JPH01261604A - Optical coupler - Google Patents

Optical coupler

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JPH01261604A
JPH01261604A JP8903888A JP8903888A JPH01261604A JP H01261604 A JPH01261604 A JP H01261604A JP 8903888 A JP8903888 A JP 8903888A JP 8903888 A JP8903888 A JP 8903888A JP H01261604 A JPH01261604 A JP H01261604A
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JP
Japan
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optical
groove
optical fiber
waveguide
coupling device
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Application number
JP8903888A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kato
猛 加藤
Hirohisa Sano
博久 佐野
Kenichi Mizuishi
賢一 水石
Tetsuzo Matsunaga
松永 銕造
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01261604A publication Critical patent/JPH01261604A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily realize low-loss optical coupling between an optical waveguide and optical fibers by finishing at least part of the waveguide-side end faces of the optical fibers to have oblique faces. CONSTITUTION:V-grooves 6-8 are formed on a crystal base plate 1, on which an optical circuit constituted of optical waveguides 3-5 is formed by a crystal anisotropic etching process and optical fibers 9, 11, 13 respectively provided with obliquely finished faces at, at least, part of the waveguide-side end faces are optically coupled with the waveguides 3-5 by closely putting the fibers 9, 11, and 13 in the grooves 6-8. Since the V-grooves 6-8 are formed monolithically on the base plate 1, necessity of complicated optical axis adjustment is eliminated and, moreover, since the crystal anisotropic etching process applied to the grooves 6-8 can be carried out collectively on the plural grooves with an inexpensive device, the productivity and economical efficiency of this optical coupler are improved. In addition, since the end faces of the optical fibers 9, 11, and 13 are finished to have the oblique faces, the end faces of the optical fibers 9, 11, and 13 can be brought nearer to the optical waveguide to prescribed intervals. Thus low-loss optical coupling can be realized between the waveguides 3-5 and fibers 9, 11, and 13.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光導波路と光ファイバを光結合させる光結合
装置に係り、特に簡更に低損失な光結合を行なわせるの
に好適な光結合装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical coupling device for optically coupling an optical waveguide and an optical fiber, and particularly to an optical coupling device suitable for easily performing low-loss optical coupling. Regarding equipment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の光結合装置には、以下のような技術が知られてい
る。
The following techniques are known for conventional optical coupling devices.

(1)光導波路が形成された基板とは別個に、結晶異方
性エツチングによりV溝が形成されたSi板を用意し、
この■溝で光ファイバを支持して光導波路と光結合させ
る(特開昭60−95410号など)。
(1) Separately from the substrate on which the optical waveguide is formed, prepare a Si plate in which a V-groove is formed by crystal anisotropic etching,
The optical fiber is supported by this groove and optically coupled to the optical waveguide (Japanese Patent Laid-Open No. 60-95410, etc.).

(2)光導波路基板上に反応性ドライエツチング加工に
より方形溝を形成し、この方形溝に光ファイバを設置し
て先導波路と光ファイバの光結合を行なわせる。(特開
昭56−146107 号など)。
(2) A rectangular groove is formed on the optical waveguide substrate by reactive dry etching, and an optical fiber is installed in the rectangular groove to perform optical coupling between the leading waveguide and the optical fiber. (Unexamined Japanese Patent Publication No. 56-146107, etc.).

(3)先導波路が形成されたGaAqまたはI n P
製基板(結晶面方位(100))にイオンビームドライ
エツチングによって■溝を形成し、このV溝に光ファイ
バを設置する(特開昭60−83006号など)。
(3) GaAq or I n P with a leading wavepath formed
A (1) groove is formed on a manufactured substrate (crystal plane orientation (100)) by ion beam dry etching, and an optical fiber is installed in this V groove (Japanese Patent Laid-Open No. 60-83006, etc.).

(4)先導波路が形成されたSi製結晶基板(結晶面方
位(100))に結晶異方性エツチングによって結晶面
方位(111)面から成るV溝を形成し、このV溝に光
ファイバを設置する(特開昭61−267010号など
)。
(4) A V-groove with a (111) crystal plane is formed by crystal anisotropic etching on the Si crystal substrate (crystal plane orientation (100)) on which a leading waveguide is formed, and an optical fiber is inserted into this V-groove. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-267010, etc.).

〔発明が解決しようとするii!題) 上記(1)の従来技術は、先導波路と光ファイバを光結
合させるために煩雑な光軸調整を必要とするので、生産
性の点で問題があった。
[The invention tries to solve ii! Problem) The above conventional technology (1) requires complicated optical axis adjustment in order to optically couple the leading waveguide and the optical fiber, and therefore has a problem in terms of productivity.

上記(2)の従来技術は、(1)の技術と異なり光導波
路基板上に七ノリシックに方形溝が形成されている。し
たがって、特に光軸調整を行なう必要はなく、方形溝に
光ファイバを設置するだけで光結合させることができる
。但し、溝の形状が方形であるので光ファイバの位置が
一義的に決まらず、溝の幅と光ファイバの外径との誤差
によって光結合効率にばらつきが生じるという問題があ
った。
The prior art (2) above differs from the technology (1) in that seven rectangular grooves are formed on the optical waveguide substrate. Therefore, there is no need to particularly adjust the optical axis, and optical coupling can be achieved simply by installing the optical fiber in the rectangular groove. However, since the shape of the groove is rectangular, the position of the optical fiber cannot be determined uniquely, and there is a problem that the optical coupling efficiency varies due to the error between the width of the groove and the outer diameter of the optical fiber.

上記(3)の従来技術はv溝であるので、光ファイバの
位置が一義的に決まり、(2)の技術のような光結合効
率のばらつきは生じない。しかし、■溝の加工方法がド
ライエツチングであるので、高価な真空装置を必要とし
経済的に負担が大きい。
Since the prior art (3) above uses a V-groove, the position of the optical fiber is uniquely determined, and variations in optical coupling efficiency as in the technology (2) do not occur. However, since the groove processing method is dry etching, an expensive vacuum device is required, which is a heavy economic burden.

また、−殻内な外径125μmの光ファイバを設置する
ために■溝の深さは100μm程度となるが、ドライエ
ツチングでは100μm程度の溝を一本加工するのに数
10時間を要する。したがって、生産性の点で問題があ
った。
Further, in order to install an optical fiber with an outer diameter of 125 .mu.m inside the shell, the depth of the (1) groove is about 100 .mu.m, but dry etching takes several tens of hours to process one groove of about 100 .mu.m. Therefore, there was a problem in terms of productivity.

上記(4)の従来技術は、先導波路基板上にモノリシッ
クにV溝が形成されているので、光軸調整の必要がない
。しかも、■溝であるから、光ファイバの位置が一義的
に決まる。■溝の加工は結晶異方性ウェットエツチング
であるから、加工装置は安価な恒温溶液槽が有れば良く
経済的である。
In the prior art (4) above, since the V-groove is monolithically formed on the guiding waveguide substrate, there is no need for optical axis adjustment. Moreover, since it is a groove, the position of the optical fiber is uniquely determined. (2) Since the grooves are processed by crystal anisotropic wet etching, it is economical to use an inexpensive constant-temperature solution bath as the processing equipment.

また、■溝が複数有る場合でも一括加工が行なえるので
、生産性が良い。
In addition, even if there are multiple grooves, it can be processed all at once, resulting in good productivity.

