JP3681439B2 - Connection method between optical waveguide and optical fiber - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、光導波路端面に、入出力用の光ファイバアレイを調芯接続する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光導波路素子の中で石英ガラスを主成分とした石英ガラス系光導波路素子は、光伝送損失が低く、石英ガラス系光ファイバとの低損失な接続が可能であること、また、多くの光機能を集積できることから、将来光通信網の構築に大量に使用されるとが期待されている。
この石英系光導波路の製造方法としては、例えば河内正夫、「石英系光導波路と集積光部品への応用」光学第18巻第12号(1989年12月)p681−686に示すように、火炎堆積法(FHD:Flame Hydrolysis Deposition)によるガラス膜形成と反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)によるガラス膜形成とを組合わせた方法がもっとも一般的である。
【0003】
具体的には、図3に示すように、まず、バーナ1にSiCl4 、TiCl4等のガラス原料を供給し、酸水素火炎2中で加水分解反応及び酸化反応によりガラス微粒子3を得、これをSiウエハなどの基板4上に堆積させて、屈折率の異なるガラス微粒子膜5a、5bを順次形成する(同図(a))。ここでガラス微粒子膜5a、5bの両者の組成は異なるものとする(屈折率が異なる)。
【0004】
そして、上述した工程で順次形成したガラス微粒子膜5a、5bを高温に加熱することにより、ガラス微粒子膜5a、5bを透明ガラス化して下部クラッド層6a及びコア層6bとする(同図(b))。以上が火炎堆積法である。
次に、反応性エッチングにより、コア層6bの不要な部分を除去してリッジ状のコア部6cを残し(同図(c))、再び火炎堆積法によりコア部6cを覆うように上部クラッド層6dを形成することにより、埋め込み型の石英系光導波路を形成する。以上の工程により、基板上に複数の繰り返し光導波路パターンが形成されているので、各導波路パターン毎に基板を切分ければ、光導波路チップ7が完成する。
【0005】
次に、光導波路素子に、光を入力させあるいは出力光を取り出すため、導波路のそれぞれに入出力のための光ファイバ、すなわち光ファイバアレイを接続する。光ファイバとの接続には、レーザ光による融着、接着剤による接着、光路端間の機械的圧接など、種々の方法が採られている。光導波路素子への光ファイバアレイの接続は多芯接続になるので、光損失が少ない、精度の高い接続を低コストで行うことができる、などの理由から接着剤による接続が主流となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の光ファイバアレイと接続された光導波路チップ、すなわち光部品においては、導波路チップの製作および導波路チップと光ファイバアレイとの接続共に、時間を要するという欠点があった。
すなわち、導波路チップの作成において、従来はFHD、焼結の工程を下部クラッド層とコア層の形成、および上部クラッド層の形成のために2度用いている。FHDは焼結を含めて、1度で数時間を要する工程であり光導波路チップの製作には長時間が必要であった。 また石英ガラス系の下部クラッド層とコア層、および上部クラッド層の焼結には高い温度が適用されるため、例えば、シリコンを基板として用いると、焼結後、基板と石英ガラスとの高温からの収縮差のため反りを生じ、光導波路チップ内の光損失、あるいは入出力光ファイバアレイとの接続の精度が損なわれる問題もあった。
【0007】
また、光導波路断面積および光ファイバのコア断面積は共に極めて小さく(10μm2)、位置合わせが困難であり、しかも光ファイバからの光が光導波路内に到達しているか否かを確かめにくいため、肉眼による手動の粗調芯は困難で、時間のかかる作業であった。また、微小な断面積の光導波路と光ファイバの接続部は、僅かな外力による位置ズレのため、接続損失が増加したり、光ファイバが破損するなどの問題もあった。
【0008】
さらに、光導波路素子は小型化が要請され、その保護具は小さくなる傾向にあるので、脆性材料である石英ガラスで構成された光導波路素子は靱性が低く、僅かな衝撃で破損するという問題も内蔵していた。
