JP7024359B2

JP7024359B2 - 光ファイバ接続構造

Info

Publication number: JP7024359B2
Application number: JP2017230297A
Authority: JP
Inventors: 光太鹿間; 淳荒武
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP2019101152A

Description

本発明は、光ファイバを相互に接続するための光ファイバ接続構造に関し、より具体的には、１本の媒体に平行に配置された複数のコアを有するマルチコアファイバの複数のコアに対し、個別に光を入力／出力するための光ファイバ接続構造に関する。

ネットワーク需要の急速な拡大に伴い、光通信システムにおいて伝送容量の大幅な拡大が求められている。これに伴い、光ファイバ１本あたりの伝送容量の拡大が必要とされている。しかしながら、１本の光ファイバによって伝送できる容量は、耐パワー性や非線形性の観点から限界に近づきつつある。これを解決するために、同一ファイバ内に複数のコアを有するマルチコアファイバ（以後、マルチコアファイバをＭＣＦと略す）を利用して、光ファイバの空間利用効率を向上させる技術が提案されている。

ＭＣＦは、図１７Ａ～図１７Ｄの断面図に例示するように、複数のコア７０１が同一のクラッド７０２に収容されている。図１７Ａ～図１７Ｄは、導波方向に垂直な断面を占めている。なお、図１７Ａ～図１７Ｄでは、被覆などは省略している。図１７Ａは、コア７０１の数が７の場合を示している。各々のコア７０１の間隔は５μｍ～５０μｍ程度である。各コア７０１は、六方最密充填の配置に対応する三角格子を形成されるように配置されており、以下、この配置構成を三角配置型と呼ぶ。図１７Ｂは同様の三角配置型の配置でコア７０１の数を１９としている。

また、図１７Ｃは、コア７０１の数が４の場合を示している。この例では、各コア７０１は、長方形を形成するように配置されており、以下、この配置構成を長方形配置型と呼ぶ。図１７Ｄは、同様の長方形配置型でコア７０１の数を１２としている。

上述したように構成されているＭＣＦにおいて、クラッドの径は、単一のコアを有する光ファイバ（概ねφ８０～１２５μｍ）と同程度の径、または、単一のコアを有する光ファイバより大きい径である(概ねφ１２５μｍ～３００μｍ)。ＭＣＦの複数のコアは、ファイバの長手方向について平行に配置される。基本的には、各コアに沿って、別々の光信号が伝送される。従って、１本の光ファイバの中に複数の伝送路を有していると考えることができ、同一波長の異なる光信号を同時に伝送することもできる。

ＭＣＦは、コア配置によって分類すると、上述の三角配置型、長方形配置型およびランダム配置型の３種類に大別されるが、他に、コア間のクロストーク結合によって分類した結合型、非結合型といった分類もできる。また、各コアの屈折率やコア径を変えたＭＣＦや、コアの周囲に１～２０μｍ程度の第２クラッド層を設けたトレンチ型と呼ばれるＭＣＦ、更に、各コアの周りに微小な空孔を設けたフォトニック結晶型と呼ばれるＭＣＦなども提案されている。

ＭＣＦにおいて、コアごとに別々の信号を伝送させるためには、ＭＣＦの複数のコアと、各々が単一のコアを有する複数本の光ファイバとの間で個別に光を入出力させる必要がある。以下、ＭＣＦと接続をされ、８０μｍφから１２５μｍφ程度のクラッド径を持った単一のコアを有するファイバを、「通常の光ファイバ」と定義する。ＭＣＦと通常ファイバとの間で、光を入出力可能とするために、ＭＣＦ用のファンアウト部品が必要となる。このように、光の入出力を可能とする接続を「光接続」と定義する。

従来技術のＭＣＦのファンアウト部品８０１について、図１８を用いて説明する。ＭＣＦ用のファンアウト部品８０１は、ＭＣＦ接続部８０２を介して伝送路側のＭＣＦ８０３と接続されるＭＣＦ８０４と、ＭＣＦ８０４の複数のコアを伝搬する光を複数（ＭＣＦ８０４のコア数と同数）の通常ファイバ８０５にそれぞれ導き、および、反対に複数の通常ファイバ８０５からの光をＭＣＦ８０４の複数のコアにそれぞれ導くように構成された筐体８０６と、複数の通常ファイバ８０５と、複数の通常ファイバ８０５に光を入出力するための光コネクタ・プラグ８０７とが順次に接続されている。光コネクタ・プラグ８０７を、光部品付きの他の光ファイバと接続することによって、信号光を入力／出力／増幅などをさせて、ＭＣＦ８０４内に伝送させる。

