JPH01172911A - 光回路と光ファイバの接続方法 - Google Patents

光回路と光ファイバの接続方法

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JPH01172911A
JPH01172911A JP33244487A JP33244487A JPH01172911A JP H01172911 A JPH01172911 A JP H01172911A JP 33244487 A JP33244487 A JP 33244487A JP 33244487 A JP33244487 A JP 33244487A JP H01172911 A JPH01172911 A JP H01172911A
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Yasuji Omori
保治 大森
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誠 山田
Yasubumi Yamada
泰文 山田
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/30Optical coupling means for use between fibre and thin-film device

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、高信頼にしてファイバアレイの接続にも適用
できる多様性をもった光回路と光ファイバの接続方法に
関するものである。 (従来技術・発明が解決しようと16問題点〕光回路と
光ファイバの接続技術は、(1)光軸調整技術、(2)
固定技術、(3)端面処理技術の3つから構成される。 これらのうち端面処理技術は接続作業に対する前処理に
相当し、他の2つと分離することができる。従って、光
軸調整技術と固定技術の観点から光回路と光ファイバを
接続する従来の技術を分類すると2つに大別できる。そ
れぞれの概念図を第3図(a)、(b)と第4図(a)
’、、(b’)とに示す。 第3図(a)は光軸調整に重点をおいた方法を示す図で
ある。図において11は光ファイバ、12は光導波路1
3と光回路基板14とからなる光回路である。この図に
示す方法は、光回路12を定位置に保持した状態で、微
動台に保持した光ファイバ11の端面を光回路12の入
力端(又は出力端)に対向させ、微動台により光ファイ
バ11と光回路12どの光軸を調整する。そしてその後
、光ファイバ11の端面と光回路12の端面とを接着剤
15で固定する。この方法をここでは端面接着型と呼ぶ
。 また、第4図(a)、 (b)は固定に重点を、おいた
方法を承す図である。この方法では、光ファイバ11と
正確に嵌合するV溝16を有するアレイ17を用いる。 まず、光回路12を保持板18に固定し、光ファイバ1
1をアレイ17の満16内に固定する。そしてアレイ1
7を保持板18上に載置し、光ファイバ11を光回路1
2の入力端(又は出力端)に対向させる。その後、微動
台でアレイ17を動かして光ファイバ11と光回路12
との光軸調整を行い、この調整を行った後に接着剤15
で7レイ17を保持板18に固定する。この方法をここ
ではアレイ接着型と呼ぶ。 両方法とも光回路との光軸調整した後、固定するのであ
るが、微動台で精密な作業を行うものが光ファイバかア
レイかの差がある。そのため、接続技術においてそれぞ
れ固有の問題点があった。 すなわち、端面接着型では光フIイバと光回路との光軸
調整を直接行うため、光軸11!1は正確であるが、光
ファイバの外径が約125μmと細く、また弾りがある
ため、接着剤を端面に塗布づる時、または、接着剤が便
化する時、光ファイバが動きやすく軸ずれが生じやすい
という問題点があった。 この問題を改善する方法としては、第3図(b)に示す
ように光ファイバ11の端部にファイバ保持部19を設
ける方法がある。しかしながら、この方法では、ファイ
バ保持部19があるため、多数のファイバを7レイ状に
接続する際、光ファイバの間隔がファイバ保持部の大き
さで決まり、狭くできないという新たな問題点が生じた
。さらに、端面接着型では、光ファイバと光回路の接続
端面に接着剤が存在するため、導波光が接着剤を通過す
る。従って、接続損失を増大させないために使用できる
接着剤に制限があった。すなわち、導波光の波長で吸収
がなく、光ファイバの屈折率とほぼ等しい屈折率をもつ
接着剤しか使用できない。 また、接着剤は一般的に温度による特性変化が大きいた
め、端面接着型では信頼性に問題があった。 一方、アレイ接着型では端面接着型で問題であった固定
技術の諸問題は基本的にない。しかし、各光ファイバと