このような背景の下になされたもので、光信号の入出力のための光ファイバアレイの端面を光導波路端面とを精密に、かつ低コストで接続する接続方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために本発明の光導波路と光ファイバの接続方法は、光導波路(13)の端面(16)と、光ファイバアレイの端面(23)を調芯して接続する方法であって、前記光導波路のコア層の端面を含む面を、光導波路の光軸方向に対して傾斜面とするとともに、前記光ファイバアレイの光ファイバの端面を含む面を、前記光導波路の傾斜面と接続可能に傾斜面とし、 前記光導波路の端面と前記光ファイバの端面とを対向配置し、前記光導波路のコア層を被覆するように紫外線硬化樹脂(30)を仮塗布せしめた後、前記光導波路のコア層の端面と前記光ファイバの端面との調芯を行い、前記光導波路の上部全面に紫外線硬化樹脂を流し込み、この紫外線硬化樹脂によりコア層を含め光導波路の表面を覆うとともに、前記コア層と前記光ファイバの端面との間隙を充填し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させ、前記紫外線硬化樹脂を前記光導波路の上部クラッド層となし、この硬化した紫外線硬化樹脂により前記光導波路と前記光ファイバとを固着接続することを特徴としている。
【0010】
【実施例】
以下、図面を参照して、この発明の方法の1実施例について説明する。
図1はこの発明の一実施例による光部品の構成を説明するための図である。図において、18は光導波路半製品チップ、25は光ファイバアレイである。光部品40は、図2(b)に示す光導波路半製品チップ18の上部クラッド層37が紫外線硬化樹脂35により構成され、さらにコア層13の両接続端面16a、16bに、図2(c)に示される光ファイバアレイ25、25の光ファイバ接続端面23、23が紫外線硬化樹脂35により接続されて構成されている。
【0011】
図2(a)、(b)は、光導波路半製品チップの構成が示されている。光導波路半製品チップ18は、基板11上の下部クラッド層12と、光導波路が形成されたコア層13、さらに、基板の底面にガラス製補強体14が接着されたチップ15の、コア層13の接続端面16a、16bを含む両面17a、17bが斜め下方を向く傾斜する接続面とされた構成である。
【0012】
図2(c)は、入出力光ファイバアレイの概略の構成を示す。光ファイバアレイ25は、2枚のガラス板21、22の下部ガラス板21の上面に形成された微細な溝中に光ファイバ20を配置し、その上に上部ガラス板22により蓋をし、接着剤により光ファイバ20および両ガラス板21、22を接着固定した後、光ファイバ20の接続端面23を含む面24を、光導波路半製品チップ18の接続面と接続可能に斜め上方へ傾斜する接続面24とされた構成である。
【0013】
図2(d)は、上述のように構成された光導波路半製品チップおよび光ファイバアレイを光部品の作製のために配置した図である。この図で、光導波路半製品チップ18のコア層13の両接続端面16a、16bと、2つの光ファイバアレイ25、25の接続端面23、23が調芯台(図示されていない)上に一定の間隔を隔てて対向配置されている。粘性体の紫外線硬化樹脂30はノズル31から、供給される。
図2(e)は、光部品の構成を示している。30は流し込まれた紫外線硬化樹脂、33は紫外線光源、35は固体の紫外線硬化樹脂である。光導波路半製品チップ18のコア層13の上面を被覆した固体の紫外線硬化樹脂35は上部クラッド層37を構成し、コア層13の両接続部16a、16bと光ファイバの接続端面23、23は、固体の紫外線硬化樹脂35によって接続され、光部品40が構成されている。
【0014】
次に、光部品40の作製方法を、主として図2(a)ー(e)によって説明する。
光導波路半製品チップ18は、シリコン基板11上に下部クラッド層12およびコア層を火炎堆積、焼結によって作製し(図3(b))、ついで、反応性イオンエッチング法により光導波路部分のみを残したコア層13を形成する(図3(c))。これに補助ガラス体14を接着しチップ15とする(図2(a))。さらに、光導波路半製品チップ18は、チップ15のコア層13の両接続端面16a、16bを含む接続面17a、17bを斜め下方に傾斜する接続面に加工し研磨して作製する。(図2(b))。
【0015】
一方、光ファイバアレイ25は、2枚のガラス板21、22の合わせ面に微細孔を穿設し、その微細孔中に光ファイバを挿入し、光ファイバは合わせ面と共に、接着剤により固定した後、光ファイバの接続端面23を含む面を斜め上方に向く傾斜する接続面24に加工し研磨して作製する(図2(c))。
ついで、上述のように作製された光導波路半製品チップ18のコア層13の両接続面17a、17bのコア層13の接続端面16a、16bに、2個の入出力光ファイバアレイ25、25の光ファイバ接続端面23、23を対向させ、調芯装置(図示していない)上に設置する(図2(d))。
【0016】
そこで、コア層13と光ファイバ20の両光路の調芯は、第一回の粗調芯、第二回目以降の自動調芯の順序により次のように行なう。粗調芯は、大まかな調心であって、光信号が入力ファイバからコア層へ、またコア層から出力ファイバへと透過する位置を手動により探知することである。まず、粘性体の紫外線硬化樹脂30によりコア層13の表面が薄く被覆された状態とする。この状態では、コア層13中に光は閉じこめられ、コア層13からの光の滲み出し、または外部からコア層13中への光の浸入はない。また、被覆層が薄い状態では、コア層13中に入射した信号光は、肉眼で確認することができる。従って、入力および出力光ファイバ20、20からの光信号がコア層13に透過することを確認することにより粗調芯を短時間で完了できる。