しかしながら、通常の光ファイバでは、ＭＣＦのコア間隔ｄ（３０μｍ～５０μｍ）に比べてファイバ径が大きいため、ＭＣＦの各コアと通常の光ファイバとを個別に光接続させることが困難である。

この問題を解決する方法として、レンズなどを介した空間結合を用いる技術や、細径ファイバを束ねたファイババンドル（特許文献１参照）、あるいはファイバを溶融延伸したタイプなどの技術が知られている。また、基板上に光導波路層を形成した積層光導波路などと接続する方法も知られている。

他方、上記光接続の用途において、光接続だけの機能のみならず、従来の光ファイバ用の各種光通信デバイスとの結合も求められる。ここで、光通信用デバイスとして用いられる光回路では、例えば、ガラスをコアとする石英ガラス系からなる平面光波回路（Planar Lightwave Circuit；ＰＬＣ）が広く用いられている。これは、光ファイバとの結合に優れ、材料としての信頼性も高いため、スプリッタ、波長合分波器、光スイッチ、偏波制御素子など光通信用の多種多様な機能素子へ応用されている。

近年では、前述の光回路の小型化に対応するために、コアの屈折率を大きくし、クラッドとの屈折率差を大きくすることで、最小曲げ径を小さく設計する高屈折率差の光回路の研究が進んでいる。また、近年では、光の閉じ込めの強いシリコンをコアとしたシリコンフォトニクス技術が進展し、ガラス系よりもより小型な光回路が実現されている。

シリコンフォトニクス技術には、電子部品などで一般に用いられているシリコンプロセスが適用できる。また、光変調素子や波長変換素子、増幅素子としては、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）などに代表される強誘電体材料をコアとする光回路なども広く利用されている。

また、発光素子や受光素子、光変調素子としては、インジウムリン（ＩｎＰ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などに代表されるＩＩＩ－Ｖ族半導体も実用化されており、これらに光の導波機構を有する光回路集積型の発光素子、受光素子、光変調素子なども広く応用がなされている。これら強誘電体系や半導体系の光導波路に関しても、ガラスよりも屈折率が大きいことから、光の閉じ込めが強く、回路の小型化が期待できる。以上、述べたような光デバイスは通常基板上にクラッド層と１つのコア層を形成した導波路から構成されており、以降、これらをまとめて２次元導波路型光デバイスと呼ぶこととする。これらとマルチコアファイバとを簡易に光接続する方法が求められる。

特開２０１２－２０８２３６号公報

上述したマルチコアファイバと２次元導波路型光デバイスとの接続において、前述の溶融延伸型やファイババンドル型などの技術は、２次元導波路型光デバイスとの間にファイバを介すことになり、接続点が増えるという課題がある。また、空間結合などの接続では、調心や設計が複雑であることやコア数が増えるにつれて装置が大型化してかさばるものとなる。積層導波路などによる接続では、導波路である点で利点があるが、ポリマー導波路やフェムト秒レーザによる描画などで書き込まれることとなり、従来の光通信用デバイスの代表として成熟している２次元導波路と比べて機能素子としての応用が困難であり、光機能素子との集積には向かないという欠点がある。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、マルチコアファイバを、石英系ＰＬＣやＤＦＢレーザアレイなどの２次元導波路型光デバイスに簡易に接続できるようにすることを目的とする。

本発明に係る光ファイバ接続構造は、同一のファイバ本体に複数のコアを有するマルチコアファイバと、複数のコアの中の一部のコアの端面が露出する状態にマルチコアファイバの導波方向の異なる位置に形成された複数のコア端面露出部と、複数のコア端面露出部の各々で、露出する一部のコアの端面に光接続する光導波路を備える導波路型光デバイスとを備え、複数のコア端面露出部と隣接する複数のコア端面露出部間を結ぶ面とは、側面から見て連続する複数段の階段状に形成されている。