しかし、(4)の技術は数多くの利点があるにも関わら
ず、致命的な欠点を有していた。これを第14図によっ
て説明する。第14図において、Si基板20(結晶面
方位(100))上に光導波路201と結晶面方位(1
11)面から成るV溝202とがモノリシックに形成さ
れている。
However, although the technique (4) has many advantages, it has a fatal drawback. This will be explained with reference to FIG. In FIG. 14, an optical waveguide 201 and a crystal plane orientation (100) are placed on a Si substrate 20 (crystal plane orientation (100)).
11) A V-groove 202 consisting of a plane is monolithically formed.

(4)の技術ではVR202を結晶異方性エツチングに
よって加工するので、ViN202と同時に結晶面方位
(111)から成る而203も形成さ九る。ここでV溝
202に光ファイバ204を設置したとき、光ファイバ
204の端面が面203にぶつかるので、この面203
が障害となって先導波路201に光ファイバ204を近
付けることができないという問題があった。市販の外径
125μmの光ファイバを用いた場合、光導波路201
と光ファイバ204の端面の間隔dは約40μmも開い
てしまう、これでは光4波路201と光ファイバ204
との間で低損失な光結合を行なわせることができない。
In the technique (4), since the VR 202 is processed by crystal anisotropic etching, the crystal 203 consisting of the crystal plane orientation (111) is also formed at the same time as the ViN 202. When the optical fiber 204 is installed in the V-groove 202, the end face of the optical fiber 204 collides with the surface 203, so this surface 203
There was a problem in that the optical fiber 204 could not be brought close to the leading waveguide 201 due to the obstruction. When using a commercially available optical fiber with an outer diameter of 125 μm, the optical waveguide 201
The distance d between the end face of the optical fiber 204 and the end face of the optical fiber 204 is about 40 μm.
It is not possible to perform low-loss optical coupling between the two.

以上述べたように、従来の光結合装置は生産性。As mentioned above, conventional optical coupling devices have low productivity.

経済性そして光結合効率の点で問題があった。There were problems in terms of economy and optical coupling efficiency.

本発明の目的は、簡便に光導波路と光ファイバの低損失
光結合を行なわせることが可能な光結合装置を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide an optical coupling device that can easily perform low-loss optical coupling between an optical waveguide and an optical fiber.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、光導波路を連成要素とする光回路が形成さ
れた結晶基板上に、結晶異方性エツチング加工によって
V溝を形成させ、このV溝に光感波路側端面の光なくと
も一部分を斜めに加工した光ファイバを密接して位置し
、光導波路と光ファイバを光結合させることにより、達
成される。
The above purpose is to form a V-groove by crystal anisotropic etching on a crystal substrate on which an optical circuit having an optical waveguide as a coupled element is formed, and at least part of the light from the end surface of the photosensitive waveguide is formed in this V-groove. This is achieved by placing obliquely processed optical fibers closely together and optically coupling the optical waveguide and the optical fiber.

〔作用〕[Effect]

光導波路基板上にモノリシックに■溝が形成されている
ので、煩雑な光軸調整を行なう必要がない。
Since the groove is monolithically formed on the optical waveguide substrate, there is no need for complicated optical axis adjustment.

結晶異方性エツチング加工は、安価な装置で複数のV溝
の一括加工が可能なので、生産性・経済性が良い。
Crystal anisotropic etching is highly productive and economical because multiple V-grooves can be processed at once using inexpensive equipment.

光ファイバの端面が斜めに加工されているので、第14
図の面203に光ファイバ204の端面がぶつかること
がなくなり、光導波路と光ファイバの端面同士を所定の
間隔まで近付けることが可能になる。すなわち、先導波
路と光ファイバの低損失光結合が実現できる。
Since the end face of the optical fiber is processed diagonally, the 14th
The end face of the optical fiber 204 no longer collides with the plane 203 in the figure, making it possible to bring the end faces of the optical waveguide and the optical fiber close to each other to a predetermined distance. That is, low-loss optical coupling between the guide waveguide and the optical fiber can be realized.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1実施例の光結合装置の斜視図であ
る。また第2図は、第1図のV溝8の近傍を部分的に拡
大した側面図である。
FIG. 1 is a perspective view of an optical coupling device according to a first embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a partially enlarged side view of the vicinity of the V-groove 8 in FIG. 1.

第1図において、基板1には、図面上に実線で示した光
導波路から成る光回路2と、■溝6,7゜8がモノリシ
ックに形成されている。光ファイバ9.11..13は
、それぞれV溝6,7.8に密接して8置され、光回路
2端部の光導波路3,4゜5と光結合している。光ファ
イバ9,11,13の光導波路3,4,5側端面の一部
分は1面10゜12.14に示すようにそれぞれ斜めに
加工されている。
In FIG. 1, a substrate 1 is monolithically formed with an optical circuit 2 consisting of an optical waveguide shown by a solid line in the drawing, and grooves 6, 7.8. Optical fiber 9.11. .. 13 are placed 8 in close contact with the V-grooves 6, 7.8, respectively, and are optically coupled to the optical waveguides 3, 4.5 at the ends of the optical circuit 2. A portion of the end surfaces of the optical waveguides 3, 4, and 5 of the optical fibers 9, 11, and 13 are each processed to be oblique as shown at 10 degrees per side.

基板1は、結晶面方位(100)のSi単結晶基板であ
る。厚さは300μmのものを用いた。
The substrate 1 is a Si single crystal substrate with a (100) crystal plane orientation. The thickness used was 300 μm.

光回路2は、3次元光導波路型方向性結合器を3個組み
合わせて集積化した光合分波デバイスである。光合分波
デバイスは、光加入者系ネットワークの光波長多重通信
において必須のデバイスである。素子部の寸法は、幅1
m、長さ40閣とした。外部から波長1.3μmと1.
55μmの2つの光が光ファイバ9を伝搬して光導波路
3に入射すると、これらの光は光回路2によって波長分
離され、波長1.3μmの光が先導波路4を通って光フ
ァイバ11に伝わり、波長1.55μmの光が光導波路
5を通って光ファイバ13に伝わる。
The optical circuit 2 is an optical multiplexing/demultiplexing device that is an integrated combination of three three-dimensional optical waveguide type directional couplers. Optical multiplexing/demultiplexing devices are essential devices in optical wavelength division multiplexing communications in optical subscriber networks. The dimensions of the element part are width 1
The length was 40 meters. A wavelength of 1.3 μm and 1.
When two lights with a wavelength of 55 μm propagate through the optical fiber 9 and enter the optical waveguide 3, these lights are wavelength-separated by the optical circuit 2, and the light with a wavelength of 1.3 μm passes through the leading waveguide 4 and is transmitted to the optical fiber 11. , light with a wavelength of 1.55 μm is transmitted through the optical waveguide 5 to the optical fiber 13.

