JP3670654B2 - 光回路部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光回路部品に関し、より詳細には、その入出力光ファイバの配線領域を小さくできるように改善を図った光回路部品に関するものである。
【０００２】
近年、各国で実用導入を目指した光通信システムの検討が進められている。これらのシステムに用いられている光回路部品の一つに、光導波路で形成された導波型光回路部品が知られている。導波型光回路部品は、基板上に光導波路にて光回路を形成した光回路素子と、前記光回路の入出力導波路に接続された光ファイバとから構成される。光ファイバは、光回路素子の入出力としてだけでなく、光回路部品間を接続する光配線としての役割を果たす。この光配線に伴う光損失を最小限にするには、曲げ半径を約３０ｍｍ以上にする必要があり、このため装置内に光配線領域を所定の値以上の面積を確保する必要がある。それゆえ、装置内の光配線領域を減らすことは、装置の小型化、言い換えると、光部品の実装高密度を上げることにつながる。
【０００３】
【従来の技術】
近年のマルチメディアの進展により、画像情報等の種々の大容量データを高速、かつ、双方向伝送できる通信システムの開発が切望されており、光通信を利用した実用的なシステムの研究開発が各国で急速に進められている。それに伴い、種々の光部品開発が、最近盛んになっている。
【０００４】
光部品には、レンズやミラー等を組み合わせたバルク型、光ファイバの融着等により形成する光ファイバ型、および、光導波路により形成する導波型がある。導波型は、薄膜作製技術とＬＳＩの加工技術を組み合わせて作製され、光回路パラメータを高精度かつ任意に設定できることから、バルク型や光ファイバ型に比較して、高い集積度と高度な機能が実現でき、量産に適している。
【０００５】
また、光部品間の接続には、配線として光ファイバが用いられており、導波型光回路素子（以下、光回路素子）の光入出力として光ファイバを用いることは不可欠である。
【０００６】
図１０は、従来の光回路素子の構成図で、この光回路は、アレー導波路回折格子と呼ばれる光回路である。アレー導波路回折格子（光回路素子）１０００は、入力光導波路１００１、出力光導波路１００２、光導波路アレー１００３、スラブ導波路１００４にて構成され、基板１００５上に形成されている。入力光導波路１００１と出力光導波路１００２は、それぞれ反対側の端面に配置されている。
【０００７】
図１１は、アレー導波路回折格子１１００に入出力光ファイバ等を接続してモジュール化した光回路部品の構成図である。アレー導波路回折格子１１００の入力光導波路１１０１上に、ガラス板１１０６を貼り付け、その端面に多心光ファイバ１１０３とファイバ固定用ブロック１１０４で構成した光ファイバ部品１１０５を接続した。同様に、出力光導波路１１０２上に、ガラス板１１１０を貼り付け、その端面に多心光ファイバ１１０７とファイバ固定用ブロック１１０８で構成した光ファイバ部品１１０９を接続した。
【０００８】
アレー導波路回折格子１１００は、温度を一定にして動作させるため、光回路素子を、熱伝導性基板１１１１を介してペルチェ素子１１１２に接着固定している。温度制御は、熱伝導性基板１１１１の温度をサーミスタ１１１３にて測定し、ペルチェ素子１１１２の電流を調整することで行う。
【０００９】
図１２は、アレー導波路回折格子をモジュール化した光回路部品をボード上に搭載した図である。光回路部品１２００の入力光ファイバ１２０１と出力光ファイバ１２０２を、光コネクタ１２０３を介してボードの光インターフェースとなる光コネクタアダプタ１２０４に接続した。光ファイバ１２０１の端子はボード１２０５上で大きく曲げられて、光ファイバコネクタ１２０３に導かれる。この場合の曲げ半径は、曲げによる損失を無視できる程度に大きくする必要がある。曲げ半径は、使用するファイバにもよるが、標準的には３０ｎｍ以上が必要である。
【００１０】
なお、本発明に関連する従来技術を開示したものとして、以下のような特許文献1〜３のものがある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−１０７４２４号公報
【特許文献２】
特開平８−１８４７２０号公報
【特許文献３】
特開平８−３３４６４８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１２のように、光入出力がボード１２０５の同一端面に配置される場合、前記の従来技術では、光回路部品の入力光ファイバ１２０１および出力光ファイバ１２０２を同じ方向になるように配線するための領域が必要であった。それゆえ、小型の光回路部品においても、この光ファイバ配線領域のために、ボードの小型化、あるいは、部品を高密度に実装することが難しく、すなわち、装置の小型化ができない問題があった。また、光回路素子と光ファイバを接続する際に入力側と出力側を別々に行い、また、ボード内配線でも入力側と出力側で別々に行うために、部品数や工数が増え、コストを増加させていた。さらに、光回路素子への光ファイバ接続の際に、入出力導波路と入出力光ファイバの光軸が若干ずれることがあり、入力側光ファイバから入射した光信号の一部が迷光として、光回路素子内を伝搬後、別の出力光ファイバに結合してクロストークとなることがあり、光回路部品の性能を劣化させ、歩留りを落とすことがあった。特に、４０ｄＢ以上の高いクロストークを有する光回路素子や、入出力導波路が同一直線上の対向した位置に配置された光回路素子で生じていた。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光回路部品のボード内の光ファイバ配線領域とその配線工数の削減と、光回路素子への光ファイバの接続部品数とその工数の削減と、モジュール化による光回路部品性能劣化の抑制とを実現できる光回路部品を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、光導波路で構成された光回路と、該光回路に接続された入出力光導波路とが平面基板上に設けられており、該入出力光導波路に光を入出力する入出力光ファイバとを設けてなる光回路部品において、前記光回路がＡＷＧであり、該ＡＷＧの少なくとも１つのスラブ導波路に調心用光導波路が接続されており、該調心用光導波路は前記平面基板上に設けられており、前記入出力光ファイバと前記入出力光導波路の端部とを接続するファイバ固定用ブロックを少なくとも１つ備え、少なくとも１つの前記調心用光導波路の端部が、前記入出力光導波路の端部とは、前記平面基板の異なる端面に配置されており、前記光回路の途中に設けられた曲げによって前記入出力光導波路が前記平面基板の同一の端面に配置され、該端面に前記入出力光ファイバが接続されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記調心用光導波路が、前記ＡＷＧの２つのスラブ導波路にそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、一方の前記スラブ導波路に接続された前記調心用光導波路の他の端部と、他方の前記スラブ導波路に接続された前記調心用光導波路の他の端部とが、前記平面基板の対向する端面にそれぞれ配置されていることを特徴とする。
【００２６】
上述したように、本発明は、以下の光回路素子の構成、部品構成、測定装置構成、部品製造方法を用いたことを主要な特徴とするものである。
【００２７】
（ｉ） 光回路素子の構成において、光回路の入力光導波路と出力光導波路を同一端面に配置する。
【００２８】
（ii） 光回路を構成する光導波路の比屈折率差を入出力光ファイバよりも大きく設定する。
【００２９】
（iii ） 光回路素子の構成において、光回路と光ファイバ部品の接続に用いる調心用光導波路を設け、その入出力端面の一方を、光回路の入出力導波路の少なくとも一方と同一端面に配置し、他方を別の端面に配置する。
【００３０】
（iv） 光回路素子の構成において、あらかじめ回路内に調心用光導波路を設け、その入力導波路と出力導波路は異なる端面に配置する。
【００３１】