上記光ファイバ接続構造において、導波路型光デバイスのコア端面露出部に配置される光導波路は、コア端面露出部のファイバ本体の断面方向の深さより薄く形成されている。

上記光ファイバ接続構造において、導波路型光デバイスの光導波路に光接続する光ファイバを備える。

上記光ファイバ接続構造において、導波路型光デバイスの光導波路に光接続する他のマルチコアファイバを備えるようにしてもよい。

上記光ファイバ接続構造において、導波路型光デバイスに形成された光素子を備えるようにしてもよい。

上記光ファイバ接続構造において、マルチコアファイバの端部において一部のコア以外の他のコアの端面に光接続する光導波路を備える他の導波路型光デバイスを更に備えるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、一部のコアの端面が露出する状態にマルチコアファイバにコア端面露出部を形成し、コア端面露出部で露出する一部のコアの端面に光導波路を光接続するようにしたので、マルチコアファイバを、石英系ＰＬＣやＤＦＢレーザアレイなどの２次元導波路型光デバイスに簡易に接続できるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造のマルチコアファイバ１０１の断面を示す断面図である。図３は、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造を示す平面図である。図４は、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造の光導波路１０４ａの構成例を示す構成図である。図５Ａは、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造のマルチコアファイバの断面を示す断面図である。図５Ｂは、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造のマルチコアファイバの断面を示す断面図である。図５Ｃは、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造のマルチコアファイバの断面を示す断面図である。図６は、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造の作製を説明する斜視図である。図７は、本発明の実施の形態１における他の光ファイバ接続構造の一部構成を示す断面図である。図８は、本発明の実施の形態１における他の光ファイバ接続構造の構成を示す平面図である。図９Ａは、本発明の実施の形態１における他の光ファイバ接続構造の構成を示す平面図である。図９Ｂは、本発明の実施の形態１における他の光ファイバ接続構造の構成を示す断面図である。図１０は、本発明の実施の形態２における光ファイバ接続構造の一部構成を示す断面図である。図１１は、本発明の実施の形態３における光ファイバ接続構造の構成を示す平面図である。図１２は、本発明の実施の形態４における光ファイバ接続構造の構成を示す平面図である。図１３は、本発明の実施の形態４における他の光ファイバ接続構造の構成を示す平面図である。図１４Ａは、本発明の実施の形態４における他の光ファイバ接続構造の構成を示す断面図である。図１４Ｂは、本発明の実施の形態４における他の光ファイバ接続構造の構成を示す平面図である。図１５は、本発明の実施の形態５における光ファイバ接続構造の構成を示す断面図である。図１６Ａは、本発明の実施の形態５における光ファイバ接続構造の光導波路５０４ａの構成例を示す構成図である。図１６Ｂは、本発明の実施の形態５における光ファイバ接続構造の光導波路５０４ｂの構成例を示す構成図である。図１６Ｃは、本発明の実施の形態５における光ファイバ接続構造の光導波路５０４ｃの構成例を示す構成図である。図１７Ａは、マルチコアファイバの構成を示す断面図である。図１７Ｂは、マルチコアファイバの構成を示す断面図である。図１７Ｃは、マルチコアファイバの構成を示す断面図である。図１７Ｄは、マルチコアファイバの構成を示す断面図である。図１８は、ＭＣＦのファンアウト部品の構成を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態におけるついて説明する。

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１における光ファイバ接続構造について、図１、図２、図３を参照して説明する。

この光ファイバ接続構造は、マルチコアファイバ１０１の各コア１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対応して光を入出力するための構造である。マルチコアファイバ１０１は、よく知られているように、同一のファイバ本体に複数のコア１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを備えている。

この光ファイバ接続構造は、まず、複数のコア１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの中の一部のコア１０２ａの端面が露出する状態に、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部１０３ａを備える。実施の形態１では、一部のコア１０２ｂの端面が露出する状態に、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部１０３ｂも備える。実施の形態１では、マルチコアファイバ１０１に、側面から見て階段状にコア端面露出部１０３ａ、コア端面露出部１０３ｂを形成している。なお、コア１０２ｃの端面は、マルチコアファイバ１０１の端部１０１ａで露出している。

例えば、マルチコアファイバ１０１は、７個のコアを備える三角配置型である。例えば、コア１０２ａは、２つのコアが配置された上段の列に配置され、コア１０２ｂは３つのコアが配置された中段の列に配置され、コア１０２ｃは、２つのコアが配置された下段の列に配置されている。この例では、コア端面露出部１０３ａに２つのコアが露出し、コア端面露出部１０３ｂに３つのコアが露出し、端部１０１ａに２つのコアが露出する。

また、この光ファイバ接続構造は、コア端面露出部１０３ａで露出する一部のコア１０２ａの端面に光学的に接続（光接続）する光導波路１０４ａを備える導波路型光デバイス１０５ａを備える。実施の形態１では、コア端面露出部１０３ｂで露出する一部のコア１０２ｂの端面に光接続する光導波路１０４ｂを備える導波路型光デバイス１０５ｂも備える。なお、マルチコアファイバ１０１の端部１０１ａにおいて、コア１０２ｃの端面に光接続する光導波路１０４ｃを備える導波路型光デバイス１０５ｃが配置されている。