逆に、波長1.3μmの光が光ファイバ11から光導波
路4に入射し、波長1.55μmの光が光ファイバ13
から光導波路5に入射すると、これらの光は光回路2に
よって波長合成され、光導波路3を通って光ファイバ9
に伝わる。
Conversely, light with a wavelength of 1.3 μm enters the optical waveguide 4 from the optical fiber 11, and light with a wavelength of 1.55 μm enters the optical fiber 13.
These lights are wavelength-combined by the optical circuit 2, and then pass through the optical waveguide 3 to the optical fiber 9
It is transmitted to

光回路2を構成する光導波路(光導波路3,4゜5)は
1石英系ガラスから成る単一モード導波路である。コア
の断面は幅10μm×高さ8μm、クラッド層の厚さは
10μm、コアとクラッドの比屈折率差Δn=0.25
%とした。伝搬損失は0.1dB/mであった。光導波
路3,4.5の端面はエツチングによって垂直に加工さ
れている。
The optical waveguides (optical waveguides 3, 4 and 5) constituting the optical circuit 2 are single mode waveguides made of silica glass. The cross section of the core is 10 μm wide x 8 μm high, the thickness of the cladding layer is 10 μm, and the relative refractive index difference Δn between the core and cladding is 0.25.
%. The propagation loss was 0.1 dB/m. The end faces of the optical waveguides 3, 4.5 are etched vertically.

■溝6,7.8は、結晶面方位(111)の面から成り
、溝方向は(110>である、■溝6゜7.8の突き当
たりの面(第2図の面15)も結晶面方位は(111)
である、■溝6,7.8は、以下のようにして一括加工
した。まず、熱酸化によって基板1上に5ins膜を形
成させる。このS i Oz膜をホトリソグラフィによ
ってライン状にパターンニングする。パターンニングし
た5iOz膜をエツチングマスクとして、KOH40w
t%水溶液(温度60℃の恒温溶液M)中でSiを約5
時間エツチングする。(111)面のエツチンググレー
トが最も遅いので(1,11)面が残り、最終的に溝角
度70.5°、深さ94.3μm、長さ11のV溝6,
7,8が得られた。加工精度は±0.2μmであった0
面15の角度(第2図のθ)は54.7”であった。
■ Grooves 6, 7.8 are composed of planes with crystal plane orientation (111), and the groove direction is (110>). ■ The abutting plane of groove 6° 7.8 (plane 15 in Figure 2) is also a crystal plane. The plane direction is (111)
The ■grooves 6, 7.8 were collectively machined as follows. First, a 5-ins film is formed on the substrate 1 by thermal oxidation. This SiOz film is patterned into lines by photolithography. Using the patterned 5iOz film as an etching mask, KOH40w
About 5% Si in a t% aqueous solution (constant temperature solution M at 60°C)
Time etching. Since the etching rate of the (111) plane is the slowest, the (1,11) plane remains, and the final V-groove 6 has a groove angle of 70.5°, a depth of 94.3 μm, and a length of 11.
7 and 8 were obtained. The processing accuracy was ±0.2μm.
The angle of surface 15 (θ in FIG. 2) was 54.7''.

光ファイバ9,11.13は、石英系単一モード光ファ
イバである。外径125μm、アコ径9μm、スポット
サイズ5μmである。光ファイバ9.11.13の端面
は、而10,12.14において斜めに研削加工した。
The optical fibers 9, 11, and 13 are silica-based single mode optical fibers. The outer diameter is 125 μm, the diameter is 9 μm, and the spot size is 5 μm. The end faces of optical fibers 9, 11, and 13 were ground obliquely at points 10, 12, and 14.

加工中、光ファイバ9.11.13の端面が割れないよ
うに、加工速度をWAllLだ。面10,12,14以
外の端面は、光軸に対して垂直に研磨されている。研削
角度は。
During processing, the processing speed is set to WALLL to prevent the end face of optical fiber 9.11.13 from cracking. The end surfaces other than surfaces 10, 12, and 14 are polished perpendicular to the optical axis. What is the grinding angle?

光ファイバ9,11.13の端面がV溝6,7゜8の突
き当たりの面(第2図の面15)にぶつからないように
、l1l=54.76 よりも大きい角度とした。而1
0,12.14は、光ファイバ9゜11.13の中心か
ら10μm離れている。
In order to prevent the end faces of the optical fibers 9, 11, 13 from colliding with the abutting surfaces of the V-grooves 6, 7°8 (surface 15 in FIG. 2), the angle was set to be larger than l1l=54.76. Then 1
0,12.14 is 10 μm away from the center of the optical fiber 9°11.13.

上記のように加工した光ファイバ9,11゜13を■溝
6,7.8に密接させて設置させれば。
(2) If the optical fibers 9, 11 and 13 processed as described above are installed in close contact with the grooves 6, 7, and 8.

光ファイバ9,11.13の光軸と光導波路3゜4.5
の光軸とがそれぞれ±0.5μmの精度で一致するので
(第2図の一点鎖線)、光軸調整を行なう必要がない、
光ファイバ9,11.13の端面ば面10,1.2.1
4のように加工されているので、V16,7,8の突き
当たりの面(第2図の面15)にぶつかることがなく、
光導波路3゜4.5のコアと光ファイバ9,1.1.1
3のコアとを直接端面結合させることができる(第2図
の結合部16)。このときの光結合損失は1dBであっ
た。
Optical axes of optical fibers 9, 11.13 and optical waveguide 3°4.5
Since the optical axes of the two coincide with each other with an accuracy of ±0.5 μm (dotted chain line in Figure 2), there is no need to adjust the optical axis.
End face 10, 1.2.1 of optical fiber 9, 11.13
Since it is machined as shown in 4, it does not collide with the abutting surface of V16, 7, and 8 (surface 15 in Figure 2).
Optical waveguide 3° 4.5 core and optical fiber 9, 1.1.1
The core of No. 3 can be directly end-face connected (coupling portion 16 in FIG. 2). The optical coupling loss at this time was 1 dB.

本第1実施例によれば、光ファイバ9,11゜13をV
溝6,7.8にただ密接させて設置するだけで、光導波
路3,4,5と光ファイバ9゜11.13を1dBとい
う低い結合損失で光結合させることができた。すなわち
、光軸調整を行なわずに簡便に低損失光結合を実現でき
るので、生産性が向上する効果がある。複数有るV溝の
加工は、安価な恒温溶液槽中で一括して行なえるので。
According to the first embodiment, the optical fibers 9 and 11°13 are connected to V
By simply placing the optical waveguides 3, 4, 5 in close contact with the grooves 6, 7.8, the optical fibers 9° 11.13 could be optically coupled with a coupling loss as low as 1 dB. That is, low-loss optical coupling can be easily achieved without adjusting the optical axis, which has the effect of improving productivity. Multiple V-grooves can be processed all at once in an inexpensive constant temperature solution bath.

生産性と経済性の点で有利である。It is advantageous in terms of productivity and economy.

尚、さらに低損失な光結合を行なわせるために、本第1
実施例の先導波路3,4.5と光ファイバ9.11,1
3の端面に無反射コーティングを施こすと、光結合損失
は0.8dB に改善された。
In addition, in order to perform optical coupling with even lower loss, this
Leading waveguides 3, 4.5 and optical fibers 9.11, 1 of the embodiment
When anti-reflection coating was applied to the end face of No. 3, the optical coupling loss was improved to 0.8 dB.

また、光導波路3,4.5と光ファイバ9,11゜13
の端面同士をコアの屈折率に等しい紫外線硬化樹脂によ
って接着した場合には、光結合損失0.6 d B  
が得られている。先導波路3,4.5と光ファイバ9,
11.13の端面結合部(結合部16)に炭酸ガスレー
ザを照射し、光導波路3゜4.5と光ファイバ9,11
.13をガラス融着させた場合には、0.5 d B 
 という非常に低い光結合損失が得られ改善効果が著し
い。
In addition, optical waveguides 3, 4.5 and optical fibers 9, 11° 13
When the end faces of the core are bonded together using an ultraviolet curable resin with a refractive index equal to the core's refractive index, the optical coupling loss is 0.6 dB.
is obtained. Guide wavepaths 3, 4.5 and optical fibers 9,
A carbon dioxide laser is irradiated to the end face joint part (joint part 16) of 11.13, and the optical waveguide 3°4.5 and the optical fibers 9 and 11 are connected.
.. When 13 is glass fused, 0.5 dB
A very low optical coupling loss can be obtained, and the improvement effect is remarkable.