【0017】
自動調芯は、光信号を入力光ファイバから入射しコア層13中を透過し出力光ファイバから出力する光量が最大となる最適の接続位置を機械的に探索する方法である。本実施例においては、粘性体の紫外線硬化樹脂30により光導波路13の端面(16a、16b)と光ファイバ20の接続面23、23間を接着した状態で、機械的に、両光路端面の相対位置を僅かずつ変動させて、最適接続位置の探索を行ない、調芯終了後、紫外線照射により紫外線樹脂を固体化し、自動調芯された最適位置に両光路端面を固着し接続する。この結果、第一回目の調心に比較して、より精密な接続が可能であり、かつ最適な接続位置を安定に保持することが可能である。なお、コア層13および光ファイバ20の接続面16a、16b、23、23が傾斜面に加工されており接続面積を大きくし接続強度が高いことも、接続位置の安定な保持に有効に作用する。
【0018】
その後、光導波路半製品チップ18の上表面に、さらに粘性体の紫外線硬化樹脂30を流し込む。粘性体の紫外線硬化樹脂は流動し、コア層13を含め光導波路半製品チップ18の表面を覆い、さらにコア層13と光ファイバ20の接続面間の間隙を充填する。
次いで、この粘性体の紫外線硬化樹脂30に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を固体に転換する。固体の紫外線硬化樹脂35を上部クラッド層37とし、かつ同樹脂35によって入出力光ファイバアレイ25が固着接続された光導波路素子40が完成する。
【0019】
紫外線硬化樹脂30は、その屈折率をクラッド層37として必要な値に調整可能である。従って、屈折率が所定の値になるよう調整された紫外線硬化樹脂35を用いることにより、必要な光学特性を具備した上部クラッド層37が得られる。
また、固体の紫外線硬化樹脂35は、石英ガラスに比して高い靱性をもち、衝撃に強い。従って、上部クラッド層37が同樹脂35により構成された光部品は、耐衝撃性に優れ、破損の危険が少ない。そして、この光導波路素子40の保護具は小型化が可能である。
【0020】
以上のように作製された光ファイバアレイ25を接続した光導波路素子40は、次のような特徴を持つ。すなわち、
光導波路素子40の作成時間を大幅に短縮することができる。すなわち上部クラッド層37を紫外線硬化樹脂35により作製するので、作製時間が短縮できる。また、光ファイバアレイ25とコア層13との接続を上部クラッド層37の作製と同時に行う、粗調芯の時間が短縮できる、等の効果を加算すると光部品40の作製時間は大幅に短縮できる。
【0021】
また、紫外線硬化樹脂35による上部クラッド層37の作製には、高い温度を必要としない。従って、火炎堆積、焼結による熱影響は一度となり、基板11の反りは半減され、光導波路素子特性への影響が防止できる。
さらに、光導波路チップ18と光ファイバアレイ25との接続において、粗調芯および自動調芯が精密に行われ、調芯後両光路の接続が固定されるので、コア層13と光ファイバアレイ25とが精度良く、安定に接続された光導波路素子の作製ができる。
【0022】
また、上記実施例においては、光導波路チップ18はシリコン基板を用いて構成されているが、特に限定するものではなく、例えば、石英ガラス、多成分ガラスなどを用いても、同様の効果が発揮できる。
なお、本発明において、各調心工程は、必ずしも時間的連続性を必要としない。すなわち、例えば、第一回目の粗調心が数回に分かれて行われていても、全体としては第一回目の調心を意味するものである。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、固体化された状態で必要な屈折率を持つ紫外線硬化樹脂を光導波路のクラッド層として用いることにより、一度に数時間を要するFHD、焼結による作製法に比して、約半分の時間で光導波路チップを作成することができる。また、ガラス系材料に比して高い靱性を持つ紫外線硬化樹脂を上部クラッド層として用い、かつコア層と光ファイバアレイを接続面間の接続とすることにより、得られた光部品の耐衝撃性は高く、保護具の小型化が可能となる。
【0024】
また、上部クラッド層の作製と光ファイバアレイとの接続を同時に行なっている。上述のクラッド層を紫外線硬化樹脂とすることによる製作時間短縮効果を含め、本方法によれば光部品の製作時間を大幅に短縮することができ、大幅にコストを低減することができる。
また、上部クラッド層を紫外線硬化樹脂により形成することにより、基板に対する熱影響による基板の反りは軽減され、反りによる光部品特性の劣化が軽減される効果が得られた。
【0025】
さらに、コア層を薄く被覆することにより、光導波路中に光を閉じこめ、しかも、被覆層が薄い場合光導波路中の光が肉眼で視認できるので、従来困難で長時間を要した粗調芯が、入力および出力光ファイバからの光信号がコア層に透過することを視認するのみで容易に行うことができる。また、粘性流体の紫外線硬化樹脂が接続面を接着している状態で自動調芯により精密に調芯した後、紫外線照射を行って紫外線硬化樹脂を固体化することにより、精密に調芯された両光路の接続位置が固定され、精密で安定に光ファイバアレイの接続位置が固定された光部品が得られている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の光導波路端面に光ファイバアレイ端面が接続された光導波路素子の概略構成図である。