なお、マルチコアファイバ１０１は、基板１０７の上に配置され、蓋１０８により基板１０７の上に押さえつけられている。基板１０７，蓋１０８は、よく知られた光ファイバブロック部品である。基板１０７と蓋１０８とは、図示しない接着剤による接着層で貼り付けられている。基板１０７には、図示しないＶ溝が設けられ、Ｖ溝にマルチコアファイバ１０１がはめ込まれている。なお、マルチコアファイバ１０１は、挿入穴を備えた直方体のキャピラリ部品の挿入穴に挿入して固定してもよい。

導波路型光デバイス１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃは、よく知られた光デバイスのいずれでもよい。例えば、シリコン基板上にガラスの下部クラッド、コア、上部クラッドからなる光導波路層が形成された石英系ＰＬＣなどである。導波路型光デバイス１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの光導波路１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃは、これらの各コアと、コア１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃとが光軸ずれ無く接続するように形成されている。更に、マルチコアファイバ１０１の各コア１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと、光導波路１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃの各コア同士が、位置決めされて接着固定されている。

上述した導波路型光デバイス１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの固定は、通常の石英系ＰＬＣ部品とファイバブロック部品との固定と同様に、光軸ずれ無く各コアを調心（位置決め）した後、接着剤を基板１０７と蓋１０８との間に充填して紫外線硬化により接着固定すればよい。

ここで、コア端面露出部１０３ａに配置される光導波路１０４ａは、コア端面露出部１０３ａのファイバ本体の断面方向の深さより薄く形成され、他の部品との機械干渉がないようにしている。コア端面露出部１０３ｂに配置される光導波路１０４ｂも同様である。光導波路１０４ａ，光導波路１０４ｂの厚さは、マルチコアファイバ１０１における各コアの配置間隔などに応じて適宜設定される。

なお、実施の形態１において、導波路型光デバイス１０５ｃの光導波路１０４ｃには、コアが１つとされている通常の光ファイバ１１０が接続されている。光ファイバ１１０は、固定部品１０９により光導波路１０４ｃ（導波路型光デバイス１０５ｃ）固定されている。また、図示していないが、導波路型光デバイス１０５ａ，１０５ｂの光導波路１０４ａ，１０４ｂにも、通常の光ファイバが接続されている。通常の光ファイバは、基板１０７，蓋１０８と一体化しており、前述と同様に接着剤などにより固定されている。

光導波路１０４ａ（光導波路１０４ｂ，１０４ｃ）は、マルチコアファイバ１０１の各端面の各コアと、通常の光ファイバとを接続するように曲げ導波路部、ピッチ変換部などが形成されており、光ファイバとマルチコアファイバ１０１の各コアとを接続する役割を有している。図４に光導波路１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃのコア１４１のデザイン例を示している。図４に示す各光導波路１０４ａの左端においては、マルチコアファイバ１０１のコアピッチに相当するピッチでコア１４１が配置されており、これに適宜曲げ導波路を用いて導波路間隔を広げながら、通常の光ファイバを接続するためのピッチに変換している。

例えば、光導波路１０４ａには、図４（ａ）のデザインのコア１４１が設けられ、光導波路１０４ｂには、図４（ｂ）のデザインのコア１４１が設けられ、光導波路１０４ｃには、図４（ｃ）のデザインのコア１４１が設けられている。

このような構造とすることで、マルチコアファイバ１０１の複数のコアと、各々が単一のコアを有する複数本の光ファイバとの間で個別に光を入出力させるファンアウトを、容易に実現することができるようになる。

また、従来、２次元導波路型光デバイス（接続端面のコア配置は１次元）とマルチコアファイバ（接続端面のコア配置は２次元）とを接続する上では、一旦ファイババンドル部品や積層導波路、空間結合部品などのファンアウト部品を介して２次元から１次元にコア配置を変換してから２次元導波路型光デバイスと接続する必要があった。

これに対し、実施の形態１によれば、マルチコアファイバ１０１の各端面を１次元コア配置のアレイ（直線アレイ）の形に層化して接続端面を形成しており、これにより、マルチコアファイバ１０１の各層の１次元配置のコア線分群と直接２次元導波路型光デバイスと接続することが可能である。

