品の一実施例の構成を示す断面図である。光ファイバ11は、コア12, クラッド13および保護被覆14を具えており、先端部分のクラッドおよび保護被覆を剥しコアのみを光学部材間に挟持して光ファイバブロック15を構成している。光ファイバ11のコア12の先端面が露出する光ファイバブロック15の端面は、光導波路16の端面に接着層17を介して固着されている。図面を明瞭とするために図2では断面表示のハッチングは省略してある。
図2は光ファイバ11の光軸と光導波路16の光軸18との双方を含む平面における断面を示すものである。本発明においては、接着層17と接する光ファイバ11の中心と接着層17と接する光導波路15の中心とを結ぶ線分19の長さDを5μm 以上で10μm 以下とする。また、この線分19を含み、図2の紙面に垂直な平面で接着層17を分割するものとする。説明の便宜上、この平面の上側の部分を上半部17U とし、下側を下半部17L とし、それぞれの体積をV1およびV2とする。
【0011】
実際の接着層17の形状は矩形ではないが、矩形に近い形状をしているので、ここでは接着剤の形状を矩形であると仮定する。したがって、上半部17U の体積 VU および下半部17L の体積 VL は図2に示す平面におけるそれぞれの半部の面積に比例するものとなる。ここで、図2の平面において、上半部17U の面積を SU とし、下半部17L の面積を SL とすると、本発明においては、これら上半部17U の面積 SU と下半部17L の面積 SL との差(ΔS = SU − SL )が、全体の面積(S = SU + SL )の1/2.5 以下となるようにすることによって上述した効果を達成することができる。すなわち、ΔS/S ≦1/2.5 となるように構成する。
【0012】
上述したように、接着層17の図2に示す平面における面積は線分19を含み図2の平面に垂直な平面で分割した部分の体積にほぼ比例するので、上述した面積の差ΔS は、接着層17の、線分19を含み図2の平面に垂直な平面で分割された2つの部分の体積の差ΔV にほぼ比例することになる。したがって、本発明においては、上述したように接着層17の線分19の長さDを5 μm 以上で10μm 以下とするとともに線分19を含み図2の平面に垂直な平面で分割された2つの部分の体積の差ΔV が、接着層17の全体の体積Vの1/2.5 以下となるように構成する。すなわち、ΔV/V ≦1/2.5 となるように構成する。
【0013】
このような条件を満足するように接着すると、光ファイバ11の先端面と光導波路16の端面との傾斜の影響は小さくなり、結合効率を高く保ったままで信頼性を向上することができる。多くの実験を行った結果、上述した本発明の条件を満足するように接着した場合には、図3の曲線Aで示すように伝送損失が小さくなるとともに−40〜85℃に亘る使用環境温度範囲における伝送損失の変動も非常に小さなものとなり、優れた特性を有する光部品が得られることが実験的に確認できた。なお、図3には従来の光部品の伝送損失特性も曲線Bで示した。これによると、或る温度での伝送損失は実用的な低い値となっているが、温度がこれから外れると伝送損失は急激に大きくなり、使用環境温度範囲での伝送損失の変動が大きいものである。
【0014】
上述したように本発明においては、光ファイバ11の光軸および光導波路16の光軸18を含む平面において、光ファイバの中心と光導波路の中心とを結ぶ線分19で分割される接着剤17の第1および第2の部分の面積の差ΔS を接着剤全体の面積S の1/2.5 以下となるように接着したものであるが、この条件は、光ファイバの先端面と光導波路の端面との間の線分19の長さDを長くすることによって達成されることになる。すなわち、この線分19の長さDを長くすることによって光ファイバ11の先端面が露出する光ファイバブロック15の端面と光導波路16の端面との傾斜角の影響が軽減されることになる。本発明の一実施例では、光ファイバ11の直径を2mm とするとき、光ファイバ11の先端面と光導波路16の端面との線分19の長さDを5 μm 以上とする。一方、この線分19の長さDを余り長くすると、接着層17での光の損失が増大してしまうので、10μm 以下とする。
【0015】
また、接着剤の特性も伝送特性に影響するが、接着剤としては、使用する波長、例えばレーザダイオードから放射される0.85μm の波長領域における屈折率が1.4 〜1.6 の範囲にあり、線熱膨張係数が1 ×10−4〜1 ×10−6 ℃−1〕の範囲にあるものを使用するのが好適である。
次に本発明による光部品および比較例の光部品の各種寸法および動作特性を下表に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
上述した表1において、本発明で規定する上半部17U および下半部17L の面積の差ΔS が全面積S(=SU +SL ) の1/2.5 以下の範囲を外れた場合には、温度特性や信頼性が不良となり、また上述した線分19の長さDが10μm を越える場合には、損失が大きくなることが確認された。以下、表1に示すサンプル1〜6の構成を表2に示す。
【0018】
【表2】
【0019】
サンプル1
このサンプル1では面積比ΔS/S を1/2.0 とし、線分19の長さDを3μm としたものである。このような条件のサンプルを2個製作した後に、挿入損失と2芯に別れる分岐比とを測定したところ、低温側で挿入損失が2dB および8.5dB だけ増加した。また、さらに挿入損失および分岐比は、温度変化に対してヒステリシスを示した。仕様として挿入損失の変動を±0.5dB 以下としたため、このサンプル1は使用不可能であると判断された。
【0020】
サンプル2
