JPH02110425A - 光回路素子 - 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】 〔概　要〕 光通信システムや光情報処理装置等における光回路の構
成要素としての光回路素子に関し、特性の向上と小型低
価格化による生産性の向上を今回的とし、 光ファイバが遊びなく貫通できる貫通孔を備えた基材の
該貫通孔に沿った長手方向ほぼ中央部に設けられた該貫
通孔をほぼ垂直に切断する所定幅の溝に、該貫通孔を遮
断する如くに平板状の光回路素子が固定されると共に、
上記基材の貫通孔両側から、該貫通孔に挿入可能な球状
レンズおよび該球状レンズに対向する端面が所定形状に
形成された光ファイバを接する如くに挿入固定して構成
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光通信システムや光情報処理装置等における光
回路の構成要素としての光デバイスに係り、特に特性の
向上と小型低価格化による生産性の向上を図った光回路
素子に関する。

近年、光通信システムや光情報処理装置等においては、
構成要素としての光デバイスの特性安定化や小型化要求
が強くそれに伴って光回路の高集積化が望まれている。

従って光ファイバや光導波路の光路中にレンズ。

ファラデー回転子、偏光子１フイルタ等の光素子を一体
化実装して高集積化を図る等実装技術の開発が必要とさ
れている。

〔従来の技術〕

第３図は従来の光回路素子の構成例を示した概念図であ
り、（Ａ）　　は光フアイバ間へ光アイソレータを実装
した場合をまた（Ｂ）は光導波路間へ光アイソレータを
実装した場合をそれぞれ示したものである。

図（Ａ）で、１，１′は光学レンズ、２は基材、３゜３
゛は光ファイバである。

また４は例えばイツトリウム・鉄・ガーネット（ＹＩＧ
）よりなる厚さ３００μｍ程度の４５度ファラデー凹転
子４ａと、偏光分離膜としての誘電体多層膜が被着形成
された例えばガドリニウム・ガリウム・ガーネット（以
下ＧＧＧとする）よりなる基板４ｂが一体化された光ア
イソレータとしての平板状の光回路素子である。

この場合、光ファイバ３から射出する順光線りは破線で
示す如く光学レンズ１で平行光となって光回路素子４に
入射し、該光回路素子４でその偏光面が４５度回転させ
られた後レンズ１“で収斂し光線Ｌ゛となって光ファイ
バ３１に入射する。

また光フアイバ３°内を逆行する光線り、は上記順光線
と同様の光路を逆行するが、該光回路素子４で偏光面が
規制され且つ該偏光面が順光と同じ方向に４５度回転さ
せられるため偏光方向が順先に対して９０度ずれること
になってシステムの特性に影響を及ぼすことがない。

しかしかかる構成の場合には、レンズや光回路素子等複
数の各構成要素を空間的に配置しているため光路長が長
くなりそれにつれて光線りのビーム径を太くする必要が
ある。

従って全体が大型になって価格がア・７ブすると共に、
各光結合部分での伝送損失を小さ（するために光ファイ
バと上記の各構成要素の光軸を工数を掛けて合致させる
必要がある。

他方、光回路の小型化、低損失化、光軸合わせ等アライ
メントの容易化を目的として光導波路中に光回路素子を
実装する構成が提案されている。

この構成例を示す図（Ｂ）で、６は導波路基板、７は該
導波路基板６に形成されている光導波路を示し、更に該
導波路基板６の一部には上記光導波路７と直交し且つ該
光導波路７を所定のギャップで精密に切断した溝８を設
けている。