（ｖ） 測定装置構成において、光回路へ光を入力するための光ファイバと光回路素子からの光出力を受けるための光ファイバとを個別に保持して移動する装置を、光回路素子の入出力光導波路を有するほぼ同一端面側に配置する。
【００３２】
（vi） 部品構成において、上記の光回路素子に光ファイバ部品を接続した光回路部品である。
【００３３】
（vii） 部品作製方法は、接続の際に、接続用光回路に光を導波して光ファイバ部品と調心を行い、必要に応じて、第１の光回路に光を導波して調心を行う。
【００３４】
本発明は、光回路の入出力光導波路を同一端面に配置することにより、入出力光ファイバを光回路部品の同一方向に配置することができ、ボードや装置内での光ファイバ配線領域を削減でき、装置の小型が図れる。また、入力光導波路と出力光導波路を同一端面に隣接して配置すると、入力ファバと出力ファイバを一つの筐体内に収容した光ファイバ部品で光回路素子に接続もでき、部品数およびその工数を、従来のおおよそ半分にできる。また、入力光ファイバと出力光ファイバが対向しないので、接続時の入出力光ファイバと入出力光導波路の光軸ずれによる光回路部品性能劣化を防ぐことができ、歩留りを上げられる。さらに、光導波路部の屈折率差を高くすれば曲げ半径を小さくできるので、光回路内の狭い領域で光路を変えることが可能である。
【００３５】
この光部品を、効率よく評価・作製するために、鋭意検討を行い、本発明の光回路素子の構成の他に調心用光導波路構成、接続用光回路構成、光回路測定装置構成、光ファイバ部品の接続方法を見出した。これらには以下の作用がある。
【００３６】
本発明の光回路素子への光ファイバ部品接続において、従来のように接続する光回路に直接光を導波して調心する方法は、可能であるが、光回路素子に、本発明の接続に用いる調心用光回路を配置することで、従来の接続手順を利用した調心、接続ができ、１接続点あたりの接続効率をほぼ従来程度にできる。特に、入出力光導波路のなす角が０度である入出力導波路を同一端面に配置した構成では、入出力を同一の光ファイバ部品で一括して接続できる利点があるが、調心動作で入力と出力が同時に動いてしまうのに対し、本発明の構成をとることで、効率良く調心接続が行える。
【００３７】
本発明における調心用導波路は、入力導波路と出力導波路が異なる端面に配置されるため、従来の光回路素子評価装置を用いて、素子自身の良・不良の検査のための調心用導波路として用いることができる。
【００３８】
調心用光導波路を用いた素子評価は、性能を簡便に把握するのには適しており、素子段階での不良品の抽出に適している。ただし、スプリッタのように、この調心用光導波路を設けることが難しい光回路素子や、使用が厳しく、調心用光導波路だけでは性能を判断できない場合、全入出力で特性を測定する必要がある。従来の光入出力が対向した光回路素子の測定装置での測定は、できず、本発明の測定装置構成により、測定ができ、従来と同様の評価を行うことができる。
【００３９】
以上のような構成により、本発明は、従来と比較して小型で低コストな装置を製造するための光回路部品を提供することが可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の光回路素子（光回路部品）の実施例１を示す図である。
光回路は、入力光導波路１０１、出力光導波路１０２、光導波路アレー１０３、スラブ導波路１０４、第１の調心用光導波路１０５、第２の調心用光導波路１０６、および測定補助用光導波路１０７を、基板１０８上に形成したアレー導波路回折格子１００である。本光回路部品は、前述の図１０に示した従来のアレー導波路回折格子１０００の入力光導波路１００１と出力光導波路１００２を光回路素子の同一端面側に配置した構成である。
【００４１】
調心用光導波路として、アレー導波路回折格子の一部端子を用いるため、一端を入出力導波路が配置される端面と隣接する端面に配置している。また、アレー導波路回折格子１００は急峻な波長選択性を持つため、調心時の光源の波長によっては、微弱な光しか出力せず、調心が困難となることがある。それゆえ、測定補助用光導波路１０７を入力光導波路１０１の隣接位置に設けた。
【００４２】
アレー導波路回折格子１００は、基板１０８にシリコン基板を用い、シリコン基板上に石英系光導波路にて作製した。石英系光導波路は、火炎堆積法を用いてシリコン基板上に下部クラッド層とコア層からなる石英系光導波路膜を形成し、コア層をＬＳＩのフォトリソグラフ技術と反応性イオンエッチング技術にて加工し、リッジ状のコアを形成した後、再び、火炎堆積法を用いて上部クラッド層となる石英系ガラス層を形成して作製した。
【００４３】
コアとクラッドの比屈折率差は、０．７５％であり、スラブ導波路１０４を除く光導波路のコア系は６μｍ×６μｍ矩形形状の単一モード光導波路である。この比屈折率差の導波路では、損失が無視できる許容曲げ半径は５ｍｍであり、曲げに要する面積は小さい。すなわち、入出力導波路を同一端面に揃えるのに大きな面積を要しない。
【００４４】
入出力ファイバの接続に先立ち、光回路素子の特性の良・不良を検査した。これには、上記の調心用光導波路１０５，１０６を用いることができる。
光回路素子１００の特性測定は、第１の調心用光導波路１０５と第２の調心用光導波路１０６間を従来の測定装置で測定した後、さらに詳細に測定するために、図２に示す本発明の構成である入出力光ファイバと入出力光導波路を突き合わせる（バッティングする）測定装置で行った。
【００４５】
本装置は、第１の光ファイバ２０１と、それを保持する第１の光ファイバ保持治具２０２と、それらを所望の位置に移動する第１の光ファイバ移動装置２０３と、第２の光ファイバ２０４と、それを保持する第２の光ファイバ保持治具２０５と、それらを所望の位置に移動する第２の光ファイバ移動装置２０６と、光回路素子２０７を保持するための光回路素子保持台２０８と、第１の光ファイバ２０１に接続した光源２０９と、第２の光ファイバ２０４に接続した光検出器２１０と、光検出器２１０の光強度から第１の光ファイバ移動装置２０３と第２の光ファイバ移動装置２０６を制御する制御装置２１１とで、構成する。
【００４６】
この構成で光導波路への光ファイバ突き合わせは可能であるが、より簡単に、迅速に行うため、および従来の入出力構成を有する光回路素子を測定できるように、第３の光ファイバ２１２と、第３の光ファイバ保持治具２１３と、第３の光ファイバ移動装置２１４と、第２の光検出器２１５を組み込んでいる。第３の光ファイバ移動装置２１４は、第２の光検出器２１５の光強度により制御装置２１１にて制御される。
【００４７】
第１の単一モードの光ファイバ２０１は、光源２０９からの光信号を、アレー導波路回折格子２０７の入力光導波路２１６に入射する。第２の単一モードの光ファイバ２０４は、アレー導波路回折格子２０７の出力光導波路２１７からの出力信号を光検出器２１０に入力するためのものである。本装置の光回路素子保持台２０８は、ペルチェ素子等を含み、光回路素子の温度制御ができる構成となっている。
【００４８】
光回路素子保持台２０８は、斜線に示す部分が０．５ｍｍ程度高い段部となっており、光回路素子２０７の直交する縁を段部に当てるように支持台上に固定することで、導波路の位置を数μｍ程度の精度で決めることができる。それゆえ、光ファイバを所望の光導波路端に数μｍ程度の精度で移動できる。
【００４９】
本構成に含まれていないが、多チャンネル光スイッチを介して、光源２０９、第１の光検出器２１０と、第１の光ファイバ２０１、第２の光ファイバ２０４、および第３の光ファイバ２１２との接続を切り替えれば、それぞれの光ファイバを適宜入力用、出力用とに切り替えることができる。
【００５０】
本実施例では、次の手順で光導波路と光ファイバの突き合わせを行った。
手順１． 第１の光ファイバ２０１および第３の光ファイバ２１２を測定補助用光導波路２１８に突き合わせる。
【００５１】
手順２． 第１の光ファイバ２０１および第３の光ファイバ２１２を調心する。
【００５２】
手順３． 第１の光ファイバ２０１を突き合わせる入力光導波路２１６まで移動する。
【００５３】
手順４． 第２の光ファイバ２０４を突き合わせる出力光導波路２１７まで移動する。
【００５４】
手順５． 第１の光ファイバ２０１および第２の光ファイバ２０４を調心する。