なお、ここでは７コアのマルチコアファイバ１０１との接続の例で示したが、本発明は、コア数などが限定されるものではない。例えば、マルチコアファイバ１０１のコア配置が、図５Ａに示すように、三角配置型で１９個の場合、５つの線分郡１２１，１２２，１２３，１２４，１２５としてもよい。また、マルチコアファイバ１０１のコア配置が、図５Ｂに示すように、四角配置型で４個の場合、２つの線分郡１２１ａ，１２２ｂとしてもよい。また、マルチコアファイバ１０１のコア配置が、図５Ｃに示すように、四角配置型で１２個の場合、３つの線分郡１２１ａ，１２２ｂ，１２３ｃとしてもよい。

光導波路の厚さが、上述した各線分郡の層間の間隔よりも小さく設定可能な場合であれば、任意のコア数であっても適用することが可能である。ここで、光導波路の厚さは、デバイス材料や埋め込み型導波路あるいはリブ型、リッジ型、メサ型、ハイメサ型などの導波構造などによって異なるが、概ね数μｍ～数十μｍで設定できる。例えば石英系ＰＬＣなどは、上部クラッドも含めて１０～３０μｍ程度であり、複数設けたコア端面露出部の各層間隔が１０～３０μｍ以上のマルチコアファイバ１０１に対して適用することが可能である。

上述では、導波路型光デバイスとして、光導波路を備える単純な構造例で説明しているが、これに限るものではなく、スプリッタ、波長合分波器、光スイッチ、偏波制御素子、ゲイン調整素子、増幅素子、変調素子、受光素子、発光素子などの光素子を、適宜に集積してもよい。

次に、実施の形態１における光ファイバ接続構造の作製方法について、図６を参照して説明する。まず、基板１０７のＶ溝１０７ａにマルチコアファイバ１０１を搭載し、蓋１０８を搭載して接着剤１１１で一体化して固定する。この後、ダイシングブレード２０１を用いたダイシングにより、所定の部分をそぎ落とすことで形成する。ダイシングブレード２０１のそぎ落としを適切なブレード高さで実施し、更に、適宜にマルチコアファイバ１０１の導波方向に移動させながらダイシングを繰り返すことで、段構造を形成することができる。なお、階段方向近傍でのそぎ落とし加工に関しては、より径が小さく、ブレード先端が矩形のダイシングブレードを使うことが好ましく、これによりダイシング後のＲ形状残りなどを極力小さくし、接続端面の平坦性を維持することができる。

上述では、ダイシングによる加工の例を示したが、同様にグラインダなどによる機械加工や、レーザ加工などでも形成することができる。また、基板１０７を石英母材として、マルチコアファイバ１０１とともにエッチング加工を施し、適切にエッチングマスクを用いて階段形状となるように加工することでも形成することができる。

また、上述では、コア端面露出部１０３ａにおける露出端面を、導波方向平面に対して垂直に形成したが、これに限るものではない。例えば、図７に示すように、露出端面を、導波方向平面に垂直な平面よりある程度傾斜させたコア端面露出部１０３ａ’，１０３ｂ’としてもよい。例えば、ダイシングブレードの加工角度を変更することで、上述したような傾斜した端面が形成できる。斜め端面とすることにより、導波路型光デバイスと接続した際の反射戻り光などを抑制することも可能である。

ところで、図８に示すように、屈曲した形状の導波路型光デバイス１０５ａ’，１０５ｂ’を用いてもよい。このようにすることで、各々の導波路型光デバイス間の機械干渉を避けるように配置することが容易となり、同一の方向から光ファイバと接続することが可能となる。

また、図９Ａ，図９Ｂに示すように、導波路型光デバイス１０５ａ’は、蓋１０８の側から接続し、導波路型光デバイス１０５ｂ’は、基板１０７の側から接続してもよい。この場合、導波路型光デバイス１０５ａ’を接続するためのコア端面露出部は、蓋１０８の側に形成し、導波路型光デバイス１０５ｂ’を接続するためのコア端面露出部は、基板１０７の側に形成する。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２における光ファイバ接続構造について、図１，図１０を参照して説明する。

また、この光ファイバ接続構造は、コア端面露出部１０３ａで露出する一部のコア１０２ａの端面に光接続する光導波路１０４ａを備える導波路型光デバイス１０５ａを備える。実施の形態１では、コア端面露出部１０３ｂで露出する一部のコア１０２ｂの端面に光接続する光導波路１０４ｂを備える導波路型光デバイス１０５ｂも備える。なお、マルチコアファイバ１０１の端部１０１ａにおいて、コア１０２ｃの端面に光接続する光導波路１０４ｃを備える導波路型光デバイス１０５ｃが配置されている。