このサンプル2では、面積比ΔS/S を1/7.5 とし、線分19の長さDを3μm とした。このような条件のサンプルを2個作製した後に、挿入損失と2芯に別れる分岐比とを測定したところ、低温側で挿入損失が0.3dB および0.5dB だけ増加した。仕様として挿入損失の変動を±0.5dB 以下としたため、このサンプル2は使用可能である。しかし、このサンプルを−40 ℃〜+85 ℃の熱衝撃試験にかけ200 サイクル過ぎたところで再度温度特性を測定したところ、低温側の損失が1.3dB および1.1dB に増加する温度特性に変化していた。したがって、選別すれば使用可能な光部品を選べることがわかったが、実際の製品としての使用は難しいので、本発明では使用不能と判断された。
【0021】
サンプル3
このサンプル3では、面積比ΔS/S を1/5.8 とし、線分19の長さDを15μm とした。このような条件のサンプルを2個作製した後に、挿入損失と2芯に別れる分岐比とを測定したところ、高温側での挿入損失の増加は0.1dB および0.3dB と小さいものであった。しかし、室温での挿入損失は線分19の長さDが7μm 以下のものと比較して1dB 程度大きかったので、2個作製したサンプルはともに使用不能であると判定された。
【0022】
サンプル4
このサンプル4では、面積比ΔS/S を1/2.9 とし、線分19の長さDを5μm とした。このような条件のサンプルを2個作製した後に、挿入損失と2芯に別れる分岐比とを測定したところ、低温側で挿入損失が0.7dB だけ増加し、高温側で0.5dB だけ低下した。2個作製したサンプルはともに仕様範囲内であり、サンプル4は使用可能であると判定された。
【0023】
サンプル5
このサンプル5では、面積比ΔS/S を1/2.4 とし、線分19の長さDを5μm とした。作製後に、挿入損失と2芯に別れる分岐比とを測定したところ、低温側で挿入損失が4.5dB だけ増加した。さらに、この幾何学的条件下で硬化させる紫外線の照射手順を変更したところ、挿入損失の変動は−40 ℃〜+85 ℃の範囲で1dB となり、この条件で製作した光部品は使用不能であると判定された。
【0024】
サンプル6
このサンプル6では、面積比ΔS/S を1/3.2 とし、線分19の長さDを10μm とした。作製後に、挿入損失と2芯に別れる分岐比とを測定したところ、高温側で挿入損失が0.1dB だけ低下したものと0.2dB だけ増加したものができた。室温での挿入損失は線分19の長さDを7μm としたものに比べて0.5dB 程度しか大きくなかったので、製作した2個のサンプルは共に仕様範囲内であり、使用可能であると判定された。
【0025】
【発明の効果】
上述したように、本発明の光部品においては、光ファイバの先端面と光導波路の端面とを接着層で接合したものにおいて、光ファイバおよび光導波路の光軸を含む平面で見て、接着層と接する光ファイバの中心と接着層と接する光導波路の中心とを結ぶ線分の長さが5μm 以上で10μm 以下となるように接着層を構成するとともに、前記線分で接着層を二分した場合、これら2つの部分の面積の差を、接着層の全体の面積の1/2.5 以下とするか、または前記の線分を含み、光ファイバおよび光導波路の光軸を含む平面に垂直な分割面で分割される接着層の第1および第2の部分の体積の差が接着層全体の体積の1/2.5 以下となるように接着することにより、伝送損失を低減することができるとともに−40〜85℃と言った広い使用環境温度範囲において伝送損失の変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による光部品を使用するのに好適な光ファイバジャイロの位相変調器の構成を示す線図である。
【図2】図2は、本発明による光部品の接着層近傍の部分だけを取り出して示す断面図である。
【図3】図3は、本発明の光部品の伝送損失特性を従来のものと対比して示すグラフである。
【符号の説明】
11 光ファイバ、12 コア、13 クラッド、14 保護被覆、15 光ファイバブロック、16 光導波路、17 接着層、17U, 17L 接着層の上、下半部、18 光導波路の光軸
Claims (4)
- 光ファイバの先端面と光導波路の端面とを接着剤で固着した光部品において、光ファイバの光軸および光導波路の光軸の双方を含む平面で見て、前記接着剤と接する光ファイバの中心と前記接着剤と接する光導波路の中心とを結ぶ線分の長さが5μm 以上で10μm 以下となるように接着層を構成するとともに、光ファイバの前記中心と光導波路の前記中心とを結ぶ線分を含み、前記平面に垂直な分割面で分割される接着層の第1および第2の部分の体積の差が接着層全体の体積の1/2.5 以下となるように接着したことを特徴とする光ファイバおよび光導波路を具える光部品。
- 光ファイバの先端面と光導波路の端面とを接着剤で固着した光部品において、光ファイバの光軸および光導波路の光軸の双方を含む平面で見て、前記接着剤と接する光ファイバの中心と前記接着剤と接する光導波路の中心とを結ぶ線分の長さが5μm 以上で10μm 以下となるように接着層を構成するとともに、光ファイバの前記中心と光導波路の前記中心とを結ぶ線分で分割される接着層の第1および第2の部分の面積の差が接着層全体の面積の1/2.5 以下となるように接着したことを特徴とする光ファイバおよび光導波路を具える光部品。
- 前記接着剤を、使用する波長領域での屈折率が1.4 〜1.5 の接着剤としたことを特徴とする請求項1または2の何れかに記載の光部品。
- 前記接着剤の線熱膨張係数を1 ×10−4〜1 ×10−6〔℃−1〕の接着剤としたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の光部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17578295A JP3588392B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 光ファイバおよび光導波路を具える光部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17578295A JP3588392B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 光ファイバおよび光導波路を具える光部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0926523A JPH0926523A (ja) | 1997-01-28 |