また、光結合損失の安定性を保つために、光ファイバ9
,11.13の側面とV溝6,7.8の面に金属蒸着を
施し、光ファイバ9,11,1.3をそれぞれV溝6,
7.8に半田によって固定した。固定後、温度サイクル
試験(−45〜80℃)を行なったが、検出されるよう
な光結合損失の変化は無かった。
In addition, in order to maintain the stability of optical coupling loss, the optical fiber 9
, 11.13 and the surfaces of the V-grooves 6, 7.8, the optical fibers 9, 11, 1.3 are connected to the V-grooves 6, 7.8, respectively.
7.8 was fixed with solder. After fixation, a temperature cycle test (-45 to 80°C) was conducted, but no detectable change in optical coupling loss was observed.

次に、本発明の第2実施例について第3図を用いて説明
する。第3図は、本発明の第2実施例の光結合装置の斜
視図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 3. FIG. 3 is a perspective view of an optical coupling device according to a second embodiment of the present invention.

第3図において、基板20に光回路21が形成されてい
る。光回路21は、4本の光導波路22゜23.24,
25と4本の先導波路26,27゜28.29同士が交
差した完全格子型4×4光スイッチ回路である。先導波
路22,23,24゜25.26.27,28.29は
、それぞれ光ファイバ31,32,33,34,36,
37゜38.39と光結合している。光ファイバ31゜
32.33,34,36,37,38,39は、基板2
0上に形成された■溝(第3図では光ファイバの陰で見
えない)に設置されている。テープ型4心光ファイバ3
0.35は、それぞれ光ファイバ31,32,33,3
4と光ファイバ36゜37,38.39から成る。
In FIG. 3, an optical circuit 21 is formed on a substrate 20. The optical circuit 21 includes four optical waveguides 22°23.24,
This is a complete lattice type 4×4 optical switch circuit in which 25 and four leading wave paths 26 and 27°28.29 intersect with each other. The leading wavepaths 22, 23, 24° 25, 26, 27, 28, 29 are optical fibers 31, 32, 33, 34, 36, respectively.
It is optically coupled to 37°38.39. The optical fibers 31° 32. 33, 34, 36, 37, 38, 39 are connected to the substrate 2.
0 (not visible in the shadow of the optical fiber in Fig. 3). Tape type 4-core optical fiber 3
0.35 is the optical fiber 31, 32, 33, 3, respectively.
4 and optical fibers 36°37, 38.39.

基板20.は結晶面方位(100)のInP単結晶基板
(厚さ300μm)である。
Substrate 20. is an InP single crystal substrate (thickness: 300 μm) with crystal plane orientation (100).

光回路21のような光スイツチ回路は、光加入者系ネッ
トワークの光交換機において用いられる。
Optical switch circuits such as optical circuit 21 are used in optical switchboards of optical subscriber networks.

光導波路22,23,24,25,26,27゜28.
29は、以下のようにして作成した。まず、基板20上
にInGaAsP 光導波層(バンドギャップ長波1.
15pm、厚さ1.0pm)、InPクラッド層(厚さ
0.5pm)、InGaAsPキャップ層(厚さ0.5
μm)を多層結晶成長させた。
Optical waveguides 22, 23, 24, 25, 26, 27°28.
No. 29 was created as follows. First, an InGaAsP optical waveguide layer (bandgap long wavelength 1.
15 pm, thickness 1.0 pm), InP cladding layer (thickness 0.5 pm), InGaAsP cap layer (thickness 0.5 pm).
μm) was grown as a multilayer crystal.

次に1反応性イオンビームエッチジグ加工によって幅5
μm、高さ1.5μmのリッジ型単一モード光導波路(
伝搬波長1.3μm)を形成させた。
Next, a width of 5 mm was processed using a reactive ion beam etching jig.
μm, height 1.5 μm ridge type single mode optical waveguide (
A propagation wavelength of 1.3 μm) was formed.

光導波路22,23,24.25と光導波路26゜27
.28,29の16個の交差部には、Zn拡散によりキ
ャリヤ注入領域を形成した。交差部に電流を流すと、光
導波路の屈折率が変化して全反射が起こるので、光の進
路が切り換わる。
Optical waveguides 22, 23, 24, 25 and optical waveguides 26° 27
.. At the 16 intersections of 28 and 29, carrier injection regions were formed by Zn diffusion. When a current is passed through the intersection, the refractive index of the optical waveguide changes and total reflection occurs, thereby switching the path of light.

光ファイバ31,32,33,34,36゜37.38
,39は石英系単一モード光ファイバである。各々、外
径125μm、コア径9μm。
Optical fiber 31, 32, 33, 34, 36°37.38
, 39 are silica-based single mode optical fibers. Each has an outer diameter of 125 μm and a core diameter of 9 μm.

スポットサイズ5μmである。光ファイバ31゜32.
33,34と光ファイバ36.37.38゜39は、そ
れぞれテープ型4心光ファイバ心線30.35の樹脂被
覆を剥いで露出させたものである。
The spot size is 5 μm. Optical fiber 31°32.
The optical fibers 33, 34 and the optical fibers 36, 37, 38, and 39 are respectively exposed by peeling off the resin coating of the tape-type four-core optical fiber core wires 30, 35.

光ファイバ31,32,33,34,36゜37.38
,39と光導波路22,23,24゜25.26,27
,28,29との光結合部分は。
Optical fiber 31, 32, 33, 34, 36°37.38
, 39 and optical waveguides 22, 23, 24° 25. 26, 27
, 28, 29.

各々同様の構造を有している。この代表として。Each has a similar structure. As this representative.

光ファイバ39と光導波路29の光結合部分を第4図に
示す。
An optical coupling portion between the optical fiber 39 and the optical waveguide 29 is shown in FIG.

第4図において、基板20上に光導波路29と■溝42
が形成されている。光ファイバ39はV溝42に設置さ
れ、光導波路29と光結合している。■溝42は、結晶
面方位(111)B面から成り、溝方向は<110>で
ある、■溝42の突き当たりの面43は、結晶面方位(
211)面から成る。■溝42は、以下のようにして形
成した。
In FIG. 4, an optical waveguide 29 and a groove 42 are provided on the substrate 20.
is formed. The optical fiber 39 is installed in the V-groove 42 and is optically coupled to the optical waveguide 29. ■ Groove 42 is composed of crystal plane orientation (111) B plane, and the groove direction is <110>. ■ The abutting surface 43 of groove 42 has crystal plane orientation (
211) Consists of surfaces. (2) The groove 42 was formed as follows.