上述した構成は、前述した実施の形態１と同様ある。実施の形態２では、導波路型光デバイス１０５ａにレーザを備える。例えば、図１０に示すように、光導波路１０４ａのコア１４１に接続する活性部１１２から構成されたレーザを備える。活性部１１２は、例えば図示しない回折格子を備え、分布帰還型のレーザとなる。活性部１１２では、図示しない電極や配線などを介して注入された電流により励起されたキャリアの再結合により光が発生し、この光が回折格子による共振器で増幅され、レーザが発振する。発振したレーザは、コア１４１による光導波を通じて出射される。

従来、２次元導波路型光デバイスであるレーザデバイス（接続端面のコア配置は１次元）などと、マルチコアファイバ（接続端面のコア配置は２次元）とを接続する上では、一旦、ファイババンドル部品や積層導波路、空間結合部品などのファンアウト部品を介して２次元から１次元にコア配置を変換してから２次元導波路型光デバイスであるレーザアレイと接続する必要があった。

これに対し、実施の形態２によれば、マルチコアファイバ１０１にコア端面露出部１０３ａ、コア端面露出部１０３ｂを設けて１次元アレイ（直線アレイ）の形に層化して接続端面を形成しており、これにより、マルチコアファイバ１０１の各層の１次元配置のコア線分群と直接２次元導波路型光デバイスであるレーザとを直接接続することが可能であり、接続損失やサイズ、簡易性の観点で大きな利点を有する。

なお、上述では、発光素子を用いた例を示したが、同様に受光素子として、フォトダイオードを集積した導波路アレイ、例えばＳｉをコアとする導波路にＧｅやＩｎＧａＡｓを添加したＧｅ／ＩｎＧａＡｓ－フォトダイオード集積のシリコン導波路アレイなどを用いることも可能である。

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３における光ファイバ接続構造について、図１１を参照して説明する。

この光ファイバ接続構造は、導波路型光デバイス３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃにより、マルチコアファイバ１０１と他のマルチコアファイバ３０１とを接続する。導波路型光デバイス３０５ａは、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部（不図示）に露出するコアと、マルチコアファイバ３０１の端部で露出するコアとを光学的に接続する。

また、導波路型光デバイス３０５ｂは、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部（不図示）に露出するコアと、マルチコアファイバ３０１のコア端面露出部（不図示）に露出するコアとを光学的に接続する。

また、導波路型光デバイス３０５ｃは、マルチコアファイバ１０１の端部で露出するコアと、マルチコアファイバ３０１のコア端面露出部（不図示）に露出するコアとを光学的に接続する。

導波路型光デバイス３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃは、スプリッタ、波長合分波器、光スイッチ、偏波制御素子、ゲイン調整素子、増幅素子、変調素子、受発光素子などが適宜集積されている。

従来、２次元導波路型光デバイスである光スイッチ素子やゲイン調整素子などとマルチコアファイバとを接続する場合、一旦ファイババンドル部品や積層導波路、空間結合部品などのファンアウト部品を介して２次元から１次元にコア配置を変換してから２次元導波路型光デバイスである光スイッチ素子やゲイン調整素子などと接続する必要があった。

これに対し、実施の形態３によれば、マルチコアファイバ１０１にコア端面露出部を設けて１次元アレイ（直線アレイ）の形に層化して接続端面を形成しており、これにより、マルチコアファイバ１０１の各層の１次元配置のコア線分群と直接２次元導波路型光デバイスである光スイッチ素子やゲイン調整素子などを直接接続することが可能であり、接続損失やサイズ、簡易性の観点で大きな利点を有する。

例えば、導波路型光デバイスにスイッチ素子などを集積して、適宜スイッチングを行うことで、マルチコアファイバの各層のコア間でスイッチングを行うことが可能である。またゲイン調整素子などを用いることで、マルチコアファイバの各コアの利得調整などを行うことができる。

［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４における光ファイバ接続構造について、図１２を参照して説明する。

この光ファイバ接続構造は、まず、導波路型光デバイス４０５ａの光導波路（不図示）が、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部（不図示）に露出する例えば２つのコアに光学的に接続する。また、導波路型光デバイス４０５ｂの光導波路（不図示）が、マルチコアファイバ１０１に形成された別のコア端面露出部（不図示）に露出する、上記の２つのコアと同層の２つのコアに光学的に接続する。実施の形態４において、導波路型光デバイス４０５ａおよび導波路型光デバイス４０５ｂは、同じ層の２つのコアに光接続している。