【００５５】
手順６． 特性測定後、手順３〜手順５を繰り返す。
【００５６】
手順１と４では、光回路素子２０７を先に述べたように光回路素子保持台２０８に固定することで、光導波路の位置が精度良く決められるので、光導波路と光ファイバの位置ずれは数μｍ以下となる。
【００５７】
手順２では、光源２０９と第２の光検出器２１５を用いて、光ファイバの位置と光強度を制御装置２１１にて測定し、光強度が最大となる位置へ光ファイバを自動的に移動する。これにより、光導波路と光ファイバは、ほぼ０．１μｍ以下の位置ずれで突き合わさる。この精度は、光ファイバ移動装置の機械精度で主に決まるので、機械精度が上がれば、さらに正確に合わせることができる。
【００５８】
手順３では、手順２での導波路の位置を基準にできるので、光導波路と光ファイバの位置ずれは１μｍ以下となる。
【００５９】
手順４では、光導波路と光ファイバの位置ずれは数μｍ以下となる。この状態では、第１の光ファイバ２０１と入力導波路２１６の位置ずれ損失と、第２の光ファイバ２０４と出力導波路２１７での位置ずれ損失は、合計で１ｄＢ程度である。それゆえ、光源２０９の光周波数を調整して、第１の光検出器２１０での光強度が最大となるようにする。
【００６０】
次に、手順５にて、手順２と同様に光導波路と光ファイバの位置ずれをほぼ０．１μｍ以下にできる。この後、アレー導波路回折格子２００の特性は、光源２０９の光波長を掃引しながら、第１の光検出器２１０にて光強度を測定した。全入出力の組について以上の測定を繰り返し、光回路素子２０７の全入出力での光学特性を測定した。作製した光回路素子２０７は、透過域での損失は、２．５ｄＢ以下であり、隣接チャネルクロストークは、３０ｄＢ以上と良好な特性であった。本装置構成により、これまでの装置構成ではできなかった本発明の光回路素子光学特性を高精度に測定できた。光回路素子２０７の特性確認後、光ファイバ接続を行った。光ファイバには、比屈折率差が０．３％の１．３μｍ零分散ファイバを用いた。
【００６１】
図３は、アレー導波路回折格子に、光ファイバ部品を接続した光回路部品を示す図である。光回路素子３００の入出力導波路側の上面にガラス板３０５を貼り付け、多心光ファイバ３０６とファイバ固定用ブロック３０７で構成される入力導波路用光ファイバ部品３０８を入力導波路３０１に接続し、多心光ファイバ３０９とファイバ固定用ブロック３１０で構成される出力導波路用光ファイバ部品３１１を出力導波路３０２に接続したものである。なお、光回路としては、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating；アレイド・ウエイブガイド・グレーティング）を用いることができる。
【００６２】
本実施例では、多心ファイバアレーに８心のリボンファイバを用いた。この光部品を作製するために、始めに、光回路素子３００に、ガラス板３０５を貼り付けた後、入出力導波路端面の研磨を行った。次に、光ファイバ部品３０８を入力光導波路３０１に接続するために、単心の光ファイバにて、調心用の光を第２の調心用光導波路３０４に入射した。光ファイバと第２の調心用光導波路３０４との調心には、第１の調心用導波路３０３を用いて行った。
【００６３】
次に、入力光導波路用光ファイバ部品３０８を、光回路素子３００の基板に平行、垂直、回転の３方向に対して調心した。調心は、入力導波路３０１からの光強度が最大となるように行った。光ファイバ部品３０８の接続固定を行った後、出力導波路３０２と光ファイバ部品３１１を接続するために、光ファイバ部品３０８の光ファイバより光を入力して、出力光導波路３０２と光ファイバ部品３１１の調心を行った後、接続固定を行った。
【００６４】
図３では省略したが、図１１の従来のモジュール構成と同様に、光回路素子３００の温度を一定にして動作させるため、光回路素子を熱伝導性基板とペルチェ素子を熱伝導性ペーストにて接着固定し、サーミスタを熱伝導性基板に固定していた。
【００６５】
図４は、アレー導波路回折格子をモジュール化した光回路部品をボードに搭載した図である。ボードサイズは、図１２のボード１２０５と同じである。光回路部品４００の光ファイバ４０１を、光コネクタ４０２を介してボードの光インターフェースとなる光コネクタアダプタ４０３に接続した。図１２の従来の光回路部品では、ボード内に１個した搭載できなかったが、本実施例では、２個搭載できる。本発明の構成により、光ファイバの配線領域を削減できた効果である。
【００６６】
また、従来は、図１の光回路素子１００のクロストークが４５ｄＢ以上となる光周波数領域でも、図３の光ファイバ部品を接続した光回路部品では、３０ｄＢ以下となることがあったが、本実施例では、光回路素子とほぼ同様の性能が維持された。本発明の構成により光ファイバと光導波路の位置ずれによる迷光の影響を回避でき、光回路部品の歩留りを改善できた。
【００６７】
（実施例２）
図５は、本発明の実施例２を示す図で、光回路素子として、１×１６光スイッチ５００を用いている。１×１６光スイッチは、１本の入力光導波路５０１、１６本の出力光導波路５０２、１５個の光スイッチエレメント５０３、および光スイッチエレメント間を、光導波路５０４で接続した構成である。
【００６８】
本実施例では、入出力光ファイバの接続時の調心に用いるために、１×２のスプリッタ型の調心用光導波路５０５を１×１６光スイッチを挟むように設け、２つの分岐端は、出力光導波路５０２の内の隣接光導波路間の中間に配置した。入出力光導波路の隣接光導波路間隔は、２５０μｍとし、調心用光導波路５０５の２分岐側光導波路は、光回路素子端面で、隣接する出力光導波路５０２から１２５μｍの位置に配置した。
【００６９】
図６は、光スイッチエレメントの構成を示す図である。
２本の光導波路６０１を用い、２本の光導波路間隔を３μｍまで近接した２つの方向性結合器６０２と、その間の一方の光導波路上にヒーター６０３を装荷したマッハ・ツェンダ干渉計型光スイッチである。図５の１×１６光スイッチ５００は、光導波路を実施例１と同様に作製した後、図６のヒーター６０３をＴａＮの蒸着・加工により形成した。実施例１と同様に、コアとクラッドの比屈折率差は０．７５％、コア径６μｍ×６μｍの単一モード光導波路である。
【００７０】
本実施例では、図２に示す装置において光回路素子保持台２０８を移動させる光回路素子保持台移動装置７０２を加えた構成により光回路素子の検査を行った。光回路素子保持台移動装置７０２は、図２の制御装置２１１と接続した。
【００７１】
光回路素子７０３は、１×１６光スイッチ７０４を２回路アレー状に配置し、測定後、切断し、１回路ずつ使用した。測定方法は、実施例１と同様の手順で行った。図２の測定補助用光導波路２１８の替わりに、図７に示す調心用光導波路７０５を用いた。１回路測定後、光回路素子保持台移動装置７０２にて、光回路素子チップ７０３を移動し、２回路目の測定を行った。２回路とも、損失は、２ｄＢ以下、消光比は３０ｄＢ以上と良好な特性を有していた。光回路素子特性を確認した後、光ファイバの接続を行った。
【００７２】
図８は、１×１６光スイッチに、光スイッチ部品を接続した光回路部品を示す図で、光回路素子８００の入出力導波路側の上面にガラス板８０３を貼り付け、１７心の多心光ファイバ８０４とファイバ固定用ブロック８０５で構成される光ファイバ部品８０６を入出力導波路８０２に接続したものである。なお、光回路としては、熱光学効果を利用した光スイッチ（ＴＯＳＷ；Thermal Optical Switch）を用いることができる。
【００７３】
この光部品を作製するために、始めに、光回路素子８００に、ガラス板８０３を貼り付けた後、入出力導波路８０２の端面研磨を行った。次に、調心用光導波路８０１を用いて、光ファイバ部品８０６を、光回路素子８００の基板に平行、垂直、回転の３方向に対して調心する。調心は、調心用光導波路８０１での光強度が最大となるように行った。
【００７４】
その後、光ファイバ部品８０６を１２５μｍ移動して接続固定を行った。光回路素子８００は、光ファイバ部品８０６の水平移動方向と平行になるように固定しているので、接続前に光回路自体と調心を行わなくても、入出力光導波路８０２と光ファイバ部品８０６の光ファイバとの位置ずれはほとんどない。接続に伴う損失増加は、０．１ｄＢ以下であった。