【図2】 本発明の光導波路端面と光ファイバアレイ端面の接続方法を示す説明図である。
【図3】 従来の光導波路チップの作製方法の説明図である。
【符号の説明】
13 光導波路をなすコア層
16a 光導波路の一端面
16b 光導波路の他端面
20 光ファイバ
23 光ファイバ端面
30 粘性体の紫外線硬化樹脂
40 入出力光ファイバを接続した光導波路素子
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for aligning and connecting an input / output optical fiber array to an end face of an optical waveguide.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, silica glass-based optical waveguide elements mainly composed of quartz glass among optical waveguide elements have low optical transmission loss and can be connected to silica glass-based optical fibers with low loss. Since the optical functions can be integrated, it is expected to be used in a large amount in the construction of an optical communication network in the future.
As a method for manufacturing this silica-based optical waveguide, for example, as shown in Masao Kawauchi, “Application to Silica-based Optical Waveguide and Integrated Optical Components” Optical Volume 18 No. 12 (December 1989) p681-686 The most common method is a combination of glass film formation by deposition method (FHD: Flame Hydrolysis Deposition) and glass film formation by reactive ion etching (RIE).
[0003]
Specifically, as shown in FIG. 3, first, glass raw materials such as SiCl4 and TiCl4 are supplied to the burner 1 to obtain glass fine particles 3 by hydrolysis and oxidation reactions in an oxyhydrogen flame 2, and this is converted into Si. The glass fine particle films 5a and 5b having different refractive indexes are sequentially formed by being deposited on the substrate 4 such as a wafer ((a) in the figure). Here, it is assumed that the compositions of the glass fine particle films 5a and 5b are different (refractive indexes are different).
[0004]
Then, the glass fine particle films 5a and 5b sequentially formed in the above-described steps are heated to a high temperature, whereby the glass fine particle films 5a and 5b are made into transparent glass to form the lower clad layer 6a and the core layer 6b (FIG. 5B). ). The above is the flame deposition method.