例えば、上記２つのコアによる光導波路を導波する光を、導波路型光デバイス４０５ａで取り出し、取り出した光を導波路型光デバイス４０５ｂで上記２つのコアによる光導波路に戻すことができる。実施の形態４によれば、マルチコアファイバ１０１デバイスに対するアド・ドロップ部品を簡易に実現することができる。

一般に、光の信号処理をノードなどで行う上では、一部の光信号を適切に取り出し（ドロップ）し、トランシーバなどと接続し、再度光信号を適切に入力（アド）して、信号処理を行う必要がある。従来、２次元導波路型光デバイスである上述の光スイッチ素子やゲイン調整素子などとマルチコアファイバ１０１とを接続する上では、一旦ファイババンドル部品や積層導波路、空間結合部品などのファンアウト部品を介して２次元から１次元にコア配置を変換してから２次元導波路型光デバイスである光スイッチ素子やゲイン調整素子などと接続する必要があった。

実施の形態４によれば、マルチコアファイバ１０１の各端面を１次元アレイ（直線アレイ）の形に層化して、接続端面を形成しており、これにより、各層と直接２次元導波路型光デバイスである光スイッチ素子やゲイン調整素子などを直接接続することが可能であり、接続損失やサイズ、簡易性の観点で大きな利点を有する。

従来、このようなアド・ドロップを行う上では、一旦ファイババンドル部品や積層導波路、空間結合部品などのファンアウト部品を介して各コアをすべて通常の光ファイバにばらしてから、光の信号処理を行う必要があった。実施の形態４によれば、マルチコアファイバ１０１の各端面を１次元アレイ（直線アレイ）の形に層化して、接続端面を形成し、マルチコアファイバ１０１の各層の１次元配置のコア線分群の一部の層のコアのみを光ファイバに接続することが可能であり、マルチコアファイバ１０１のすべてのコアをばらす必要無く、アド・ドロップを実現することができる。

ところで、導波路型光デバイス４０５ａおよび導波路型光デバイス４０５ｂを一体化し、図１３に示すように、１つの導波路型光デバイス４０５ｃの光導波路（不図示）を、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部（不図示）に露出するコアに光学的に接続してもよい。例えば、図１３では、導波路型光デバイス４０５ｃの紙面左側の面で、マルチコアファイバ１０１の２つのコアに光導波路（不図示）が光接続し、また、導波路型光デバイス４０５ｃの紙面右側の面で、上記２つのコアと同層の２つのコアに光導波路（不図示）が光接続する。

また、マルチコアファイバ１０１の２層目、３層目など必要に応じて、階段状にコア端面露出部を形成し、各層に対応する導波路型光デバイスを接続すれば必要なコアに対してアド・ドロップを実施することができる。

例えば、図１４Ａの断面図に示すように、基板１０７の側から見て上段側で、導波路型光デバイス４０５ａの光導波路４０４ａが、２つの入出力端面において、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部４０３ａに露出する例えば２つのコアに光学的に接続する。また、基板１０７の側から見て下段側で、導波路型光デバイス４０５ａの光導波路４０４ａが、２つの入出力端面において、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部４０３ａに露出する例えば２つのコアに光学的に接続する。

また、例えば、図１４Ｂの平面図に示すように、基板（不図示）の側から見て上段側で、導波路型光デバイス４０５ｃの光導波路（不図示）が、２つの入出力端面において、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部（不図示）に露出する例えば２つのコアに光学的に接続する。また、基板（不図示）の側から見て下段側で、導波路型光デバイス４０５ａの光導波路（不図示）が、２つの入出力端面において、マルチコアファイバ１０１に形成されたコア端面露出部（不図示）に露出する例えば２つのコアに光学的に接続する。

上述した構成とすることで、マルチコアファイバ１０１の上段側のコアおよび下段側のコアの各々に対して、アド・ドロップを行うこともできる。

［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態４における光ファイバ接続構造について、図１５を参照して説明する。この光ファイバ接続構造は、複数のマルチコアファイバ１０１の各コア（不図示）に対応して光を入出力するための構造である。

この光ファイバ接続構造は、まず、導波路型光デバイス５０５ａの光導波路（不図示）が、複数のマルチコアファイバ１０１の各々に形成されたコア端面露出部（不図示）に露出する上層のコアに光学的に接続する。また、導波路型光デバイス５０５ｂの光導波路（不図示）が、複数のマルチコアファイバ１０１の各々に形成された別のコア端面露出部（不図示）に露出する、中層のコアに光学的に接続する。また、導波路型光デバイス５０５ｃの光導波路（不図示）が、複数のマルチコアファイバ１０１の端部に露出する、下層のコアに光学的に接続する。

なお、複数のマルチコアファイバ１０１は、基板（不図示）の上に配置され、蓋５０８により基板の上に押さえつけられている。

例えば、導波路型光デバイス５０５ａにおいては、例えば、図１６Ａに示すように、光導波路５０４ａに、途中で９０°導波方向が変更される複数のコア５４１が設けられている。複数のコア５４１は、複数のマルチコアファイバ１０１の各々のコアピッチに相当するピッチから、曲げ導波路を用いて導波路間隔を広げながら、通常の光ファイバを接続するためのピッチに変換されている。

また、導波路型光デバイス５０５ｂにおいては、例えば、図１６Ｂに示すように、光導波路５０４ｂに、途中で９０°導波方向が変更される複数のコア５４１が設けられている。複数のコア５４１は、複数のマルチコアファイバ１０１の各々のコアピッチに相当するピッチから、曲げ導波路を用いて導波路間隔を広げながら、通常の光ファイバを接続するためのピッチに変換されている。

また、導波路型光デバイス５０５ｃにおいては、例えば、図１６Ｃに示すように、光導波路５０４ｂに、複数のコア５４１が設けられている。複数のコア５４１は、複数のマルチコアファイバ１０１の各々のコアピッチに相当するピッチから、導波路間隔を広げながら、通常の光ファイバを接続するためのピッチに変換されている。

実施の形態５では、１つの導波路型光デバイスにより、複数本のマルチコアファイバのＮ層目の同時接続が実現されている。実施の形態５によれば、複数本のマルチコアファイバを一括で通常の光ファイバにファンアウトすることが可能となり、実施の形態１で挙げた効果の他に、集積上の大きなメリットを奏する。本発明はこのように、複数本のマルチコアファイバに対しても一括で接続することが可能であり、これは、実施の形態２～４についても全く同様に、複数本のマルチコアファイバに対して一括で接続を実現することができる。

以上に説明したように、本発明によれば、一部のコアの端面が露出する状態にマルチコアファイバにコア端面露出部を形成し、コア端面露出部で露出する一部のコアの端面に光導波路を光接続するようにしたので、マルチコアファイバを、石英系ＰＬＣやＤＦＢレーザアレイなどの２次元導波路型光デバイスに簡易に接続できるようになる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

１０１…マルチコアファイバ、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ…コア、１０３ａ，１０３ｂ…コア端面露出部、１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ…光導波路、１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ…導波路型光デバイス、１０７…基板、１０８…蓋、１０９…固定部品、１１０…光ファイバ。

Claims

同一のファイバ本体に複数のコアを有するマルチコアファイバと、
前記複数のコアの中の一部のコアの端面が露出する状態に前記マルチコアファイバの導波方向の異なる位置に形成された複数のコア端面露出部と、
前記複数のコア端面露出部の各々で、露出する前記一部のコアの端面に光接続する光導波路を備える導波路型光デバイスと
を備え、
前記複数のコア端面露出部と隣接する前記複数のコア端面露出部間を結ぶ面とは、側面から見て連続する複数段の階段状に形成されていることを特徴とする光ファイバ接続構造。
請求項１記載の光ファイバ接続構造において、
前記導波路型光デバイスの前記コア端面露出部に配置される光導波路は、前記コア端面露出部の前記ファイバ本体の断面方向の深さより薄く形成されていることを特徴とする光ファイバ接続構造。
請求項１または２記載の光ファイバ接続構造において、
前記導波路型光デバイスの光導波路に光接続する光ファイバを備えることを特徴とする光ファイバ接続構造。
請求項１または２記載の光ファイバ接続構造において、
前記導波路型光デバイスの光導波路に光接続する他のマルチコアファイバを備えることを特徴とする光ファイバ接続構造。
請求項１～４のいずれか１項に記載の光ファイバ接続構造において、
前記導波路型光デバイスに形成された光素子を備えることを特徴とする光ファイバ接続構造。
請求項１～５のいずれか１項に記載の光ファイバ接続構造において、
前記マルチコアファイバの端部において前記一部のコア以外の他のコアの端面に光接続する光導波路を備える他の導波路型光デバイスを更に備えることを特徴とする光ファイバ接続構造。