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

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。