まず、基板20の表面に気相化学堆積法によってガラス
膜を形成させる。このガラス膜をホトリソグラフィによ
ってパターンニングし、これをエツチングマスクとして
HCQ −Ha P O4系溶液中でInPをエツチン
グした。その結果、結晶異方性エツチングが行なわれ、
(111)B面から成るV溝42が精度良く加工できた
(加工精度±0.2μm)、尚、他の光ファイバ31,
32,33゜34.36,37.38が設置されるV溝
も、上記と同様の方法によって一括して加工した。
First, a glass film is formed on the surface of the substrate 20 by vapor phase chemical deposition. This glass film was patterned by photolithography, and using this as an etching mask, InP was etched in an HCQ-HaPO4 solution. As a result, crystal anisotropic etching is performed,
(111) The V-groove 42 consisting of the B surface was machined with high precision (processing accuracy ±0.2 μm).
The V-grooves in which the 32, 33, 34, 36, and 37.38 grooves were installed were also machined all at once using the same method as above.

光ファイバ39の先端には、光結合損失を低減化するた
めに先球レンズ40が形成されている。
A tip spherical lens 40 is formed at the tip of the optical fiber 39 in order to reduce optical coupling loss.

先球レンズ40は、光ファイバ39をHF −NH4F
溶液中でエツチングすることにより加工される。
The front lens 40 connects the optical fiber 39 to HF-NH4F
Processed by etching in solution.

光ファイバ39の素材の5ins中に含まれるGe0z
(コア用)、BzOa(クラッド用)等のドーパントに
よってエツチングレートが異なるので、コアの部分が球
状に突き出して先球レンズ40となる。レンズの半径が
13μmになる様に加工した。
Ge0z contained in 5ins of the material of the optical fiber 39
Since the etching rate differs depending on the dopant such as BzOa (for the core) and BzOa (for the cladding), the core portion protrudes spherically to form the tip spherical lens 40. The lens was processed to have a radius of 13 μm.

光ファイバ39の端面の一部は1面41において斜めに
加工されている。加工は、第1実施例と同様の研削によ
って行なった。まず、テープ型4心光ファイバ30.3
5の被覆を剥いだ後、4本の光ファイバの先端の長さを
揃えてカッティングし、治具によって4本の光ファイバ
を並べて同時に研削する。尚、斜め加工は、弗酸系溶液
によって光ファイバの素材のSiOxをエツチングする
ことによっても行なえる。この場合には、4本の光ファ
イバの先端を揃えてエツチング液に侵した。
A part of the end face of the optical fiber 39 is processed obliquely on one side 41 . The processing was carried out by grinding in the same manner as in the first example. First, tape type 4-core optical fiber 30.3
After removing the coating No. 5, the tips of the four optical fibers are cut to the same length, and the four optical fibers are lined up and ground simultaneously using a jig. Incidentally, the diagonal processing can also be performed by etching the SiOx material of the optical fiber with a hydrofluoric acid solution. In this case, the tips of four optical fibers were aligned and immersed in the etching solution.

このようにして1面41を斜めに加工したことにより、
光ファイバ39の端面は面43にぶつかることが無い、
したがって、先球レンズ40と光導波路29の端面との
間隔を、最も光結合損失が低くなる20μmの位置にま
で近付けることが可能になった。
By processing the first side 41 diagonally in this way,
The end face of the optical fiber 39 does not collide with the surface 43.
Therefore, it has become possible to bring the distance between the tip spherical lens 40 and the end face of the optical waveguide 29 close to the position of 20 μm where the optical coupling loss is lowest.

尚、光ファイバ31,32,33,34と光ファイバ3
6,37,38,39に関する先球レンズ加工や斜め加
工は、テープ型4心光ファイバ30.35毎に4本ずつ
まとめて一括加工した。
In addition, the optical fibers 31, 32, 33, 34 and the optical fiber 3
The tip spherical lens processing and diagonal processing for 6, 37, 38, and 39 were performed at once for each 30.35 tape-type four-core optical fiber.

上記のように加工された光ファイバ39をvi?142
に密接して設置し、先球レンズ40と光導波路29の端
面との間隔を所定の位置に設定すれば。
The optical fiber 39 processed as described above is vi? 142
If the front lens 40 and the end face of the optical waveguide 29 are placed in close contact with each other, the distance between the tip lens 40 and the end face of the optical waveguide 29 is set at a predetermined position.

煩雑な光軸調整を行なわずに低損失光結合(結合損失1
.1dB)が実現できた。第4図の一点鎖線に示すよう
に先導波路29と光ファイバ39の光軸は一致している
(光軸合わせ精度±0.5μm)。
Low-loss optical coupling (coupling loss 1
.. 1dB) was achieved. As shown by the dashed line in FIG. 4, the optical axes of the leading waveguide 29 and the optical fiber 39 are aligned (optical axis alignment accuracy: ±0.5 μm).

勿論、他の光ファイバ31,32,33,34゜36.
37,38の光結合も、同様に一括して行われる。すな
わち本第2実施例によれば、簡便に光回路20とテープ
型4心光ファイバ30.35との低損失光結合が行なえ
る効果がある。基板のV溝や光ファイバ端面の先球レン
ズ、斜面の加工は、全て一括加工により行なえるので、
生産性が向上する効果がある。
Of course, other optical fibers 31, 32, 33, 34°36.
The optical coupling of 37 and 38 is similarly performed at once. That is, according to the second embodiment, there is an effect that low-loss optical coupling between the optical circuit 20 and the tape-type four-core optical fiber 30, 35 can be easily performed. The processing of the V-groove of the substrate, the tip lens of the optical fiber end face, and the sloped surface can all be done in one batch.
It has the effect of improving productivity.

以上1本発明を第1実施例、第2実施例を用いて説明し
たが、本発明は次のような構成によっても実施される。
Although the present invention has been described above using the first and second embodiments, the present invention can also be implemented with the following configuration.

第5図は、本発明の第3実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

基板50には、光導波路51とV溝53が形成されてい
る。光導波路51の端面には、レーザ照射や赤外線加熱
等の局所加熱によって表面を融かすことにより、レンズ
52が形成されている。■溝53には、光ファイバ55
が密接して設置されている。光ファイバ55の端面がV
溝53の突き当たりの而54にぶつからない様に1面5
7は斜めに加工されている。光ファイバ55の先端には
、光結合損傷を低減化するために先球レンズ56が形成
されている1本第3実施例によれば、レンズ52と先球
レンズ56は共焦点光学系と成っているので、非常に低
損失な光結合を行なうことができる。
An optical waveguide 51 and a V-groove 53 are formed on the substrate 50 . A lens 52 is formed on the end face of the optical waveguide 51 by melting the surface by local heating such as laser irradiation or infrared heating. ■In the groove 53, there is an optical fiber 55.
are placed closely together. The end face of the optical fiber 55 is V
5 on one side so as not to hit the groove 54 at the end of the groove 53.
7 is processed diagonally. A spherical lens 56 is formed at the tip of the optical fiber 55 in order to reduce optical coupling damage. According to the third embodiment, the lens 52 and the spherical lens 56 form a confocal optical system. Therefore, optical coupling can be performed with extremely low loss.

第6図は、本発明の第4実施例を示す図である6基板6
0には、光導波路61とV溝62が形成されている。■
溝62には、光ファイバ64が密接して設置されている
。光ファイバ64の端面がV溝62の突き当たりの面6
3にぶつからない様に、面66は斜めに加工されている
。また、面65も斜めに加工されているので、光ファイ
バ64の先端は模型となっている。光ファイバ64と光
導波路61とは、直接端面光結合を行なっている0本第
4実施例によれば、光ファイバ64の端面の上側(面6
7)も斜めに加工されているので、光ファイバ64と光
導波路61の端面同士を突き合わせる作業を行なう時に
、光結合部分を観察しやすいという効果がある。
FIG. 6 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
0, an optical waveguide 61 and a V-groove 62 are formed. ■
An optical fiber 64 is installed closely in the groove 62 . The end surface of the optical fiber 64 is the abutment surface 6 of the V-groove 62
The surface 66 is processed diagonally so as not to collide with the surface 3. Moreover, since the surface 65 is also processed diagonally, the tip of the optical fiber 64 is a model. According to the fourth embodiment, the optical fiber 64 and the optical waveguide 61 are directly optically coupled at the end face.
7) is also processed diagonally, which has the effect of making it easier to observe the optical coupling portion when the end faces of the optical fiber 64 and the optical waveguide 61 are butted together.