【００７５】
このように光回路の入出力導波路間に調心用光導波路を配置すると、光回路で再度調心することなく接続を低損失で行え、光ファイバ部品接続工程の時間を短縮できる。ただし、０．１ｄＢの損失を考慮しなければならない光回路部品においては、本実施例のように調心用光導波路が光回路と交差することは望ましくなく、光回路での調心を行う方が望ましい。その場合、光回路構成、光ファイバ部品の接続方法を次の第３の実施例のようにすれば良い。光ファイバ部品接続後のクロストークは、光回路素子と同じであり、これまでの入出力光ファイバが対向した構成で生じることがあった迷光によりクロストーク劣化は観測されなかった。
【００７６】
従来は、図１１に示すように、入出力光ファイバを固定する工程が少なくとも２回以上必要であったが、本実施例では、１回のみの接続が可能となり、光ファイバ部品、およびその製造工程を半減できた。
【００７７】
（実施例３）
図９は、本発明の実施例３を示す図である。本実施例の光回路部品は、１×８スプリッタ９０１を３回路分アレー状に配置し、調心用光導波路９０２を設けた１×８スプリッタアレー９００に、実施例１，２と同様にガラス板９０３を貼り付け、２７心の多心光ファイバ９０４とファイバ固定用ブロック９０５とにより構成した光ファイバ部品９０６を接続したものである。
【００７８】
光回路素子９００の光学特性測定は、図２の装置を用いて行った。損失は、１０．２ｄＢ以下と良好な値であった。光回路素子の特性を確認した後、光ファイバの接続を行った。実施例１，２と同様に、図９の光回路部品を作製するために、始めに、光回路素子９００に、ガラス板９０３を貼り付けた後、端面研磨を行う。次に、調心用光導波路９０２を用いて、光ファイバ部品９０６を、光回路素子９００の基板に平行、垂直、回転の３方向に対して調心する。調心は、調心用光導波路９０２での光強度が最大となるように行った。その後、１×８スプリッター９０１に光ファイバ部品９０６を移動し、光回路で再度調心を行い、接続固定を行った。接続に伴う損失増加は、０．０５ｄＢ以下であった。
【００７９】
上述した実施例では、光回路素子の形状が長方形の一辺に入出力光導波路を配置したが、これに限定されるものでなく、例えば、光回路素子の形状が円弧、多角形等でも可能で、各々の入出力ファイバのなす角が９０度以下であれば同様な効果が得られる。
【００８０】
また、光導波路に石英系光導波路を用いたが、これに限定されるものでなく、例えば、多成分ガラス光導波路、ＬｉＮｂＯ３光導波路、半導体光導波路、プラスチック光導波路等を適用できる。
【００８１】
また、入力光導波路と出力光導波路を指定して説明したが、これは説明のためであり、光回路の用い方により、入力導波路が出力導波路に、出力導波路が入力導波路になる。光回路素子に接続した光ファイバの呼称も同様である。
【００８２】
図６及び図７の入出力光ファイバと入出力光導波路の位置合わせ（バッティング）をする装置にて、入力を上段の光ファイバに、出力を下段の光ファイバに配置したが、これに限定されるものでなく、光回路素子の測定の便宜に合わせて逆に配置することもできる。また、図６及び図７の入出力光ファイバは単心としたが、これに限定されず、多心アレーの光ファイバを用いることもできる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置を小型化できる実装効率の良い光回路部品が実現でき、光回路部品の製造工数の削減と光回路素子の性能劣化を抑制できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の光回路素子の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１の測定装置の光ファイバと光導波路の位置合わせ装置構成図である。
【図３】本発明の実施例１の光回路部品の上面図である。
【図４】本発明の実施例１のボードの上面図である。
【図５】本発明の実施例２の光回路部品の上面図である。
【図６】本発明の実施例２の光スイッチエレメントの構成図である。
【図７】本発明の実施例２の光回路素子保持台付近の構成図である。
【図８】本発明の実施例２の光回路部品の上面図である。
【図９】本発明の実施例３の光回路部品の上面図である。
【図１０】従来の光回路素子の斜視図である。
【図１１】従来の光回路部品の斜視図である。
【図１２】従来のボードの上面図である。
【符号の説明】
１００ アレー導波路回折格子（光回路素子）
１０１ 入力光導波路
１０２ 出力光導波路
１０３ 光導波路アレー
１０４ スラブ導波路
１０５ 第１の調心用光導波路
１０６ 第２の調心用光導波路
１０７ 測定補助用光導波路
１０８ 基板
２０１ 第１の光ファイバ
２０２ 第１の光ファイバ保持具
２０３ 第１の光ファイバ移動装置
２０４ 第２の光ファイバ
２０５ 第２の光ファイバ保持具
２０６ 第２の光ファイバ移動装置
２０７ アレー導波路回折格子（光回路素子）
２０８ 光回路素子保持台
２０９ 光源
２１０ 光検出器
２１１ 制御装置
２１２ 第３の光ファイバ
２１３ 第３の光ファイバ保持治具
２１４ 第３の光ファイバ移動装置
２１５ 第２の光検出器
２１６ 入力光導波路
２１７ 出力光導波路
２１８ 測定補助用光導波路
３００ アレー導波路回折格子（光回路素子）
３０１ 入力光導波路
３０２ 出力光導波路
３０３ 第１の調心用光導波路
３０４ 第２の調心用光導波路
３０５ ガラス板
３０６ 多心光ファイバ
３０７ ファイバ固定用ブロック
３０８ 入力光導波路用光ファイバ部品
３０９ 多心光ファイバ
３１０ ファイバ固定用ブロック
３１１ 出力光導波路用光ファイバ部品
４００ 光回路部品
４０１ 光ファイバ
４０２ 光ファイバコネクタ
４０３ 光ファイバアダプタ
４０４ ボード
５００ １×１６光スイッチ（光回路素子）
５０１ 入力光導波路
５０２ 出力光導波路
５０３ 光スイッチエレメント
５０４ 光導波路
６００ 光スイッチエレメント
６０１ 光導波路
６０２ 方向性結合器
６０３ ヒーター
７０１ 光回路素子保持台
７０２ 光回路素子保持台移動装置
７０３ 光回路素子チップ
７０４ １×１６光スイッチ
７０５ 調心用光導波回路
８００ １×１６光スイッチ（光回路素子）
８０１ 調心用光導波路
８０２ 入出力光導波路
８０３ ガラス板
８０４ 多心光ファイバ
８０５ 光ファイバ固定用ブロック
８０６ 光ファイバ部品
９００ １×８スプリッタアレー（光回路素子）
９０１ １×８スプリッタ
９０２ 調心用光導波路
９０３ ガラス板
９０４ 多心光ファイバ
９０５ ファイバ固定用ブロック
９０６ 光ファイバ部品
１０００ アレー導波路回折格子（光回路素子）
１００１ 入力光導波路
１００２ 出力光導波路
１００３ 光導波路アレー
１００４ スラブ導波路
１００５ 基板
１１００ アレー導波路回折格子（光回路素子）
１１０１ 入力光導波路
１１０２ 出力光導波路
１１０３ 多心光ファイバ
１１０４ ファイバ固定用ブロック
１１０５ 光ファイバ部品
１１０６ ガラス板
１１０７ 多心光ファイバ
１１０８ ファイバ固定用ブロック
１１０９ 光ファイバ部品
１１１０ ガラス板
１１１１ 熱伝導性基板
１１１２ ペルチェ素子
１１１３ サーミスタ
１２００ 光回路部品
１２０１ 入力光ファイバ
１２０２ 出力光ファイバ
１２０３ 光ファイバコネクタ
１２０４ 光コネクタアダプタ
１２０５ ボード
【発明の属する技術分野】
本発明は、光回路部品に関し、より詳細には、その入出力光ファイバの配線領域を小さくできるように改善を図った光回路部品に関するものである。
【０００２】
近年、各国で実用導入を目指した光通信システムの検討が進められている。これらのシステムに用いられている光回路部品の一つに、光導波路で形成された導波型光回路部品が知られている。導波型光回路部品は、基板上に光導波路にて光回路を形成した光回路素子と、前記光回路の入出力導波路に接続された光ファイバとから構成される。光ファイバは、光回路素子の入出力としてだけでなく、光回路部品間を接続する光配線としての役割を果たす。この光配線に伴う光損失を最小限にするには、曲げ半径を約３０ｍｍ以上にする必要があり、このため装置内に光配線領域を所定の値以上の面積を確保する必要がある。それゆえ、装置内の光配線領域を減らすことは、装置の小型化、言い換えると、光部品の実装高密度を上げることにつながる。