光回路との光軸調整を間接的に行うため、光軸調整の問
題が原理的にある。すなわち、アレイの溝構造の加工精
度と光ファイバの構造精度により接続損失の最低値が決
定される。従って導波構造から決定できる最小接続損失
値にすることが困難であるという問題点゛があった。特
に、光゛ファイバと光回路のコア直径が小さくなる単一
モードの場合、光ファイバの間隔が広くなる場合に光軸
gg整の問題が顕著になった。 以上述べたように、従来技術は端面接着型と7レイ接着
型に大別でき、それぞれ固定技術と光軸調整技術にVA
II!的な問題点があった。そこで、本発明は端面接着
型とアレイ接着型の長所のみを取り入れることで固定と
光軸調整に原理的な問題がなく、高信頼で多様性のある
光回路と光ファイバの接続方法を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、従来技術の端面接着剤と7レイ接着剤を詳細
に検討し、接着剤を塗布する場所により、接続技術1生
じる問題が固定かまたは光軸調整かに分れ詠ことを見い
出し、さらに従来技術では接着剤の流動特性を積極的に
利用していないことを見い出したことを基礎にしている
。すなわち、微動台で光軸調整後、接着剤を塗布する場
所が光ファイバー光回路接fc端面から近いか遠いかに
より接続技術上の問題が固定か光軸調整かに分れる。 さらに、従来技術では接着剤を塗布する場所と接着剤が
硬化する場所がほぼ一致するため固定と光軸調整を両立
させることが困難であった。 そこで、本発明は、光ファイバ外径より大きい溝を有し
た接着剤ガイドブロックと光回路とを、該光回路の入力
端又は出力端が上記溝の端面に来るように設置し、光フ
ァイバを上記溝の中で光回路と光軸調整した後、接着剤
を光ファイバ端面より手前の溝部分に点滴し、界面張力
により接着剤を所定位置流動させてこれを硬化させるよ
うにした。 〔実施例〕 実施例1 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。 第1図(a)〜(d)は本発明の詳細な説明するための
図である。この図において21は光ファイバ、22は光
導波路23と光回路基板24とからなる光回路、25は
溝26を有する接着剤ガイドブロック、27は保持板、
28は接着剤である。 接着剤ガイドブロック25の溝26は断面矩形の溝であ
って、その深さ寸法および幅寸法は光ファイバ21の径
より大きく設定されている。したがって、光フフイバ2
1を溝26内に挿通した場合に、光ファイバ21は満2
6内において溝26の幅方向および深さ方向に一定寸法
自由に動くことができる。 光ファイバ21と光回路21との接続は次の手順で行わ
れる。 まず、保持板27の上面に光回路22ど接着剤ガイドブ
ロック25とを固定する。この場合、接着剤ガイドブロ
ック25の満26が光導波路23の延長線上に来るよう
に位置させる。すなわら、接着剤ガイドブロック25と
光回路22とを、光回路220入力端(又は出力端)が
溝26の端面に来るように位置させる。次に、光ファイ
バ21を保持し
【これを溝26内に挿入し、この光フ?
イバ21の端面を光導波路23の端面と突き合わUる。 この場合、光ファイバ21は溝26内において溝26の
深さ方向および幅方向に移動することができる。次いで
、光ファイバ21を溝26内で動か】ことによりこの光
ファイバ21と光回路22との光軸調整を行う。そして
次に、光ファイバ21の端面より手前の溝25内部に接
着剤28を点滴する(第1図(C)参照)。このように
すると接着剤28は界面張力により溝26内を流動する
(第1図(d)参照)。そして、接着剤28が所定位置
まr−流動したときに同接着剤28を固化させる。かく
して光ファイバ21と光回路22との接続が完了する(
第1図(a)、(b)参照)。 上記の接続方法においては、光ファイバ21が接着剤ガ
イドブロック25の@26内で自由に動くことができる
ので、光ファイバ21と光回路22との光軸調整を直接
行うことができる。また、接着剤28の流動特性を積極
的に利用しているので固定の問題が原理的にない。ずな
わら、接着剤を光ファイバ21と光回路22との端面か
ら遠い場所に点滴するため接着剤塗布による軸ずれが生
じない。接着剤28は接着剤ガイドブロック25の溝2
6に沿って光ファイバ21と光回路22との接合面方向
へ流動するが、この流動を支配しCいるのが界面張力で
あるため光ファイバ21に非対称な力を与えない。従来
技術が接着剤を塗布する場所と硬化する場所がほぼ一致
しくいたことと異なり、上記の接続方法では接着剤の流
動を利用するため、光ファイバー光回路接続端面まで、
又は近傍まで軸ずれなく接着剤を塗布、硬化できる。 以上のように、上記の接続方法は、光ファイバ外径より
大きい溝を有する接着剤ガイドブロックを用い、接着剤