第7図は、本発明の第5実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

基板70には、光導波路71とV溝72が形成されてい
る。■溝72には、光ファイバ74が密接して設置され
ている。光ファイバ74の端面がV溝72の突き当たり
の面73にぶつからない様に。
An optical waveguide 71 and a V-groove 72 are formed on the substrate 70 . (2) An optical fiber 74 is installed closely in the groove 72. Make sure that the end surface of the optical fiber 74 does not collide with the abutment surface 73 of the V-groove 72.

光ファイバ74の端面は全面、斜めに加工されている(
面75)、光導波路71の端面も同様の角度で斜めに加
工されている。光ファイバ74と光導波路71とは、直
接端面光結合を行なっている。
The entire end face of the optical fiber 74 is processed diagonally (
surface 75) and the end surface of the optical waveguide 71 are also obliquely processed at a similar angle. The optical fiber 74 and the optical waveguide 71 are directly optically coupled at the end face.

本第5実施例によれば、前述の実施例のように光ファイ
バ端面の一部分だけを加工するのに比べて、斜め加工が
行ない易く作業性が改善される効果がある。
According to the fifth embodiment, compared to processing only a portion of the end face of the optical fiber as in the previous embodiment, diagonal processing is easier to perform and workability is improved.

第8図は、本発明の第6実施例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention.

基板80には、光導波路81とV溝82が形成されてい
る。■溝82には、光ファイバ84が密接して放置され
ている。光ファイバ84の端面がV溝82の突き当たり
の面83にぶつからない様に、光ファイバ84の端面ば
全面、斜めに加工されている(面86)、但し、光ファ
イバ84の先端には、光結合損失を低減化するために、
斜め加工の後エツチングによって先球レンズ85が形成
されている。この先球レンズ85は、レンズ半径が縦横
(図面x、y軸方向)で異なっている。本第6実施例に
よれば、光導波路81のスポットサイズがX+y軸方向
で異なる場合でも、先球レンズ85のレンズ半径を調節
することによって低損失な光結合を行なわせることがで
きる。
An optical waveguide 81 and a V-groove 82 are formed in the substrate 80 . (2) An optical fiber 84 is left in close contact with the groove 82. In order to prevent the end face of the optical fiber 84 from colliding with the end surface 83 of the V-groove 82, the entire end face of the optical fiber 84 is processed obliquely (surface 86). In order to reduce coupling loss,
A tip spherical lens 85 is formed by etching after diagonal processing. This spherical tip lens 85 has different lens radii in the vertical and horizontal directions (x and y axis directions in the drawing). According to the sixth embodiment, even if the spot size of the optical waveguide 81 differs in the X+Y axis directions, low-loss optical coupling can be performed by adjusting the lens radius of the spherical tip lens 85.

ところで1本発明は、光回路ばかりでなく電子集積回路
に対しても応用できる。その1応用例を第9図の第7実
施例に示す。
By the way, the present invention can be applied not only to optical circuits but also to electronic integrated circuits. One example of its application is shown in the seventh embodiment shown in FIG.

第9図は、光配線によって電子集積回路のインターコネ
クション(信号接続)に行なった場合の斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of interconnection (signal connection) of an electronic integrated circuit using optical wiring.

第9図において、基板100上に電子集積回路101と
先導波路(102,103等)や光素子(105,10
6,107,108等)が形成されている。また、基板
100上には、光ファイバ113,114,115,1
16を設置するためのV溝(109,110,111゜
112等)が加工されてる。
In FIG. 9, an electronic integrated circuit 101, leading waveguides (102, 103, etc.) and optical elements (105, 10, etc.) are disposed on a substrate 100.
6, 107, 108, etc.) are formed. Further, on the substrate 100, optical fibers 113, 114, 115, 1
V grooves (109, 110, 111°, 112, etc.) for installing 16 are machined.

基板100は、Siの単結晶基板(結晶面方位(100
)、厚さ300um)から成る。但し、電子集積回路1
01のデバイス特性を改善するために、実際には面方位
は(100)軸かられずかに傾いている(〜4” )。
The substrate 100 is a Si single crystal substrate (crystal plane orientation (100
), thickness 300um). However, electronic integrated circuit 1
In order to improve the device characteristics of 01, the plane orientation is actually slightly tilted (~4'') from the (100) axis.

光導波路(102,103等)は9石英系3次元光導波
路から成る。基板100上に石英ガラス膜を堆積させ、
これをドライエツチングによってパターンニングするこ
とによって作成した。導波光の波長は0.8 μmであ
る。光導波路の折れ曲がり部分(104等)では、導波
光が全反射されて光の進行方向が変化する。
The optical waveguides (102, 103, etc.) are composed of nine quartz-based three-dimensional optical waveguides. depositing a quartz glass film on the substrate 100;
This was created by patterning it by dry etching. The wavelength of the guided light is 0.8 μm. At the bent portions (104, etc.) of the optical waveguide, the guided light is totally reflected and the traveling direction of the light changes.

光素子(105,106,107,108等)のうち、
光素子(105,107等)はAQGaAs系半導体レ
ーザ(発振波長0.8μm)である、これらは、まず基
板Zoo(Si)上にGaAs層をヘテロエピタキシャ
ル結晶成長させ、さらにAQGaAsレーザ活性層v 
G a A sキャップ層を順次成長させた後、レーザ
端面をドライエツチングによって加工して作成した。
Among the optical elements (105, 106, 107, 108, etc.),
The optical elements (105, 107, etc.) are AQGaAs semiconductor lasers (oscillation wavelength 0.8 μm).These are made by first growing a GaAs layer by heteroepitaxial crystal growth on a Zoo (Si) substrate, and then growing an AQGaAs laser active layer v.
After sequentially growing a GaAs cap layer, the laser end face was processed by dry etching.

光素子(105,106,107,108等)のうち、
光素子(106,108等)は、PIN型Siホトダイ
オードである。基板100(Si)に不純物を拡散させ
、p−n接合を形成することにより作成した。
Among the optical elements (105, 106, 107, 108, etc.),
The optical elements (106, 108, etc.) are PIN type Si photodiodes. It was created by diffusing impurities into a substrate 100 (Si) to form a pn junction.

尚、光素子(105,106,107,108等)と電
子集積回路101とは、電気的に接続されており、信号
の遣い取りを行なうことができる。
Note that the optical elements (105, 106, 107, 108, etc.) and the electronic integrated circuit 101 are electrically connected and can exchange signals.

光ファイバ(113,114,115,116゜117
.118,119,120)は1石英系光ファイバ(波
長0.8μm用)である。
Optical fiber (113, 114, 115, 116° 117
.. 118, 119, 120) are silica-based optical fibers (for wavelength 0.8 μm).