【０００３】
【従来の技術】
近年のマルチメディアの進展により、画像情報等の種々の大容量データを高速、かつ、双方向伝送できる通信システムの開発が切望されており、光通信を利用した実用的なシステムの研究開発が各国で急速に進められている。それに伴い、種々の光部品開発が、最近盛んになっている。
【０００４】
光部品には、レンズやミラー等を組み合わせたバルク型、光ファイバの融着等により形成する光ファイバ型、および、光導波路により形成する導波型がある。導波型は、薄膜作製技術とＬＳＩの加工技術を組み合わせて作製され、光回路パラメータを高精度かつ任意に設定できることから、バルク型や光ファイバ型に比較して、高い集積度と高度な機能が実現でき、量産に適している。
【０００５】
また、光部品間の接続には、配線として光ファイバが用いられており、導波型光回路素子（以下、光回路素子）の光入出力として光ファイバを用いることは不可欠である。
【０００６】
図１０は、従来の光回路素子の構成図で、この光回路は、アレー導波路回折格子と呼ばれる光回路である。アレー導波路回折格子（光回路素子）１０００は、入力光導波路１００１、出力光導波路１００２、光導波路アレー１００３、スラブ導波路１００４にて構成され、基板１００５上に形成されている。入力光導波路１００１と出力光導波路１００２は、それぞれ反対側の端面に配置されている。
【０００７】
図１１は、アレー導波路回折格子１１００に入出力光ファイバ等を接続してモジュール化した光回路部品の構成図である。アレー導波路回折格子１１００の入力光導波路１１０１上に、ガラス板１１０６を貼り付け、その端面に多心光ファイバ１１０３とファイバ固定用ブロック１１０４で構成した光ファイバ部品１１０５を接続した。同様に、出力光導波路１１０２上に、ガラス板１１１０を貼り付け、その端面に多心光ファイバ１１０７とファイバ固定用ブロック１１０８で構成した光ファイバ部品１１０９を接続した。
【０００８】
アレー導波路回折格子１１００は、温度を一定にして動作させるため、光回路素子を、熱伝導性基板１１１１を介してペルチェ素子１１１２に接着固定している。温度制御は、熱伝導性基板１１１１の温度をサーミスタ１１１３にて測定し、ペルチェ素子１１１２の電流を調整することで行う。
【０００９】
図１２は、アレー導波路回折格子をモジュール化した光回路部品をボード上に搭載した図である。光回路部品１２００の入力光ファイバ１２０１と出力光ファイバ１２０２を、光コネクタ１２０３を介してボードの光インターフェースとなる光コネクタアダプタ１２０４に接続した。光ファイバ１２０１の端子はボード１２０５上で大きく曲げられて、光ファイバコネクタ１２０３に導かれる。この場合の曲げ半径は、曲げによる損失を無視できる程度に大きくする必要がある。曲げ半径は、使用するファイバにもよるが、標準的には３０ｎｍ以上が必要である。
【００１０】
なお、本発明に関連する従来技術を開示したものとして、以下のような特許文献1〜３のものがある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−１０７４２４号公報
【特許文献２】
特開平８−１８４７２０号公報
【特許文献３】
特開平８−３３４６４８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１２のように、光入出力がボード１２０５の同一端面に配置される場合、前記の従来技術では、光回路部品の入力光ファイバ１２０１および出力光ファイバ１２０２を同じ方向になるように配線するための領域が必要であった。それゆえ、小型の光回路部品においても、この光ファイバ配線領域のために、ボードの小型化、あるいは、部品を高密度に実装することが難しく、すなわち、装置の小型化ができない問題があった。また、光回路素子と光ファイバを接続する際に入力側と出力側を別々に行い、また、ボード内配線でも入力側と出力側で別々に行うために、部品数や工数が増え、コストを増加させていた。さらに、光回路素子への光ファイバ接続の際に、入出力導波路と入出力光ファイバの光軸が若干ずれることがあり、入力側光ファイバから入射した光信号の一部が迷光として、光回路素子内を伝搬後、別の出力光ファイバに結合してクロストークとなることがあり、光回路部品の性能を劣化させ、歩留りを落とすことがあった。特に、４０ｄＢ以上の高いクロストークを有する光回路素子や、入出力導波路が同一直線上の対向した位置に配置された光回路素子で生じていた。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光回路部品のボード内の光ファイバ配線領域とその配線工数の削減と、光回路素子への光ファイバの接続部品数とその工数の削減と、モジュール化による光回路部品性能劣化の抑制とを実現できる光回路部品を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、光導波路で構成された光回路と、該光回路に接続された入出力光導波路とが平面基板上に設けられており、該入出力光導波路に光を入出力する入出力光ファイバとを設けてなる光回路部品において、前記光回路がＡＷＧであり、該ＡＷＧの少なくとも１つのスラブ導波路に調心用光導波路が接続されており、該調心用光導波路は前記平面基板上に設けられており、前記入出力光ファイバと前記入出力光導波路の端部とを接続するファイバ固定用ブロックを少なくとも１つ備え、少なくとも１つの前記調心用光導波路の端部が、前記入出力光導波路の端部とは、前記平面基板の異なる端面に配置されており、前記光回路の途中に設けられた曲げによって前記入出力光導波路が前記平面基板の同一の端面に配置され、該端面に前記入出力光ファイバが接続されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記調心用光導波路が、前記ＡＷＧの２つのスラブ導波路にそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、一方の前記スラブ導波路に接続された前記調心用光導波路の他の端部と、他方の前記スラブ導波路に接続された前記調心用光導波路の他の端部とが、前記平面基板の対向する端面にそれぞれ配置されていることを特徴とする。
【００２６】
上述したように、本発明は、以下の光回路素子の構成、部品構成、測定装置構成、部品製造方法を用いたことを主要な特徴とするものである。
【００２７】
（ｉ） 光回路素子の構成において、光回路の入力光導波路と出力光導波路を同一端面に配置する。
【００２８】
（ii） 光回路を構成する光導波路の比屈折率差を入出力光ファイバよりも大きく設定する。
【００２９】
（iii ） 光回路素子の構成において、光回路と光ファイバ部品の接続に用いる調心用光導波路を設け、その入出力端面の一方を、光回路の入出力導波路の少なくとも一方と同一端面に配置し、他方を別の端面に配置する。
【００３０】
（iv） 光回路素子の構成において、あらかじめ回路内に調心用光導波路を設け、その入力導波路と出力導波路は異なる端面に配置する。
【００３１】
（ｖ） 測定装置構成において、光回路へ光を入力するための光ファイバと光回路素子からの光出力を受けるための光ファイバとを個別に保持して移動する装置を、光回路素子の入出力光導波路を有するほぼ同一端面側に配置する。
【００３２】
（vi） 部品構成において、上記の光回路素子に光ファイバ部品を接続した光回路部品である。
【００３３】
（vii） 部品作製方法は、接続の際に、接続用光回路に光を導波して光ファイバ部品と調心を行い、必要に応じて、第１の光回路に光を導波して調心を行う。
【００３４】