の流動特性を利用づるために、端面接着型と7レイ接着
型の長所のみを取り入れた接続方法であると言える。 次に、この実施例をより具体的に説明する。 第2図は、この発明の実施に用いる接続装置の概略構成
を示1図である。図においr:31は光ファイバ21を
保持する5軸微動台、32は光回路22と接着剤ガイド
ブロック25を搭載した保持板27を保持する3軸微動
台である。微動台31゜32は各々駆動系33.34に
駆動されて光ファイバ21、保持板27の位置を制御す
るものである。駆動系33.34はII制御系35制御
されるようになっている。微動台31.32の近傍には
UV光1[136、II像9!37、接着剤硬化後WR
38が設rlされている。U■光源36はυ制御系35
に制御されるようになっており、iff像管3了の出力
は画像処理系39を介して制御系35に入力されるよう
になっている。接着剤点滴装置f38は駆動装置40に
駆動されるようになっており、駆動装置40は制御系3
5に制御される。一方、光ファイバ21にはレーザ光源
41からHe−Neレーザが入射されるようになってい
る。また、保持板21上の光回路22には後述するよう
にレーデ光が入射されるが、この光は受光用多モード光
ファイバ42を通して受光器43で受光され、その出力
はti制御系35に入力されるようになっている。 光回路22は石英製光回路で、2本の直I!導波路から
なる。コア部分は10μm口からなるリッジ形申−モー
ド光導波路で導波路間隔は500μmである。 第3図(a)に示すように、光回路22の端面に長さ5
 am 、幅3 m 、厚ざ1al+の石英板に幅30
0μm1深さ500/、(mの矩形の溝26を500μ
m1ll隔で機械加工した接着剤ガイドブロック25を
溝中心と導波路が一致するようにセラミック製保持板2
7に固定した。光回路22と接着剤ガイドブロック25
を搭載した保持板27を3軸微動台32に真空チャック
により取り付りた。外径125μmの単一モード石英系
光)?イバ21の一端を回転機構を有した5軸精密微動
台31に真空チャックで保持するとともに、他端にはレ
ーザ光#jA41からのHe−Neレーザ光を入射した
。m3管37と画m処理系39により光ファイバ21を
接着剤ガイドブロック25のf126部分に設置した後
、先導波路23の他端からの出力光を受光用多モード光
ファイバ42と受光器43でモニターしながら光ファイ
バ21と光導波路23の光軸調整を精密に行った。U■
光硬化性稜着剤28を点滴装置38に入れ、駆!IJ+
装四40により第1図(C)に示すように接着剤ガイド
ブロック25の溝26部分に接着剤28を一滴たらした
。撮像管37、画像処理系39により溝26部分に沿っ
た接着剤28の流動を計測し、光回路22−光ファイバ
21接続端面から10μmの位置に接着剤28がきた時
、U■光を照射した。その結果、第1図(d)に示すよ
うに接着剤28が硬化し、光ファイバ21を固定できた
。その際、光軸講整′後の光回路22からの出力光強度
と接着剤硬化後の出力光強度は一致しており、接続によ
d過剰損失がなかった。以上の説明で明らかなように、
接着剤ガイドブ0ツク25の役割りは溝部分で光ファイ
バ21を光軸調整できることと接着剤を流動させること
である。 従って接着剤ガイドブロックの構造としては光ファイバ
外径より大きい溝を有することが必要である。 本実施例では、接着剤ガイドブロックとして光ファイバ
と同材質の石英ガラスを用いたため、溝表面の限界表面
張力と光ファイバ表面の限界表面張力がほぼ等しく第1
図(d)に示すように溝表面に沿った接着剤の流動速度
と光ファイバ表面に沿った接着剤の流動速度がほぼ等し
くなり、接着剤の流動特性を制御しや1くなった。 本実施例では接着剤の硬化速度を速くできる光硬化性接
着剤を用いて接着剤の流動特性のtilllll性を向
上さゼたが、接着剤として熱硬化性または2液混合型を
用いても接着剤の流動特性のi制御性のみが変化し、本
発明の本質に変更を加えるものではない。 実施例2 実施例1において、接着剤ガイドブロックとしてテフロ
ン(限界表面張力γ。=18.5ダイン/cIa)、エ
ポキシ樹脂(γ、=50>、R化チタン(γc= 11
0)を使い、光ファイバとして石英系光ファイバ(γ、
=78)を使った場合の接着剤の流動特性を調べた。そ
の結果、光ファイバ表面の限界表面張力との差が多くな
る程、光ノIイバ表面もしくは、溝表面にそった接着剤
の流れが速くなり、光回路・光ファイバ接続界面に接着
剤をぬらさずに光ファイバを固定することが困難であっ
た。 上記接着剤ガイドブロックのうちエポキシ樹脂、酸化チ
タンはなんとか光ファイバを固定できたが、テフロンは
全く使用できなかった。この結果から明らかなように、