Next, an unnecessary portion of the core layer 6b is removed by reactive etching to leave a ridge-shaped core portion 6c (FIG. 3C), and the upper cladding layer is again covered with the flame deposition method so as to cover the core portion 6c. By forming 6d, a buried type quartz optical waveguide is formed. Since a plurality of repeated optical waveguide patterns are formed on the substrate through the above steps, the optical waveguide chip 7 is completed by dividing the substrate for each waveguide pattern.
[0005]
Next, in order to input light to the optical waveguide element or to extract output light, an optical fiber for input / output, that is, an optical fiber array, is connected to each of the waveguides. For connection with an optical fiber, various methods such as fusion by laser light, adhesion by an adhesive, and mechanical pressure welding between optical path ends are adopted. Since the connection of the optical fiber array to the optical waveguide element is a multi-core connection, the connection with an adhesive is the mainstream for reasons such as low optical loss and high-accuracy connection at low cost. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the optical waveguide chip connected to the above-described conventional optical fiber array, that is, the optical component, both the manufacture of the waveguide chip and the connection between the waveguide chip and the optical fiber array have a drawback that it takes time.
That is, in the production of the waveguide chip, conventionally, the FHD and sintering processes are used twice for the formation of the lower cladding layer and the core layer, and the formation of the upper cladding layer. FHD is a process that takes several hours at a time, including sintering, and it takes a long time to manufacture an optical waveguide chip. Also, since high temperatures are applied to the sintering of the quartz glass-based lower clad layer, core layer, and upper clad layer, for example, when silicon is used as a substrate, the high temperature between the substrate and quartz glass is increased after sintering. There is also a problem that warpage occurs due to the shrinkage difference between the optical waveguide chip and the accuracy of connection with the input / output optical fiber array is lost.
[0007]
In addition, both the optical waveguide cross-sectional area and the optical fiber core cross-sectional area are extremely small (10 μm 2), it is difficult to align, and it is difficult to confirm whether the light from the optical fiber has reached the optical waveguide. Manual rough alignment with the naked eye was difficult and time consuming. In addition, the connection portion between the optical waveguide having a small cross-sectional area and the optical fiber is misaligned due to a slight external force, resulting in problems such as an increase in connection loss and breakage of the optical fiber.
[0008]
Furthermore, since optical waveguide elements are required to be downsized and their protective equipment tends to be small, optical waveguide elements made of quartz glass, which is a brittle material, have low toughness and can be damaged by slight impacts. It was built in.
An object of the present invention is to provide a connection method for connecting an end face of an optical fiber array for input / output of an optical signal to an end face of an optical waveguide precisely and at low cost. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the optical waveguide and optical fiber connection method of the present invention is a method of aligning and connecting the end face (16) of the optical waveguide (13) and the end face (23) of the optical fiber array. The surface including the end surface of the core layer of the optical waveguide is an inclined surface with respect to the optical axis direction of the optical waveguide, and the surface including the end surface of the optical fiber of the optical fiber array is the inclined surface of the optical waveguide. And an end face of the optical waveguide and the end face of the optical fiber are arranged to face each other, and after temporarily applying an ultraviolet curable resin (30) so as to cover the core layer of the optical waveguide, Aligning the end face of the core layer of the optical waveguide and the end face of the optical fiber, pouring an ultraviolet curable resin over the entire upper surface of the optical waveguide, and covering the surface of the optical waveguide including the core layer with this ultraviolet curable resin, Core Filling the gap between the layer and the end face of the optical fiber, irradiating and curing the ultraviolet curable resin with ultraviolet rays , forming the ultraviolet curable resin as an upper cladding layer of the optical waveguide, and by the cured ultraviolet curable resin, An optical waveguide and the optical fiber are fixedly connected.
[0010]
【Example】
An embodiment of the method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view for explaining the structure of an optical component according to an embodiment of the present invention. In the figure, 18 is an optical waveguide semi-finished product chip, and 25 is an optical fiber array. In the optical component 40, the upper clad layer 37 of the semi-finished optical waveguide chip 18 shown in FIG. The optical fiber connection end faces 23 and 23 of the optical fiber arrays 25 and 25 shown in FIG.