本発明は、光回路の入出力光導波路を同一端面に配置することにより、入出力光ファイバを光回路部品の同一方向に配置することができ、ボードや装置内での光ファイバ配線領域を削減でき、装置の小型が図れる。また、入力光導波路と出力光導波路を同一端面に隣接して配置すると、入力ファバと出力ファイバを一つの筐体内に収容した光ファイバ部品で光回路素子に接続もでき、部品数およびその工数を、従来のおおよそ半分にできる。また、入力光ファイバと出力光ファイバが対向しないので、接続時の入出力光ファイバと入出力光導波路の光軸ずれによる光回路部品性能劣化を防ぐことができ、歩留りを上げられる。さらに、光導波路部の屈折率差を高くすれば曲げ半径を小さくできるので、光回路内の狭い領域で光路を変えることが可能である。
【００３５】
この光部品を、効率よく評価・作製するために、鋭意検討を行い、本発明の光回路素子の構成の他に調心用光導波路構成、接続用光回路構成、光回路測定装置構成、光ファイバ部品の接続方法を見出した。これらには以下の作用がある。
【００３６】
本発明の光回路素子への光ファイバ部品接続において、従来のように接続する光回路に直接光を導波して調心する方法は、可能であるが、光回路素子に、本発明の接続に用いる調心用光回路を配置することで、従来の接続手順を利用した調心、接続ができ、１接続点あたりの接続効率をほぼ従来程度にできる。特に、入出力光導波路のなす角が０度である入出力導波路を同一端面に配置した構成では、入出力を同一の光ファイバ部品で一括して接続できる利点があるが、調心動作で入力と出力が同時に動いてしまうのに対し、本発明の構成をとることで、効率良く調心接続が行える。
【００３７】
本発明における調心用導波路は、入力導波路と出力導波路が異なる端面に配置されるため、従来の光回路素子評価装置を用いて、素子自身の良・不良の検査のための調心用導波路として用いることができる。
【００３８】
調心用光導波路を用いた素子評価は、性能を簡便に把握するのには適しており、素子段階での不良品の抽出に適している。ただし、スプリッタのように、この調心用光導波路を設けることが難しい光回路素子や、使用が厳しく、調心用光導波路だけでは性能を判断できない場合、全入出力で特性を測定する必要がある。従来の光入出力が対向した光回路素子の測定装置での測定は、できず、本発明の測定装置構成により、測定ができ、従来と同様の評価を行うことができる。
【００３９】
以上のような構成により、本発明は、従来と比較して小型で低コストな装置を製造するための光回路部品を提供することが可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の光回路素子（光回路部品）の実施例１を示す図である。
光回路は、入力光導波路１０１、出力光導波路１０２、光導波路アレー１０３、スラブ導波路１０４、第１の調心用光導波路１０５、第２の調心用光導波路１０６、および測定補助用光導波路１０７を、基板１０８上に形成したアレー導波路回折格子１００である。本光回路部品は、前述の図１０に示した従来のアレー導波路回折格子１０００の入力光導波路１００１と出力光導波路１００２を光回路素子の同一端面側に配置した構成である。
【００４１】
調心用光導波路として、アレー導波路回折格子の一部端子を用いるため、一端を入出力導波路が配置される端面と隣接する端面に配置している。また、アレー導波路回折格子１００は急峻な波長選択性を持つため、調心時の光源の波長によっては、微弱な光しか出力せず、調心が困難となることがある。それゆえ、測定補助用光導波路１０７を入力光導波路１０１の隣接位置に設けた。
【００４２】
アレー導波路回折格子１００は、基板１０８にシリコン基板を用い、シリコン基板上に石英系光導波路にて作製した。石英系光導波路は、火炎堆積法を用いてシリコン基板上に下部クラッド層とコア層からなる石英系光導波路膜を形成し、コア層をＬＳＩのフォトリソグラフ技術と反応性イオンエッチング技術にて加工し、リッジ状のコアを形成した後、再び、火炎堆積法を用いて上部クラッド層となる石英系ガラス層を形成して作製した。
【００４３】
コアとクラッドの比屈折率差は、０．７５％であり、スラブ導波路１０４を除く光導波路のコア系は６μｍ×６μｍ矩形形状の単一モード光導波路である。この比屈折率差の導波路では、損失が無視できる許容曲げ半径は５ｍｍであり、曲げに要する面積は小さい。すなわち、入出力導波路を同一端面に揃えるのに大きな面積を要しない。
【００４４】
入出力ファイバの接続に先立ち、光回路素子の特性の良・不良を検査した。これには、上記の調心用光導波路１０５，１０６を用いることができる。
光回路素子１００の特性測定は、第１の調心用光導波路１０５と第２の調心用光導波路１０６間を従来の測定装置で測定した後、さらに詳細に測定するために、図２に示す本発明の構成である入出力光ファイバと入出力光導波路を突き合わせる（バッティングする）測定装置で行った。
【００４５】
本装置は、第１の光ファイバ２０１と、それを保持する第１の光ファイバ保持治具２０２と、それらを所望の位置に移動する第１の光ファイバ移動装置２０３と、第２の光ファイバ２０４と、それを保持する第２の光ファイバ保持治具２０５と、それらを所望の位置に移動する第２の光ファイバ移動装置２０６と、光回路素子２０７を保持するための光回路素子保持台２０８と、第１の光ファイバ２０１に接続した光源２０９と、第２の光ファイバ２０４に接続した光検出器２１０と、光検出器２１０の光強度から第１の光ファイバ移動装置２０３と第２の光ファイバ移動装置２０６を制御する制御装置２１１とで、構成する。
【００４６】
この構成で光導波路への光ファイバ突き合わせは可能であるが、より簡単に、迅速に行うため、および従来の入出力構成を有する光回路素子を測定できるように、第３の光ファイバ２１２と、第３の光ファイバ保持治具２１３と、第３の光ファイバ移動装置２１４と、第２の光検出器２１５を組み込んでいる。第３の光ファイバ移動装置２１４は、第２の光検出器２１５の光強度により制御装置２１１にて制御される。
【００４７】
第１の単一モードの光ファイバ２０１は、光源２０９からの光信号を、アレー導波路回折格子２０７の入力光導波路２１６に入射する。第２の単一モードの光ファイバ２０４は、アレー導波路回折格子２０７の出力光導波路２１７からの出力信号を光検出器２１０に入力するためのものである。本装置の光回路素子保持台２０８は、ペルチェ素子等を含み、光回路素子の温度制御ができる構成となっている。
【００４８】
光回路素子保持台２０８は、斜線に示す部分が０．５ｍｍ程度高い段部となっており、光回路素子２０７の直交する縁を段部に当てるように支持台上に固定することで、導波路の位置を数μｍ程度の精度で決めることができる。それゆえ、光ファイバを所望の光導波路端に数μｍ程度の精度で移動できる。
【００４９】
本構成に含まれていないが、多チャンネル光スイッチを介して、光源２０９、第１の光検出器２１０と、第１の光ファイバ２０１、第２の光ファイバ２０４、および第３の光ファイバ２１２との接続を切り替えれば、それぞれの光ファイバを適宜入力用、出力用とに切り替えることができる。
【００５０】
本実施例では、次の手順で光導波路と光ファイバの突き合わせを行った。
手順１． 第１の光ファイバ２０１および第３の光ファイバ２１２を測定補助用光導波路２１８に突き合わせる。
【００５１】
手順２． 第１の光ファイバ２０１および第３の光ファイバ２１２を調心する。
【００５２】
手順３． 第１の光ファイバ２０１を突き合わせる入力光導波路２１６まで移動する。
【００５３】
手順４． 第２の光ファイバ２０４を突き合わせる出力光導波路２１７まで移動する。
【００５４】
手順５． 第１の光ファイバ２０１および第２の光ファイバ２０４を調心する。
【００５５】
手順６． 特性測定後、手順３〜手順５を繰り返す。
【００５６】
手順１と４では、光回路素子２０７を先に述べたように光回路素子保持台２０８に固定することで、光導波路の位置が精度良く決められるので、光導波路と光ファイバの位置ずれは数μｍ以下となる。
【００５７】
手順２では、光源２０９と第２の光検出器２１５を用いて、光ファイバの位置と光強度を制御装置２１１にて測定し、光強度が最大となる位置へ光ファイバを自動的に移動する。これにより、光導波路と光ファイバは、ほぼ０．１μｍ以下の位置ずれで突き合わさる。この精度は、光ファイバ移動装置の機械精度で主に決まるので、機械精度が上がれば、さらに正確に合わせることができる。
【００５８】
手順３では、手順２での導波路の位置を基準にできるので、光導波路と光ファイバの位置ずれは１μｍ以下となる。