■溝(109,110,111,112,等)は、第1
実施例に述べた方法と同様の方法によって加工した。■
溝(109,110,111,112等)を成す面の面
方位は(111)である、光ファイバ(113,114
,115,116)を密接させて設置した時に、光導波
路(102,103等)や光素子(105,106,1
07,108等)と光軸が合うように、■溝(109,
110゜111.112等)の深さはそれぞれ調節され
精度良く加工されている。
■ Grooves (109, 110, 111, 112, etc.) are the first
Processing was performed by a method similar to that described in the Examples. ■
Optical fibers (113, 114, etc.) in which the planes forming the grooves (109, 110, 111, 112, etc.) have a plane orientation of (111).
, 115, 116) are installed closely together, optical waveguides (102, 103, etc.) and optical elements (105, 106, 1
07, 108, etc.) so that the optical axis is aligned with the ■ groove (109,
110°, 111, 112, etc.) are adjusted and machined with high precision.

電子集積回路101は、光素子(105,106゜10
7.108等)と光導波路(102,103等)と光フ
ァイバ113,114,115,116を介して、光配
線によって外部と信号接続されている。電気配線では容
量性負荷による信号遅延が問題となるが、光配線では、
光信号の誘導が無く信号伝搬速度が非常に速いので、高
速な信号接続が行なえる0本発明の光結合装置は、この
ような光配線の信号接続箇所(光結合箇所)において用
いられる。
The electronic integrated circuit 101 includes an optical element (105, 106°10
7, 108, etc.), optical waveguides (102, 103, etc.), and optical fibers 113, 114, 115, 116, and are connected to the outside by optical wiring. In electrical wiring, signal delay due to capacitive loads is a problem, but in optical wiring,
Since there is no optical signal guidance and the signal propagation speed is very high, the optical coupling device of the present invention, which can perform high-speed signal connections, is used at such signal connection points (optical coupling points) of optical wiring.

第9図の第7実施例の代表的な光結合箇所について、第
10.11,12.13図を用いて説明する。
Typical optical coupling locations in the seventh embodiment shown in FIG. 9 will be explained using FIGS. 10.11 and 12.13.

第10図において、基板100上に、電子集積回路10
1、光導波路102.光素子105.V溝109が形成
されている。光ファイバ117の端面の面121が斜め
に加工されているので、先導波路102と端面直接結合
することができる。
In FIG. 10, an electronic integrated circuit 10 is mounted on a substrate 100.
1. Optical waveguide 102. Optical element 105. A V-groove 109 is formed. Since the end face 121 of the optical fiber 117 is processed obliquely, the end face can be directly coupled to the leading waveguide 102 .

光ファイバ117を■溝109に密接して設置すれば、
低損失な光結合が実現される。電子集積回路101の計
算処理結果は、光素子1o5.光導波路102.光ファ
イバ117を介して外部に伝えられる。
If the optical fiber 117 is installed closely in the groove 109,
Optical coupling with low loss is realized. The calculation processing results of the electronic integrated circuit 101 are calculated by the optical elements 1o5. Optical waveguide 102. The signal is transmitted to the outside via an optical fiber 117.

第11図において、基板100上に、電子集積回路10
1.光導波路103.光素子106.V溝111が形成
されている。光ファイバ119の端面の面122が斜め
に加工されているので、光導波路103と端面直接結合
することができる。
In FIG. 11, an electronic integrated circuit 10 is mounted on a substrate 100.
1. Optical waveguide 103. Optical element 106. A V groove 111 is formed. Since the end surface 122 of the optical fiber 119 is processed obliquely, the end surface can be directly coupled to the optical waveguide 103.

光ファイバ119をV溝111に密接して設置すれば、
低損失な光結合が実現される。外部からの光信号は、光
ファイバ119.光導波路103を伝わって、面123
で反射され光素子106に入射し、電子集積回路101
に伝えられる。
If the optical fiber 119 is installed closely in the V-groove 111,
Optical coupling with low loss is realized. Optical signals from the outside are transmitted through optical fiber 119. After propagating through the optical waveguide 103, the surface 123
It is reflected by the optical element 106 and enters the electronic integrated circuit 101.
can be conveyed to.

第12図において、基板100上に、電子集積回路10
1.光素子107.V溝110が形成されている。光フ
ァイバ118の先端には、先球レンズ125が形成され
ている。光ファイバ118の端面の面124が斜めに加
工されているので。
In FIG. 12, an electronic integrated circuit 10 is mounted on a substrate 100.
1. Optical element 107. A V-groove 110 is formed. A tip spherical lens 125 is formed at the tip of the optical fiber 118 . This is because the end surface 124 of the optical fiber 118 is processed obliquely.

光素子107と先球レンズ125の間隔を最適な距離に
設定することができる。光ファイバ118をV溝110
に密接して設置すれば、低損失な光結合が実現される6
電子集積回路101の計算処理結果は、光素子1o7.
光ファイバ118を介して外部に伝えられる。
The distance between the optical element 107 and the front lens 125 can be set to an optimal distance. Optical fiber 118 into V groove 110
Low-loss optical coupling can be achieved by placing them close to each other6.
The calculation processing results of the electronic integrated circuit 101 are calculated by the optical elements 1o7.
The signal is transmitted to the outside via an optical fiber 118.

第13図において、基板100上に、電子集積回路10
1.光素子108.V溝112が形成されている。光フ
ァイバ120の端面の面126が斜めに加工されている
ので、光素子108と端面直接結合することができる。
In FIG. 13, an electronic integrated circuit 10 is mounted on a substrate 100.
1. Optical element 108. A V groove 112 is formed. Since the end surface 126 of the optical fiber 120 is processed obliquely, the end surface can be directly coupled to the optical element 108.

光ファイバ120をV溝112に密接して設置すれば、
低損失な光結合が実現される。外部からの光信号は、光
ファイバ120を伝わって直接光素子108に入射し、
電子集積回路101に伝えられる。
If the optical fiber 120 is installed closely in the V-groove 112,
Optical coupling with low loss is realized. An optical signal from the outside is transmitted through the optical fiber 120 and directly enters the optical element 108,
The information is transmitted to the electronic integrated circuit 101.

本第7実施例の光配線によれば、電子集積回路と外部と
の高速・大容量信号接続が可能になるので、電子集積回
路の計算処理能力が大幅に向上する効果がある。
According to the optical interconnection of the seventh embodiment, high-speed, large-capacity signal connection between the electronic integrated circuit and the outside is possible, so that the calculation processing capacity of the electronic integrated circuit can be greatly improved.

以上述べたように、本発明の要件は、光ファイバ端面の
光なくとも一部分を斜めに加工したことにある。これに
より、光導波路と光ファイバの端面同士の間隔を所定の
距離まで近付けることが可能になるので、低損失光結合
が実現できる。従来の光結合装置では、この間隔を所定
の距離に近付けることができず、光結合損失が大きいと
いう欠点があった。尚、本発明は実施例に述べた光回路
の構成や光ファイバの材料、心線数などによって制限さ
れるものではなく、結晶基板上に形成された光導波路と
ファイバとの光結合装置においてその効果を存分に発揮
する。
As described above, a requirement of the present invention is that at least a part of the end face of the optical fiber is processed obliquely. This makes it possible to bring the end faces of the optical waveguide and the optical fiber closer to each other to a predetermined distance, thereby achieving low-loss optical coupling. Conventional optical coupling devices have the disadvantage that this interval cannot be brought close to a predetermined distance, resulting in large optical coupling loss. Note that the present invention is not limited by the configuration of the optical circuit, the material of the optical fiber, the number of cores, etc. described in the embodiments, but is applicable to an optical coupling device between an optical waveguide formed on a crystal substrate and a fiber. Take full advantage of its effects.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の光結合装置によれば、簡便に光導波路と光ファ
イバの低損失光結合を実現できる効果がある。したがっ
て、光結合装置を効率良く生産することができ、経済性
が向上する効果がある。
According to the optical coupling device of the present invention, there is an effect that low-loss optical coupling between an optical waveguide and an optical fiber can be easily realized. Therefore, the optical coupling device can be efficiently produced, which has the effect of improving economic efficiency.