[0011]
FIGS. 2A and 2B show the configuration of an optical waveguide semi-finished product chip. The optical waveguide semi-finished product chip 18 includes a lower clad layer 12 on a substrate 11, a core layer 13 on which an optical waveguide is formed, and a core layer 13 of a chip 15 in which a glass reinforcing body 14 is bonded to the bottom surface of the substrate. The two surfaces 17a and 17b including the connection end surfaces 16a and 16b are inclined connection surfaces inclined downward.
[0012]
FIG. 2C shows a schematic configuration of the input / output optical fiber array. In the optical fiber array 25, the optical fiber 20 is disposed in a fine groove formed on the upper surface of the lower glass plate 21 of the two glass plates 21, 22, and the upper glass plate 22 is covered with the optical fiber 20 and bonded. After the optical fiber 20 and the glass plates 21 and 22 are bonded and fixed with an agent, the surface 24 including the connection end surface 23 of the optical fiber 20 is inclined obliquely upward so as to be connectable to the connection surface of the optical waveguide semi-finished product chip 18. The surface 24 is configured.
[0013]
FIG. 2D is a diagram in which the optical waveguide semi-finished product chip and the optical fiber array configured as described above are arranged for manufacturing an optical component. In this figure, the connection end faces 16a and 16b of the core layer 13 of the optical waveguide semi-finished chip 18 and the connection end faces 23 and 23 of the two optical fiber arrays 25 and 25 are fixed on a centering table (not shown). Are arranged to be opposed to each other with an interval of. A viscous ultraviolet curable resin 30 is supplied from a nozzle 31.
FIG. 2E shows the configuration of the optical component. 30 is a poured ultraviolet curable resin, 33 is an ultraviolet light source, and 35 is a solid ultraviolet curable resin. The solid ultraviolet curable resin 35 covering the upper surface of the core layer 13 of the optical waveguide semi-finished chip 18 constitutes an upper clad layer 37, and both connection portions 16 a and 16 b of the core layer 13 and connection end surfaces 23 and 23 of the optical fiber are The optical component 40 is configured by being connected by a solid ultraviolet curable resin 35.
[0014]
Next, a method for manufacturing the optical component 40 will be described mainly with reference to FIGS.
The optical waveguide semi-finished chip 18 is prepared by flame deposition and sintering of the lower cladding layer 12 and the core layer on the silicon substrate 11 (FIG. 3B), and then only the optical waveguide portion is formed by reactive ion etching. The remaining core layer 13 is formed (FIG. 3C). The auxiliary glass body 14 is bonded to this to form a chip 15 (FIG. 2A). Further, the optical waveguide semi-finished product chip 18 is manufactured by processing and polishing the connection surfaces 17a and 17b including both connection end surfaces 16a and 16b of the core layer 13 of the chip 15 into a connection surface inclined obliquely downward. (FIG. 2 (b)).
[0015]
On the other hand, in the optical fiber array 25, micro holes are formed in the mating surfaces of the two glass plates 21 and 22, the optical fibers are inserted into the micro holes, and the optical fibers are fixed together with the mating surfaces by an adhesive. After that, the surface including the connection end surface 23 of the optical fiber is processed into a connection surface 24 inclined obliquely upward and polished (FIG. 2C).
Next, the two input / output optical fiber arrays 25, 25 are connected to the connection end faces 16a, 16b of the core layer 13 of the core layer 13 of the semi-finished optical waveguide chip 18 manufactured as described above. The optical fiber connection end faces 23 and 23 are opposed to each other and installed on a centering device (not shown) (FIG. 2D).
[0016]
Therefore, the alignment of both optical paths of the core layer 13 and the optical fiber 20 is performed as follows according to the order of the first coarse alignment and the second and subsequent automatic alignment. Coarse alignment is a rough alignment, in which the position where an optical signal is transmitted from the input fiber to the core layer and from the core layer to the output fiber is manually detected. First, it is assumed that the surface of the core layer 13 is thinly coated with a viscous UV curable resin 30. In this state, light is confined in the core layer 13, and no light oozes out from the core layer 13 or light enters the core layer 13 from the outside. Further, when the coating layer is thin, the signal light incident on the core layer 13 can be confirmed with the naked eye. Therefore, the coarse alignment can be completed in a short time by confirming that the optical signals from the input and output optical fibers 20 and 20 are transmitted to the core layer 13.
[0017]
Automatic alignment is a method of mechanically searching for an optimum connection position where an optical signal is input from an input optical fiber, transmitted through the core layer 13, and output from the output optical fiber is maximized. In this embodiment, the end faces (16a, 16b) of the optical waveguide 13 and the connection faces 23, 23 of the optical fiber 20 are bonded to each other by a viscous ultraviolet curable resin 30, and the relative end faces of both optical paths are mechanically relative to each other. The position is changed little by little to search for the optimum connection position. After the alignment is completed, the ultraviolet resin is solidified by ultraviolet irradiation, and both optical path end faces are fixedly connected to the automatically aligned optimum position. As a result, compared to the first alignment, a more precise connection is possible, and an optimum connection position can be stably maintained. In addition, the connection surfaces 16a, 16b, 23, and 23 of the core layer 13 and the optical fiber 20 are processed into inclined surfaces, so that the connection area is increased and the connection strength is high, which effectively acts to stably maintain the connection position. .
[0018]
Thereafter, a viscous ultraviolet curing resin 30 is poured into the upper surface of the optical waveguide semi-finished chip 18. The viscous UV curable resin flows, covers the surface of the optical waveguide semi-finished chip 18 including the core layer 13, and further fills the gap between the connection surfaces of the core layer 13 and the optical fiber 20.
Next, the ultraviolet curable resin 30 of the viscous material is irradiated with ultraviolet rays to convert the ultraviolet curable resin into a solid. An optical waveguide element 40 is completed in which the solid ultraviolet curable resin 35 is used as the upper cladding layer 37 and the input / output optical fiber array 25 is fixedly connected by the resin 35.
[0019]
The refractive index of the ultraviolet curable resin 30 can be adjusted to a necessary value for the cladding layer 37. Therefore, by using the ultraviolet curable resin 35 whose refractive index is adjusted to a predetermined value, the upper clad layer 37 having necessary optical characteristics can be obtained.
Further, the solid ultraviolet curable resin 35 has higher toughness than quartz glass and is resistant to impact. Therefore, the optical component in which the upper clad layer 37 is made of the resin 35 is excellent in impact resistance and has a low risk of breakage. And the protector of this optical waveguide element 40 can be reduced in size.
[0020]
The optical waveguide element 40 to which the optical fiber array 25 manufactured as described above is connected has the following characteristics. That is,
The creation time of the optical waveguide element 40 can be greatly shortened. That is, since the upper cladding layer 37 is made of the ultraviolet curable resin 35, the manufacturing time can be shortened. Further, when the effect of connecting the optical fiber array 25 and the core layer 13 simultaneously with the production of the upper clad layer 37 and the time for rough alignment can be reduced, the production time of the optical component 40 can be greatly reduced. .
[0021]
In addition, the upper clad layer 37 made of the ultraviolet curable resin 35 does not require a high temperature. Therefore, the thermal effect due to flame deposition and sintering is once, the warping of the substrate 11 is halved, and the influence on the optical waveguide element characteristics can be prevented.
Further, in the connection between the optical waveguide chip 18 and the optical fiber array 25, coarse alignment and automatic alignment are precisely performed, and the connection between both optical paths after the alignment is fixed, so that the core layer 13 and the optical fiber array 25 are fixed. Therefore, it is possible to manufacture an optical waveguide element that is stably connected with high accuracy.
[0022]
In the above embodiment, the optical waveguide chip 18 is configured using a silicon substrate. However, the optical waveguide chip 18 is not particularly limited. For example, the same effect can be obtained by using quartz glass, multicomponent glass, or the like. it can.
In the present invention, each alignment step does not necessarily require temporal continuity. That is, for example, even if the first coarse alignment is performed in several steps, the first alignment is meant as a whole.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using an ultraviolet curable resin having a necessary refractive index in a solidified state as a cladding layer of an optical waveguide, compared with a manufacturing method by FHD that requires several hours at a time, sintering, An optical waveguide chip can be formed in about half the time. In addition, impact resistance of optical components obtained by using UV curable resin, which has higher toughness than glass-based materials, as the upper cladding layer and connecting the core layer and optical fiber array between the connection surfaces Is high, and the size of the protective equipment can be reduced.
[0024]
In addition, the upper cladding layer and the optical fiber array are connected simultaneously. Including the manufacturing time shortening effect by using the above-mentioned clad layer as an ultraviolet curable resin, according to this method, the manufacturing time of the optical component can be greatly shortened, and the cost can be greatly reduced.
Further, by forming the upper clad layer with an ultraviolet curable resin, the warpage of the substrate due to the thermal influence on the substrate was reduced, and the effect of reducing the deterioration of the optical component characteristics due to the warpage was obtained.
[0025]
Furthermore, by covering the core layer thinly, light is confined in the optical waveguide, and when the coating layer is thin, the light in the optical waveguide is visible with the naked eye. The optical signal from the input and output optical fibers can be easily performed only by visually recognizing that the optical signals are transmitted to the core layer. In addition, the UV-curing resin of viscous fluid was precisely aligned by automatic alignment while the connection surface was adhered, and then the UV-curing resin was solidified by irradiating with UV to achieve precise alignment. An optical component in which the connection position of both optical paths is fixed and the connection position of the optical fiber array is fixed accurately and stably is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical waveguide element in which an end face of an optical fiber array is connected to an end face of an optical waveguide according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a method for connecting an end face of an optical waveguide and an end face of an optical fiber array according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional method for producing an optical waveguide chip.
[Explanation of symbols]
13 Core layer 16a forming optical waveguide One end face 16b of optical waveguide The other end face 20 of the optical waveguide 20 Optical fiber 23 Optical fiber end face 30 UV curable resin 40 of viscous material Optical waveguide element connected with input / output optical fiber

Claims (1)

光導波路(13)の端面(16)と、光ファイバアレイの端面(23)を調芯して接続する方法であって、
前記光導波路のコア層の端面を含む面を、光導波路の光軸方向に対して傾斜面とするとともに、前記光ファイバアレイの光ファイバの端面を含む面を、前記光導波路の傾斜面と接続可能に傾斜面とし、
前記光導波路の端面と前記光ファイバの端面とを対向配置し、
前記光導波路のコア層を被覆するように紫外線硬化樹脂(30)を仮塗布せしめた後、前記光導波路のコア層の端面と前記光ファイバの端面との調芯を行い、
前記光導波路の上部全面に紫外線硬化樹脂を流し込み、この紫外線硬化樹脂によりコア層を含め光導波路の表面を覆うとともに、前記コア層と前記光ファイバの端面との間隙を充填し、
前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させ、前記紫外線硬化樹脂を前記光導波路の上部クラッド層となし、
この硬化した紫外線硬化樹脂により前記光導波路と前記光ファイバとを固着接続することを特徴とする光導波路と光ファイバの接続方法。
A method of aligning and connecting the end face (16) of the optical waveguide (13) and the end face (23) of the optical fiber array,
The surface including the end surface of the core layer of the optical waveguide is inclined with respect to the optical axis direction of the optical waveguide, and the surface including the end surface of the optical fiber of the optical fiber array is connected to the inclined surface of the optical waveguide. It can be an inclined surface,
An end face of the optical waveguide and an end face of the optical fiber are arranged to face each other,
After temporarily applying the ultraviolet curable resin (30) so as to cover the core layer of the optical waveguide, alignment between the end surface of the core layer of the optical waveguide and the end surface of the optical fiber is performed,
An ultraviolet curable resin is poured over the entire upper surface of the optical waveguide, the surface of the optical waveguide including the core layer is covered with the ultraviolet curable resin, and a gap between the core layer and the end face of the optical fiber is filled.
The ultraviolet curable resin is cured by irradiating ultraviolet rays, and the ultraviolet curable resin is used as an upper clad layer of the optical waveguide,
A method of connecting an optical waveguide and an optical fiber, wherein the optical waveguide and the optical fiber are fixedly connected by the cured ultraviolet curable resin.
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