【００５９】
手順４では、光導波路と光ファイバの位置ずれは数μｍ以下となる。この状態では、第１の光ファイバ２０１と入力導波路２１６の位置ずれ損失と、第２の光ファイバ２０４と出力導波路２１７での位置ずれ損失は、合計で１ｄＢ程度である。それゆえ、光源２０９の光周波数を調整して、第１の光検出器２１０での光強度が最大となるようにする。
【００６０】
次に、手順５にて、手順２と同様に光導波路と光ファイバの位置ずれをほぼ０．１μｍ以下にできる。この後、アレー導波路回折格子２００の特性は、光源２０９の光波長を掃引しながら、第１の光検出器２１０にて光強度を測定した。全入出力の組について以上の測定を繰り返し、光回路素子２０７の全入出力での光学特性を測定した。作製した光回路素子２０７は、透過域での損失は、２．５ｄＢ以下であり、隣接チャネルクロストークは、３０ｄＢ以上と良好な特性であった。本装置構成により、これまでの装置構成ではできなかった本発明の光回路素子光学特性を高精度に測定できた。光回路素子２０７の特性確認後、光ファイバ接続を行った。光ファイバには、比屈折率差が０．３％の１．３μｍ零分散ファイバを用いた。
【００６１】
図３は、アレー導波路回折格子に、光ファイバ部品を接続した光回路部品を示す図である。光回路素子３００の入出力導波路側の上面にガラス板３０５を貼り付け、多心光ファイバ３０６とファイバ固定用ブロック３０７で構成される入力導波路用光ファイバ部品３０８を入力導波路３０１に接続し、多心光ファイバ３０９とファイバ固定用ブロック３１０で構成される出力導波路用光ファイバ部品３１１を出力導波路３０２に接続したものである。なお、光回路としては、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating；アレイド・ウエイブガイド・グレーティング）を用いることができる。
【００６２】
本実施例では、多心ファイバアレーに８心のリボンファイバを用いた。この光部品を作製するために、始めに、光回路素子３００に、ガラス板３０５を貼り付けた後、入出力導波路端面の研磨を行った。次に、光ファイバ部品３０８を入力光導波路３０１に接続するために、単心の光ファイバにて、調心用の光を第２の調心用光導波路３０４に入射した。光ファイバと第２の調心用光導波路３０４との調心には、第１の調心用導波路３０３を用いて行った。
【００６３】
次に、入力光導波路用光ファイバ部品３０８を、光回路素子３００の基板に平行、垂直、回転の３方向に対して調心した。調心は、入力導波路３０１からの光強度が最大となるように行った。光ファイバ部品３０８の接続固定を行った後、出力導波路３０２と光ファイバ部品３１１を接続するために、光ファイバ部品３０８の光ファイバより光を入力して、出力光導波路３０２と光ファイバ部品３１１の調心を行った後、接続固定を行った。
【００６４】
図３では省略したが、図１１の従来のモジュール構成と同様に、光回路素子３００の温度を一定にして動作させるため、光回路素子を熱伝導性基板とペルチェ素子を熱伝導性ペーストにて接着固定し、サーミスタを熱伝導性基板に固定していた。
【００６５】
図４は、アレー導波路回折格子をモジュール化した光回路部品をボードに搭載した図である。ボードサイズは、図１２のボード１２０５と同じである。光回路部品４００の光ファイバ４０１を、光コネクタ４０２を介してボードの光インターフェースとなる光コネクタアダプタ４０３に接続した。図１２の従来の光回路部品では、ボード内に１個した搭載できなかったが、本実施例では、２個搭載できる。本発明の構成により、光ファイバの配線領域を削減できた効果である。
【００６６】
また、従来は、図１の光回路素子１００のクロストークが４５ｄＢ以上となる光周波数領域でも、図３の光ファイバ部品を接続した光回路部品では、３０ｄＢ以下となることがあったが、本実施例では、光回路素子とほぼ同様の性能が維持された。本発明の構成により光ファイバと光導波路の位置ずれによる迷光の影響を回避でき、光回路部品の歩留りを改善できた。
【００６７】
（実施例２）
図５は、本発明の実施例２を示す図で、光回路素子として、１×１６光スイッチ５００を用いている。１×１６光スイッチは、１本の入力光導波路５０１、１６本の出力光導波路５０２、１５個の光スイッチエレメント５０３、および光スイッチエレメント間を、光導波路５０４で接続した構成である。
【００６８】
本実施例では、入出力光ファイバの接続時の調心に用いるために、１×２のスプリッタ型の調心用光導波路５０５を１×１６光スイッチを挟むように設け、２つの分岐端は、出力光導波路５０２の内の隣接光導波路間の中間に配置した。入出力光導波路の隣接光導波路間隔は、２５０μｍとし、調心用光導波路５０５の２分岐側光導波路は、光回路素子端面で、隣接する出力光導波路５０２から１２５μｍの位置に配置した。
【００６９】
図６は、光スイッチエレメントの構成を示す図である。
２本の光導波路６０１を用い、２本の光導波路間隔を３μｍまで近接した２つの方向性結合器６０２と、その間の一方の光導波路上にヒーター６０３を装荷したマッハ・ツェンダ干渉計型光スイッチである。図５の１×１６光スイッチ５００は、光導波路を実施例１と同様に作製した後、図６のヒーター６０３をＴａＮの蒸着・加工により形成した。実施例１と同様に、コアとクラッドの比屈折率差は０．７５％、コア径６μｍ×６μｍの単一モード光導波路である。
【００７０】
本実施例では、図２に示す装置において光回路素子保持台２０８を移動させる光回路素子保持台移動装置７０２を加えた構成により光回路素子の検査を行った。光回路素子保持台移動装置７０２は、図２の制御装置２１１と接続した。
【００７１】
光回路素子７０３は、１×１６光スイッチ７０４を２回路アレー状に配置し、測定後、切断し、１回路ずつ使用した。測定方法は、実施例１と同様の手順で行った。図２の測定補助用光導波路２１８の替わりに、図７に示す調心用光導波路７０５を用いた。１回路測定後、光回路素子保持台移動装置７０２にて、光回路素子チップ７０３を移動し、２回路目の測定を行った。２回路とも、損失は、２ｄＢ以下、消光比は３０ｄＢ以上と良好な特性を有していた。光回路素子特性を確認した後、光ファイバの接続を行った。
【００７２】
図８は、１×１６光スイッチに、光スイッチ部品を接続した光回路部品を示す図で、光回路素子８００の入出力導波路側の上面にガラス板８０３を貼り付け、１７心の多心光ファイバ８０４とファイバ固定用ブロック８０５で構成される光ファイバ部品８０６を入出力導波路８０２に接続したものである。なお、光回路としては、熱光学効果を利用した光スイッチ（ＴＯＳＷ；Thermal Optical Switch）を用いることができる。
【００７３】
この光部品を作製するために、始めに、光回路素子８００に、ガラス板８０３を貼り付けた後、入出力導波路８０２の端面研磨を行った。次に、調心用光導波路８０１を用いて、光ファイバ部品８０６を、光回路素子８００の基板に平行、垂直、回転の３方向に対して調心する。調心は、調心用光導波路８０１での光強度が最大となるように行った。
【００７４】
その後、光ファイバ部品８０６を１２５μｍ移動して接続固定を行った。光回路素子８００は、光ファイバ部品８０６の水平移動方向と平行になるように固定しているので、接続前に光回路自体と調心を行わなくても、入出力光導波路８０２と光ファイバ部品８０６の光ファイバとの位置ずれはほとんどない。接続に伴う損失増加は、０．１ｄＢ以下であった。
【００７５】
このように光回路の入出力導波路間に調心用光導波路を配置すると、光回路で再度調心することなく接続を低損失で行え、光ファイバ部品接続工程の時間を短縮できる。ただし、０．１ｄＢの損失を考慮しなければならない光回路部品においては、本実施例のように調心用光導波路が光回路と交差することは望ましくなく、光回路での調心を行う方が望ましい。その場合、光回路構成、光ファイバ部品の接続方法を次の第３の実施例のようにすれば良い。光ファイバ部品接続後のクロストークは、光回路素子と同じであり、これまでの入出力光ファイバが対向した構成で生じることがあった迷光によりクロストーク劣化は観測されなかった。
【００７６】
従来は、図１１に示すように、入出力光ファイバを固定する工程が少なくとも２回以上必要であったが、本実施例では、１回のみの接続が可能となり、光ファイバ部品、およびその製造工程を半減できた。
【００７７】
（実施例３）
図９は、本発明の実施例３を示す図である。本実施例の光回路部品は、１×８スプリッタ９０１を３回路分アレー状に配置し、調心用光導波路９０２を設けた１×８スプリッタアレー９００に、実施例１，２と同様にガラス板９０３を貼り付け、２７心の多心光ファイバ９０４とファイバ固定用ブロック９０５とにより構成した光ファイバ部品９０６を接続したものである。
【００７８】
光回路素子９００の光学特性測定は、図２の装置を用いて行った。損失は、１０．２ｄＢ以下と良好な値であった。光回路素子の特性を確認した後、光ファイバの接続を行った。実施例１，２と同様に、図９の光回路部品を作製するために、始めに、光回路素子９００に、ガラス板９０３を貼り付けた後、端面研磨を行う。次に、調心用光導波路９０２を用いて、光ファイバ部品９０６を、光回路素子９００の基板に平行、垂直、回転の３方向に対して調心する。調心は、調心用光導波路９０２での光強度が最大となるように行った。その後、１×８スプリッター９０１に光ファイバ部品９０６を移動し、光回路で再度調心を行い、接続固定を行った。接続に伴う損失増加は、０．０５ｄＢ以下であった。
【００７９】
上述した実施例では、光回路素子の形状が長方形の一辺に入出力光導波路を配置したが、これに限定されるものでなく、例えば、光回路素子の形状が円弧、多角形等でも可能で、各々の入出力ファイバのなす角が９０度以下であれば同様な効果が得られる。
【００８０】
また、光導波路に石英系光導波路を用いたが、これに限定されるものでなく、例えば、多成分ガラス光導波路、ＬｉＮｂＯ３光導波路、半導体光導波路、プラスチック光導波路等を適用できる。
【００８１】
また、入力光導波路と出力光導波路を指定して説明したが、これは説明のためであり、光回路の用い方により、入力導波路が出力導波路に、出力導波路が入力導波路になる。光回路素子に接続した光ファイバの呼称も同様である。
【００８２】
図６及び図７の入出力光ファイバと入出力光導波路の位置合わせ（バッティング）をする装置にて、入力を上段の光ファイバに、出力を下段の光ファイバに配置したが、これに限定されるものでなく、光回路素子の測定の便宜に合わせて逆に配置することもできる。また、図６及び図７の入出力光ファイバは単心としたが、これに限定されず、多心アレーの光ファイバを用いることもできる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置を小型化できる実装効率の良い光回路部品が実現でき、光回路部品の製造工数の削減と光回路素子の性能劣化を抑制できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の光回路素子の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１の測定装置の光ファイバと光導波路の位置合わせ装置構成図である。
【図３】本発明の実施例１の光回路部品の上面図である。
【図４】本発明の実施例１のボードの上面図である。
【図５】本発明の実施例２の光回路部品の上面図である。
【図６】本発明の実施例２の光スイッチエレメントの構成図である。
【図７】本発明の実施例２の光回路素子保持台付近の構成図である。
【図８】本発明の実施例２の光回路部品の上面図である。
【図９】本発明の実施例３の光回路部品の上面図である。
【図１０】従来の光回路素子の斜視図である。
【図１１】従来の光回路部品の斜視図である。
【図１２】従来のボードの上面図である。
【符号の説明】
１００ アレー導波路回折格子（光回路素子）
１０１ 入力光導波路
１０２ 出力光導波路
１０３ 光導波路アレー
１０４ スラブ導波路
１０５ 第１の調心用光導波路
１０６ 第２の調心用光導波路
１０７ 測定補助用光導波路
１０８ 基板
２０１ 第１の光ファイバ
２０２ 第１の光ファイバ保持具
２０３ 第１の光ファイバ移動装置
２０４ 第２の光ファイバ
２０５ 第２の光ファイバ保持具
２０６ 第２の光ファイバ移動装置
２０７ アレー導波路回折格子（光回路素子）
２０８ 光回路素子保持台
２０９ 光源
２１０ 光検出器
２１１ 制御装置
２１２ 第３の光ファイバ
２１３ 第３の光ファイバ保持治具
２１４ 第３の光ファイバ移動装置
２１５ 第２の光検出器
２１６ 入力光導波路
２１７ 出力光導波路
２１８ 測定補助用光導波路
３００ アレー導波路回折格子（光回路素子）
３０１ 入力光導波路
３０２ 出力光導波路
３０３ 第１の調心用光導波路
３０４ 第２の調心用光導波路
３０５ ガラス板
３０６ 多心光ファイバ
３０７ ファイバ固定用ブロック
３０８ 入力光導波路用光ファイバ部品
３０９ 多心光ファイバ
３１０ ファイバ固定用ブロック
３１１ 出力光導波路用光ファイバ部品
４００ 光回路部品
４０１ 光ファイバ
４０２ 光ファイバコネクタ
４０３ 光ファイバアダプタ
４０４ ボード
５００ １×１６光スイッチ（光回路素子）
５０１ 入力光導波路
５０２ 出力光導波路
５０３ 光スイッチエレメント
５０４ 光導波路
６００ 光スイッチエレメント
６０１ 光導波路
６０２ 方向性結合器
６０３ ヒーター
７０１ 光回路素子保持台
７０２ 光回路素子保持台移動装置
７０３ 光回路素子チップ
７０４ １×１６光スイッチ
７０５ 調心用光導波回路
８００ １×１６光スイッチ（光回路素子）
８０１ 調心用光導波路
８０２ 入出力光導波路
８０３ ガラス板
８０４ 多心光ファイバ
８０５ 光ファイバ固定用ブロック
８０６ 光ファイバ部品
９００ １×８スプリッタアレー（光回路素子）
９０１ １×８スプリッタ
９０２ 調心用光導波路
９０３ ガラス板
９０４ 多心光ファイバ
９０５ ファイバ固定用ブロック
９０６ 光ファイバ部品
１０００ アレー導波路回折格子（光回路素子）
１００１ 入力光導波路
１００２ 出力光導波路
１００３ 光導波路アレー
１００４ スラブ導波路
１００５ 基板
１１００ アレー導波路回折格子（光回路素子）
１１０１ 入力光導波路
１１０２ 出力光導波路
１１０３ 多心光ファイバ
１１０４ ファイバ固定用ブロック
１１０５ 光ファイバ部品
１１０６ ガラス板
１１０７ 多心光ファイバ
１１０８ ファイバ固定用ブロック
１１０９ 光ファイバ部品
１１１０ ガラス板
１１１１ 熱伝導性基板
１１１２ ペルチェ素子
１１１３ サーミスタ
１２００ 光回路部品
１２０１ 入力光ファイバ
１２０２ 出力光ファイバ
１２０３ 光ファイバコネクタ
１２０４ 光コネクタアダプタ
１２０５ ボード
Claims (3)
- 光導波路で構成された光回路と、該光回路に接続された入出力光導波路とが平面基板上に設けられており、該入出力光導波路に光を入出力する入出力光ファイバとを設けてなる光回路部品において、
前記光回路がＡＷＧであり、該ＡＷＧの少なくとも１つのスラブ導波路に調心用光導波路が接続されており、該調心用光導波路は前記平面基板上に設けられており、
前記入出力光ファイバと前記入出力光導波路の端部とを接続するファイバ固定用ブロックを少なくとも１つ備え、
少なくとも１つの前記調心用光導波路の端部が、前記入出力光導波路の端部とは、前記平面基板の異なる端面に配置されており、
前記光回路の途中に設けられた曲げによって前記入出力光導波路が前記平面基板の同一の端面に配置され、該端面に前記入出力光ファイバが接続されていることを特徴とする光回路部品。 - 前記調心用光導波路が、前記ＡＷＧの２つのスラブ導波路にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光回路部品。
- 一方の前記スラブ導波路に接続された前記調心用光導波路の他の端部と、他方の前記スラブ導波路に接続された前記調心用光導波路の他の端部とが、前記平面基板の対向する端面にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光回路部品。
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