JP3588392B2 true JP3588392B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=16002164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17578295A Expired - Lifetime JP3588392B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 光ファイバおよび光導波路を具える光部品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3588392B2 (ja) |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP17578295A patent/JP3588392B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0926523A (ja) | 1997-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2764141B2 (ja) | 導波路の接続方法 | |
US4431260A (en) | Method of fabrication of fiber optic coupler | |
US5513290A (en) | Coupling structure of optical fibers and optical waveguides | |
JPH1010362A (ja) | 受動的に調整されたファイバーを有する光集積回路 | |
KR20040015330A (ko) | 고전력 확장 광선 커넥터 및 그 고전력 확장 광선커넥터의 사용 방법과 제작 방법 | |
KR20010053567A (ko) | 광 도파관 제조방법 | |
US4398795A (en) | Fiber optic tap and method of fabrication | |
JPS60500031A (ja) | 連続的可変ファイバ光学遅延線 | |
US4976506A (en) | Methods for rugged attachment of fibers to integrated optics chips and product thereof | |
WO2021064916A1 (ja) | 光分岐回路作製方法及び光分岐回路作製装置 | |
WO2017195814A1 (ja) | 光導波路素子 | |
JP3588392B2 (ja) | 光ファイバおよび光導波路を具える光部品 | |
CN111801612B (zh) | 光学连接部件 | |
JP2002040290A (ja) | ファイバアレイ部品及びその製造方法 | |
CN113994245A (zh) | 具有未完成端面的光纤阵列单元 | |
JP3402007B2 (ja) | 光導波路デバイスの製造方法 | |
JPS58196521A (ja) | 光結合回路 | |
JPH05288963A (ja) | 導波路デバイス | |
JPS63178201A (ja) | 光学部品の固定方法 | |
WO2021106163A1 (ja) | 光ファイバアレイ | |
JP3140114B2 (ja) | 光固定減衰器 | |
JPH0425804A (ja) | 光学接続構造 | |
JPH02212805A (ja) | 光ファイバと導波路型光部品の結合固定方法 | |
US20040197041A1 (en) | Method to realize phase difference in cascaded coupler devices | |
JPH01134405A (ja) | 光ファイバカップラの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040720 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040813 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080820 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080820 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090820 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100820 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100820 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110820 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120820 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820 Year of fee payment: 9 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |