JPH01310315A - 光導波路と光ファイバとの接続構造及びその製造方法 - 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〕 本発明は光ファイバと光導波路とを接続する接続構造及
びその製造方法に関する。

〔従来技術〕

近年、光導波路は各種センサーや、光通信用の外部変調
器等の様々な応用分野が考えられ、試作されている。そ
してこれらの光導波路は、通常、単一モード動作するよ
うに構成されているため光導波路と単一モード先ファイ
バを結合させて一体化した、いわゆるピッグテール型の
実装構造をとることが望まれている。

従来の実装構造として、例えば、応用物理学会の光ファ
イバ・センサー研究会の文献ＷＯＦＳ４−１２　（１９
８７）に示す例がある。この従来のピッグテール型実装
構造を第６図に示す。この第６図に示す構造では、光フ
ァイバ６１がフェルール６２に挿入され固定されている
。このフェルール６２はフェルール保持部材６３の貫通
穴に挿入固定され、これにより、光ファイバ６１がフェ
ルール保持部材６３に固定されている。そして、光ファ
イバ６１と光導波路６４の導波路口との光軸合わせを行
った後、このフェルール保持部材６３を光導波路６４を
保持する光導波路保持部材６５に固定する。この固定は
レーザ溶接により行われ、フェルール保持部材６３は光
導波路保持部材６５にスポット６６で溶接により固定さ
れていた。

〔発明の解決しようとする課題〕

上述の如き従来の接続構造では光ファイバ６１と光導波
路６４との光軸合わせ後、フェルール保持部材６３と光
導波路保持部材６５とを突き合わせた状態でスポット溶
接するため、この溶接時の金属の溶融、凝固に伴って発
生する応力により、先に行った光軸合わせがずれてしま
うことがあった。このような光軸ずれが生じると光ファ
イバと光導波路の先導入出口との間での光結合効率が低
下してしまう。また、特に、第７図に示すようにフェル
ール保持部材６３と光導波路保持部材６５との間に段差
が生じた状態で光軸合わせがなされた場合、このような
段差部ＥＳＦで溶接固定しなければならない。そして、
このような段差部で溶接固定する場合には、溶接の原生
じる応力によるＸ方向の軸ずれをすこしでも少なくする
ため、Ｅ１Ｆ部を交互に溶接し、光軸ズレを補正しては
いるが、再現性に乏しく、装置の製造歩留まりが極めて
悪かった。

本発明は上記問題点を解消し、光ファイバと光導波路を
接続する際、光軸ズレが生じ難く、かつ光ファイバを最
適な光結合状態の位置に固定できる接続装置を提供する
ことを目的とする。

更に、本発明は、光ファイバと光導波路の光導入口とを
容易に光軸合わせでき、最適な光結合状態を確実に実現
できる光ファイバー光導波路接続構造の製造方法を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の接続構造では、光導波路と光ファイバとを接続
するため、光導波路を有する光導波路基体が固定された
光導波路保持部材と、前記先導波節部材にレーザ溶接さ
れ光ファイバを保持する光ファイバ保持部材と、光ファ
イバの位置決め用の溝を有し前記光ファイバ保持部材に
当接することにより光ファイバを位置決め固定し前記光
ファイバ保持部材にレーザ溶接された光ファイバ押え部
材とを含むことを特徴とする。

更に本発明の接続方法は、光ファイバと光導波路とを接
続する接続構造の製造方法であって、前記接続構造が、
光導波路を有する光導波路基体が固定された光導波路保
持部材と、光ファイバを保持する光ファイバ保持部材と
、光ファイバに位置決め用溝を有し前記光ファイバ保持
部材に当接することにより光ファイバを位置決め固定す
る光ファイバ押え部材とを含み、光ファイバを前記光フ
ァイバ押え部材の位置決め用溝と前記光ファイバ保持部
材の上面とにより挾み込み磁力発生手段を前記光ファイ
バ保持部材の下面側に配置し付勢することにより、前記
光ファイバ保持部材を介して前記光ファイバ押え部材を
磁力吸引し前記光ファイバ保持部材の上面に光ファイバ
を所定の力で保持する第１保持工程と、前記光ファイバ
保持部材と前記光導波路保持部材とを相対的に移動し前
記第１保持工程により保持された光ファイバの光軸と前
記光導波路に保持された前記光導波路の先導入出口の光
軸とを位置合せする第１光軸調整工程と、前記第１光軸
調整工程による光軸間の位置合せが終了した後、前記光
ファイバ保持部材を前記光導波路保持部材にレーザ溶接
で固定する第１次固定工程と、前記第１次固定工程の終
了の後、前記磁力発生手段を調節し光ファイバを光ファ
イバ保持部材に対して相対的に移動し光ファイバの光軸
と前記先導入出口の光軸との微調位置合せをする第２光
軸調整工程と、前記第２光軸調整の後、前記磁気発生手
段を付勢し前記光ファイバ押え部材を前記光ファイバ保
持部材に押付けることにより光ファイバを固定しつつ前
記光ファイバ押え部材を前記光ファイバ保持部材にレー
ザ溶接により固定し、光ファイバを前記光ファイバ保持
部材上に固定する第２次固定工程とを含むことを特徴と
する。

〔作用〕

本発明の接続構造では、光導波路保持部材と光ファイバ
保持部材との間及び光ファイバ保持部材と光ファイバ押
え部材との間の２段階の光軸合わせを可能とする構造と
し、これらの部材の固定をレーザ溶接で行うことにより
、固定される光ファイバ及び光導波路間の光軸合わせの
精度及び装置の信頼性をたかめている。

更に、本発明の製造方法では、磁力発生手段を利用し、
２段階の光軸合わせ及び固定を行っているため、正確な
光軸合わせの微調整が可能になる。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う光ファイバと光導波路との接続構
造の斜視図であり、第２図は第１図の光ファイバのＸ方
向側面図であり、第３図は第１図のＺ方向側面図である
。図に示す接続構造は、光導波路１ａの先導入出口１ｂ
、ｌｃに光ファイバ３の光軸を位置合せし固定するもの
である。

この接続構造は、光導波路基体１を保持する光導波路保
持部材２と、光ファイバ３をフェルール４を介して保持
する光ファイバ保持部材６と、光ファイバ３を光ファイ
バ保持部材６の所定の位置に固定する光ファイバ押え部
材５とより構成される。光ファイバ３は取扱がしやすい
ようにフェルール４内に挿入されている。光ファイバ押
え部材５は、略Ｖ形の溝５ａを有している。この溝５ａ
は、第３図に示すように、先ファイバ保持部材６の上面
６ａと協働し、光ファイバ３のフェルール４を挾み込み
、光ファイバ３を位置決め固定する。

このため、この略Ｖ溝５ａの大きさは、光ファイバ３の
フェルール４を入れたとき、フェルール４の外周面が、
光ファイバ押え部材５の光ファイバ保持部材６への当接
面５ｂと同一平面上にくるようにするか、はんの作か、
例えば、５μｍ以下程度突出するような大きさとする必
要がある。

光導波路基体１は光導波路保持部材２の上面に当接しハ
ンダ付けされている。このハンダ付けのため、光導波路
基体１の下面及び光導波路保持部材２の上面には、ハン
ダ付けに適した金属（例えば、Ａｕ５Ｃｕ等）の金属膜
がメツキ法、蒸着法、スパッタリング法等で形成されて
いる。この実施例では、この固定を信頼性の観点から見
てハンダ付けで行っているが、樹脂接岩剤で固定するよ
うにしてもよい。

光導波路保持部材２は光ファイバ保持部材６の側面に当
接し、光ファイバ３と光導波路１ａの先導入出口１　ｂ
　ｓ　１　ｃとの光軸合わせ後、レーザによるスポット
溶接（例えば、ＹＡＧレーザ、アレキサンドライトレー
ザ、ＣＯ２レーザ等）にてスポット９ａ、９ｂで互いに
固定されている。光ファイバ押部材５の下面５ｂは光フ
ァイバ保持部材６の上面６ａに当接し固定され、この固
定もスポット９　ｃ１９　ｄｓ　９　ｅｓ　９　ｆでレ
ーザにより溶接することにより行われている。

一方、光ファイバ押え部材５の材料は、以下に説明する
接続構造の製造方法で磁力による仮固定ができるように
磁性材料である。また、光ファイバ保持部材６が非磁性
材料である。更に、これらの部材の材料は互いにレーザ
溶接できる材料であることが好ましい。この様な材料の
例としては、ＹＡＧレーザで溶接固定する場合には光フ
ァイバ押え部材５の材料としてコバール（Ｋｏｖａｒ　
）、Ｆｅ−４２Ｎｉ合金等、光ファイバ保持部材６の材
料としてステンレス鋼５Ｏ５３０３をあげることができ
る。

以下、上記接続装置の製造方法を説明する。

製造方法は、第４図に示すように、大きく分けて光導波
路基体固定工程１ｏと、光ファイバ保持工程１１と、第
１次光軸調整工程１２と、第１次固定工程１３と、第２
次光軸調整工程１４と、第２次固定工程１５とより構成
される。

上記各工程について以下詳細に説明する。

まず光導波路基体固定工程１ｏを実施する。この工程で
は、先に説明したように、光導波路基体１の下面と光導
波路保持部材２の上面とをハンダ付けにより固定する。

次に、光ファイバ保持工程１１を実施する。この工程で
は、光ファイバ３のフェルール４を光ファイバ押え部材
５に形成した略Ｖ形の溝５ａに入れ、光ファイバ押え部
材５の溝５８の形成面５ｂを光ファイバ保持部材６の上
面６ａに当接させる。

次に、光ファイバ保持部材６の下面側に電磁石９等の磁
力発生手段を配置し、この電磁石９に電流を流し、光フ
ァイバ押え部材５を光ファイバ保持部材６の上面６ａ側
に磁力吸引し、溝５ａの側面と光ファイバ保持部材６の
上面６ａとにより光ファイバ３のフェルール４を仮固定
する。電磁石９の磁力の強さは、光ファイバ３のフェル
ール４を図においてＺ方向に動かすことはできるが、Ｚ
方向での調節の際、ＸＳＹ方向に光ファイバ３のフェル
ール４が動いてしまわないように調節しておく　。

次に、第１次光軸調整工程１２を実施する。この工程で
は、先の光ファイバ保持工程１１で光ファイバ３が仮固
定された光ファイバ保持部材６の側面を光導波路保持部
材２の側面に当接させ、光導波路保持部材２に対して光
ファイバ３のフェルール４をＺ方向に、光ファイバ保持
部材６をＸ１Ｙ方向に相対的に移動させ、光ファイバ３
の光軸と光導波路１ａの先導入出口１ｂ、ｌ（の光軸と
の位置合わせを行う。光ファイバ３と光導波路の先導入
出口１ｂ、１ｃとの光軸合わせは、光ファイバの一方か
らレーザ光を入射させ、光導波路の光出射部の出力が最
大となるように位置調整をする。

第１次光軸調整工程１２の光軸位置合せが終了した後、
第１次固定工程１３を実施する。この工程では、光ファ
イバ保持部材６と光導波路保持部材２とをそれらの当接
側面部ＧＳＨのスポット９ａ、９ｂで、レーザにより溶
接し互いに固定する。

第１次固定工程１３を実施すると、溶接による各部材の
材料の溶融、凝固等により、第１次光軸調整工程１２で
位置合せした光軸が主にＸ方向にずれることがある。こ
の先軸ずれを補正するため、第２次光軸調整工程１４を
実施する。この工程では、光ファイバ保持部材６に下面
側に配置した電磁石７へ流す電流を調節し、フェルール
４を光導波路１ａに対してＸＳＺ方向に移動させ、光フ
ァイバ３の光軸と光導波路１ａの先導入出口１ｂ、１ｃ
の光軸との位置合せを行う。位置合せ完了後、電磁石７
へ流す電流を多くし磁力を増加させ、光ファイバ押え部
材５を光ファイバ保持部材６の上面６ａに強固に押し付
は固定する。この磁力の増加の際、再び、光ファイバ３
の光軸が先導入出口ｌｂ、ｌｃの光軸に対して血かにず
れることがあるが、その場合には、電磁石７へ流す電流
を適宜調節しつつ、光ファイバ３の光軸と光導波路１ａ
の先導入出口１ｂ、ｌｃＯ光軸との位置合せの微調整を
行うことにより、最適光結合状態での磁力により光ファ
イバ押え部材５と光ファイバ保持部材６との強固な固定
が可能となる。

第２次光軸調整工程１４の終了後、第２次固定工程１５
を実施する。この工程では、第３図に示すαｌ、α２の
方向からＹＡＧレーザを照射し、光ファイバ押え部材５
を光ファイバ保持部材６にスポット９　ｃ　１９　ｄ　
ｓ　９　ｅ　−９ｆで溶接固定する。

この様にレーザで溶接する場合には、溶接部の厚さｔを
０．２〜０．５ｍｍ程度にしたとき強固な固定を実現で
きるため、第３図に示す１部分の厚さをこの範囲として
おくことが好ましい。　　この第２次固定工程１５では
、光ファイバ３のフェルール４を光ファイバ押え部材５
と光ファイバ保持部材６との間に挾んだ状態で、磁力に
より強固に固定した状態で、レーザ溶接するため、この
レーザ溶接に起因する光軸間の位置ずれは発生しにくい
。

また上記実施例では、単一の光ファイバを光導波路に光
結合させる接続装置について説明しているが、第５図に
示すように複数の光ファイバを光導波路に光結合する構
造においても適用できる。

特にこのように複数の光ファイバを接続する場合には、
光ファイバ押え部材５に形成する溝を光導波路１ａの先
導入出口１　ｄ　−、１ｅ等のピッチＰと同じピッチで
形成しておくことにより、複数の光ファイバの光軸位置
調整を同時に行うことが可能になる。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の変
形例が考えられ得る。

具体的には、上記実施例では、光ファイバをフェルール
に挿入して、フェルールを介して固定しているが、光フ
ァイバ自身を直接光ファイバ押え部材に当接させて固定
するようにしてもよい。

また、上記実施例で使用するフェルールに偏心フェルー
ルを使用し、第２次光軸調整工程でこの偏心フエルール
を回転させることにより、光軸の微調整を行ってもよい
。

更に、上記実施例では、光導波路に光結合される光ファ
イバの先端面を平坦に研磨した場合について示しである
が、先球加工、あるいはテーパ先球加工を施した光ファ
イバを使用してもよい。、また更に、光導波路と光ファ
イバ間の光結合効率を上げるため、その光結合面にマツ
チングオイルを塗布してもよい。

また更に、光ファイバの光導波路との光結合部近傍を加
熱し、スポット径を大きくするようにして光結合効率を
向上させてもよい。

また更に、上記実施例では光ファイバ押え部材に形成す
る溝を略Ｖ形としているが、これに限定されず、そこに
挿入されるフェルールを介して光ファイバの位置決めが
できる形状であれば、その形状に限定されない。

〔効果〕

以上説明したように、本発明の接続装置では、光ファイ
バと光導波路との光結合効率の高い接続が可能となる。

更に、本発明の製造方法により、光ファイバと光導波路
との光結合効率が高い接続装置を容易にかつ高い歩留ま
りで製造することが可能になる。

これにより、安価で高性能な接続装置が実現できるため
、各種光センサ、光通信用変調器、光スィッチ等の光導
波路モジュールへの適用が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う接続装置の斜視図、第２図は、
第１図に示す接続装置のＸ方向側面図、第３図は、第１
図に示す接続装置のＺ方向側面図、第４図は、本発明に
従う製造方法の概略工程線図、第５図は、本発明に従う
接続装置の応用例を示す図、第６図は、従来例を示す図
及び第７図は、第６図に示す従来例の上面図である。 １．６４・・・光導波路基体、１ｂ・・・光導波路、１
ｂ１１Ｃ１１ｄ１１ｅ・・・先導入出口、２．６５・・
・光導波路保持部材、 ３．３ａ、３ｂ、６１・・・光ファイバ、４．４ａ、４
ｂ、６２−フェルール、 ５・・・光ファイバ押え部材、５ａ・・・略Ｖ形溝、６
・・・先ファイバ保持部材、７・・・電磁石、９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｃＬ　９ｅｓ　９　ｆｓ　６６”’スポッ
ト。 実施例Ｏ×方方向面 面２図 実施例の７方向侠り面 第３図 第４図 応用例 第５図 従来例 第６図 従来例の上（２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光導波路と光ファイバとを接続する接続構造におい
   て、 光導波路を有する光導波路基体が固定された光導波路保
   持部材と、 前記光導波路保持部材にレーザ溶接され、光ファイバを
   保持する光ファイバ保持部材と、 光ファイバの位置決め用の溝を有し、前記光ファイバ保
   持部材に当接することにより光ファイバを位置決め固定
   し、前記光ファイバ保持部材にレーザ溶接された光ファ
   イバ押え部材とを含む接続構造。 ２、前記光ファイバの光ファイバ押え部材当接部にフェ
   ルールが設けられている請求項１記載の接続構造。 ３、前記光ファイバ押え部材が磁性材料で形成され、前
   記光ファイバ保持部材及び光導波路保持部材が非磁性材
   料で形成されている請求項１または２記載の接続構造。 ４、光ファイバと光導波路とを接続する接続構造の製造
   方法において、 前記接続構造が、光導波路を有する光導波路基体が固定
   された光導波路保持部材と、光ファイバを保持する光フ
   ァイバ保持部材と、光ファイバの位置決め用溝を有し前
   記光ファイバ保持部材に当接することにより光ファイバ
   を位置決め固定する光ファイバ押え部材とを含み、光フ
   ァイバを前記光ファイバ押え部材の前記位置決め用溝と
   前記光ファイバ保持部材の上面とにより挾み込み、磁力
   発生手段を前記光ファイバ保持部材の下面側に配置し付
   勢することにより、前記光ファイバ保持部材を介して前
   記光ファイバ押え部材を磁力吸引し前記光ファイバ保持
   部材の上面に光ファイバを所定の力で保持する第１保持
   工程と、 前記光ファイバ保持部材と前記光導波路保持部材とを相
   対的に移動し、前記第１保持工程により保持された光フ
   ァイバの光軸と前記光導波路保持部材に保持された前記
   光導波路の先導入出口の光軸とを位置合せする第１光軸
   調整工程と、 前記第１光軸調整工程による光軸間の位置合せが終了し
   た後、前記光ファイバ保持部材を前記光導波路保持部材
   にレーザ溶接で固定する第１次固定工程と、 前記第１次固定工程の終了の後、前記磁力発生手段を調
   節し、光ファイバを光ファイバ保持部材に対して相対的
   に移動し、光ファイバの光軸と前記先導入出口の光軸と
   の微調位置合せをする第２光軸調整工程と、 前記第２光軸調整の後、前記磁力発生手段を付勢し、前
   記光ファイバ押え部材を前記光ファイバ保持部材に押付
   けることにより光ファイバを固定しつつ、前記光ファイ
   バ押え部材を前記光ファイバ保持部材にレーザ溶接によ
   り固定し、光ファイバを前記光ファイバ保持部材上に固
   定する第２次固定工程とを含む製造方法。