光結合装置は光通信・光情報処理・光応用機器、さらに
コンピュータの光配線など様々な分野において用いられ
るので1本発明が光技術全体に及ぼす波及効果は非常に
大きい。
Since optical coupling devices are used in various fields such as optical communication, optical information processing, optical application equipment, and optical wiring for computers, the present invention has a very large ripple effect on optical technology as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例の光結合装置の斜視図、第
2図は第1実施例の部分拡大図である。 第3図は第2実施例の光結合装置の斜視図、第4図、第
5図、第6図、第7図、第8図、第10図。 第11図、第12図、および第13図は他の実施例の光
結合部分を示す断面図である。第9図は、本発明の光結
合装置の応用例としてのさらに他の実施例の斜視図であ
る。第14図は従来の光結合装置の断面図である。 1.20,50,60,70,80,100・・・基板
、3,4,5,22,23,24,25,26゜27.
28,29,51,61,71,81゜102.103
・・・光導波路、6,7,8,42゜53.62,72
,82. 109,110,111゜112・・・V溝
、9,11,13,31,32゜33、 34,36.
 37,38,39,55゜64.74,84. 11
3. 114. 115゜116・・・光ファイバ、1
0,12,14,41゜57.66.75,86. 1
21,122,124゜126・・・面、101・・・
電子集積回路、1o5゜¥、2已 第 4 凹 第 8色 5J10  圀 1ワ) 第 11 図 117、llqう1−ニアーrl、ノ(早 )2 口 /DO 茅13区 118、  +20   ラに7Tイノ\”124、1
24  面 第 14  tZl
FIG. 1 is a perspective view of an optical coupling device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view of the optical coupling device of the second embodiment, and FIGS. 4, 5, 6, 7, 8, and 10. FIGS. 11, 12, and 13 are cross-sectional views showing optical coupling portions of other embodiments. FIG. 9 is a perspective view of still another embodiment as an application example of the optical coupling device of the present invention. FIG. 14 is a sectional view of a conventional optical coupling device. 1.20, 50, 60, 70, 80, 100...Substrate, 3, 4, 5, 22, 23, 24, 25, 26° 27.
28, 29, 51, 61, 71, 81゜102.103
...Optical waveguide, 6,7,8,42゜53.62,72
,82. 109, 110, 111° 112...V groove, 9, 11, 13, 31, 32° 33, 34, 36.
37, 38, 39, 55°64.74, 84. 11
3. 114. 115°116...Optical fiber, 1
0,12,14,41゜57.66.75,86. 1
21, 122, 124° 126... face, 101...
Electronic integrated circuit, 1o5゜¥, 2nd 4th concave 8th color 5J10 1wa) 11th Fig. 117, llq u1-near rl, ノ (early) 2 mouth/DO 13th ward 118, +20 7T on la Ino\”124, 1
24th side 14 tZl

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光導波路を構成要素とする光回路が形成された結晶
基板と該結晶基板に結晶異方性エッチングによつて加工
された溝と前記光導波路に光結合すべく前記溝に設定さ
れる光ファイバより成る光結合装置において、前記光フ
ァイバの前記光導波路側端面の少なくとも一部分を斜め
に加工したことを特徴とする光結合装置。 2、上記結晶基板がSi或いはCaAs或いはInP製
の結晶面方位(100)基板より成り、上記溝が結晶面
方位(111)面から成るV溝であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の光結合装置。 3、上記結晶基板がSi製の結晶面方位(100)基板
より成り、上記溝が結晶面方位(111)面から成るV
溝であり、上記光導波路が石英系光導波路より成ること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光結合装置。 4、上記結晶基板には電子集積回路と光素子が形成され
ており、上記と同様のV溝に設置された光ファイバが光
素子と光接続されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の光結合装置。 5、上記結晶基板上にはヘテロエピタキシャル結晶成長
が行われていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
、第2項、第3項、第4項いずれかの項に記載の光結合
装置。 6、上記光ファイバの端面が研削またはエッチングによ
り斜めに加工されたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の光結合装置。 7、上記光導波路および光ファイバの端面には先球レン
ズが形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の光結合装置。 8、上記光導波路と光ファイバの端面同士が融着あるい
は接着されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の光結合装置。 9、上記光導波路の端面がエッチングにより垂直に加工
されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の光結合装置。 10、上記光導波路と光ファイバの少なくとも一方の端
面に無反射コーティングが施されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の光結合装置。 11、上記光ファイバが上記溝に半田または接着剤によ
り固定されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の光結合装置。 12、上記光ファイバが複数有り、該複数の光ファイバ
が、複数の光ファイバ心線を一括して被覆したテープ型
多心光ファイバより成ることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の光結合装置。
[Scope of Claims] 1. A crystal substrate on which an optical circuit including an optical waveguide is formed, a groove processed in the crystal substrate by crystal anisotropic etching, and a groove for optically coupling to the optical waveguide. 1. An optical coupling device comprising an optical fiber set in a groove, characterized in that at least a portion of an end surface of the optical fiber on the optical waveguide side is processed obliquely. 2. Claim 1, wherein the crystal substrate is a (100) crystal plane orientation substrate made of Si, CaAs, or InP, and the groove is a V-groove consisting of a (111) crystal plane orientation. Optical coupling device as described in . 3. The crystal substrate is made of Si and has a (100) crystal plane, and the groove has a (111) crystal plane.
2. The optical coupling device according to claim 1, wherein the optical coupling device is a groove, and the optical waveguide is made of a silica-based optical waveguide. 4. An electronic integrated circuit and an optical element are formed on the crystal substrate, and an optical fiber installed in the same V-groove as above is optically connected to the optical element. The optical coupling device according to item 1. 5. The optical coupling according to any one of claims 1, 2, 3, and 4, wherein heteroepitaxial crystal growth is performed on the crystal substrate. Device. 6. The optical coupling device according to claim 1, wherein the end face of the optical fiber is obliquely processed by grinding or etching. 7. The optical coupling device according to claim 1, wherein a spherical tip lens is formed on the end face of the optical waveguide and the optical fiber. 8. Claim 1, characterized in that the end faces of the optical waveguide and the optical fiber are fused or bonded to each other.
Optical coupling device as described in . 9. The optical coupling device according to claim 1, wherein the end face of the optical waveguide is vertically processed by etching. 10. The optical coupling device according to claim 1, wherein an anti-reflection coating is applied to at least one end face of the optical waveguide and the optical fiber. 11. Claim 1, wherein the optical fiber is fixed to the groove with solder or adhesive.
Optical coupling device as described in . 12. The method according to claim 1, wherein there is a plurality of optical fibers, and the plurality of optical fibers are tape-type multi-core optical fibers in which a plurality of coated optical fibers are collectively coated. Optical coupling device.
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