接着剤ガイドブロックの溝表面の限界表面張力と光ファ
イバ表面の限界表面張力との差が30ダイン/ax以内
であれば、接続界面に接着剤をぬらさず光ノフイバを固
定できる。 実施例3 実施例1において、接着剤として屈折率が1.45の接
着剤を用い、光回路の接続端面を研磨しなしものを使っ
て本発明による接続を行った。 その結果、接着剤を接続界面までぬらした後硬化した場
合、接続界面直前で硬化した場合に比べて、接続損失を
約28改善できた。これは石英の屈折率1.46とほぼ
等しい屈折率を有した接着剤を用いたため、接続界面の
マチツク、オイルとしての効果が作用したためである。 この結果から明らかなように、本発明は端面処理技術を
補足できる光回路光ファイバ接続方法である。 〔発明の効果〕 以上説明したように、接着剤の流動を利用できる本発明
によれば光軸調整と固定とを相反するものとしていた従
来技術と異なり、光ファイバ外径より大きい溝をもつ4
M造をした接着剤ガイドブロックを利用するため光軸調
整と固定との整合をとることができる。また、接着剤を
塗布する場所をIII御できるから、接続に対Jる信頼
性向上に利点があるとともに、接続界面の構造不整によ
る損失を低減ぐきるという利点もある。すなわち、本発
明は接続する光ファイバと光U路の状態に応じて最適な
接着剤ガイドブロック、接着剤を選択すること(・種々
の接続に対する要求条件に対応できる多様性をもつでい
るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例を示1図であ
って、光回路と光ファイバの接続方法を承り工程図、第
2図は同実施例に使用づる接続装置の概略構成図、第3
図(a)、(b)は従来の端面接着型の接続方法を示す
概念図、第4図(a)、 (b)は従来のアレイ接着型
の接続方法を示す概念図である。 21・・・・・・光ファイバ、 22・・・・・・光回路、 25・・・・・・接着剤ガイドブロック、26・・・・
・・溝、 28・・・・・・接着剤。 出願人  日本電信電話株式会社 第1図 28:1ti刑 第2図 第3図 (b) 9 I5

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光ファイバ外径より大きい溝を有した接着剤ガイ
    ドブロックと光回路とを、該光回路の入力端又は出力端
    が上記溝の端面に来るように設置し、光ファイバを上記
    溝の中で光回路と光軸調整した後、接着剤を光ファイバ
    端面より手前の溝部分に点滴し、界面張力により接着剤
    を所定位置流動させてこれを硬化させることを特徴とす
    る光回路と光ファイバの接続方法。
  2. (2)上記接着剤ガイドブロックとして、溝表面の限界
    表面張力が光ファイバ表面の限界表面張力に対して±3
    0ダイン/cmになることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の光回路と光ファイバの接続方法。
  3. (3)上記接着剤ガイドブロックとして、石英系光ファ
    イバの限界表面張力とほぼ等しくなる石英を用いること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光回路と光フ
    ァイバの接続方法。
  4. (4)上記接着剤として、光回路の屈折率との差が0.
    01以内の屈折率を有する接着剤を使用することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光回路と光ファイバ
    の接続方法。
  5. (5)上記接着剤として、光硬化性接着剤を使用するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光回路と光
    ファイバの接続方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004361742A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Noritsu Koki Co Ltd レーザ光源及びレーザ露光装置
US7590315B2 (en) * 2006-12-08 2009-09-15 Sony Corporation Optical waveguide and optical module using the same
JP2010286652A (ja) * 2009-06-11 2010-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバアレイ部品及び光部品

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