また図（Ａ）同様の光アイソレータとしての光回路素子
９は上記？Ｒ８の間で光導波路７の光軸上の所定位置に
挿入固定されている。

かかる構成の場合には溝８のギャップ幅を適当に設定す
ることによって特性的に安定した光アイソレータを得る
ことができると共に、小型化や低価格化が実現できる。

しかし特に高いアイソレーション特性を必要とするシス
テムの場合には、光導波路７の切断端面における光ビー
ムの反射戻り光がそのシステム性能を低下させる要因と
なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光回路素子の構成方法では、空間配置の場合には
大型化するため価格がアップすると共にそのアライメン
トに工数が掛かると云う問題があり、また光導波路中に
挿入固定する場合には特に使用するシステムが高性能を
必要とするときには光導波路の切断端面における光ビー
ムの反射戻り光がそのシステム性能を低下させると云う
問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、光ファイバが遊びなく貫通できる貫通孔
を備えた基材の該貫通孔に沿った長平方向ほぼ中央部に
設けられた該貫通孔をほぼ垂直に切断する所定幅の溝に
、該貫通孔を遮断する如くに平板状の光回路素子が固定
されると共に、上記基材の貫通孔両側から、該貫通孔に
挿入可能な球状レンズおよび該球状レンズに対向する端
面が所定形状に形成された光ファイバを接する如くに挿
入固定してなる光回路素子によって解決される。

〔作　用〕

光回路素子部分での光ビームの反射戻り光のない特性的
に優れた光回路素子を構成するには、所定形状のレンズ
と平板状の光回路素子を一体化した状態で光ファイバ等
の光伝送路の光軸上に固定することが望ましい。

本発明では、フェルールのような光ファイバがガタなく
挿入できる貫通孔を持った基材に該貫通孔をほぼ垂直に
切断する所定幅の溝を設け、線溝に例えばファラデー回
転子、偏光子等の機能を併持する光アイソレータとして
の平板状の光回路素子を挿入固定すると共に該貫通孔の
両端から球状レンズを挿入し、更にその外側から端面が
所定形状をなす光ファイバを挿入し該球状レンズを介し
て上記光回路素子をその両面から押し付ける構成にして
いる。

この場合、球レンズの光入射面および光ファイバの端面
ば接触点を除いて光の進行方向に対して斜面を形成する
ことになるため反射光の元の光ファイバに戻る量が極め
て小さくなると共に、該光ファイバの端面から射出する
光線は接している球状レンズで収斂されるため光線の散
逸がなくなり、小型安価で且つ特性的に優れた光アイソ
レータを容易に得ることができる。

〔実施例〕

以下添付図によって本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の構成例を示す図であり（＾）は斜視図
、（Ｂ）は断面図である。また第２図は他の実施例を示
した図である。

図（Ａ）　、　（Ｂ）で、ｌＯはアルミナ（ＡＮｚ０３
）等よりなる例えば円柱状の基材であり、その中心軸上
には径が１２５μｍの光ファイバ１１．１１’が遊びの
ない嵌合状に挿入できる貫通孔１０ａが形成されている
。また該基材１０の上記貫通孔１０ａに沿った長さ方向
ほぼ中央部には上記貫通孔１０ａをほぼ垂直に切断する
所定幅の溝１０ｂが形成されている。

なおこの溝１０ｂは、線溝１０ｂに挿入される平板状の
光回路素子からの反射戻り光が光ファイバに結合しない
ように、僅かに例えば３〜５度程度の範囲で光軸に対し
て傾けて形成している。

更に通常高純度の透明石英よりなる直径が約１０μｍの
コア（芯Ｈ１ａ、１１ａ　’とその周囲を取り巻く該コ
アｌｌａ、　ｌｌａ　’よりも屈折率の小さいガラスか
らなるクラッド（鞘）１１ｂ、１１ｂ　’とで構成され
ている上記光ファイバ１１．１１’の各先端部１１ｃ、
　ｌｉｅ“は、その中心軸上に中心を持つ球面状に形成
されている。

また平板状の光回路素子１２は、第３図における光回路
素子４と同様のものであり、上記基材１０の溝１０ｂに
ガタなく挿入された状態でスタイキャスト等の接着材で
固定されている。

更に１３．１３“はその径が上記貫通孔１０ａの孔径よ
り３〜１５％程度小さい例えばＧＧＧで形成された球状
レンズであって、上記光回路素子１２を？ａ　１０ｂに
固定した状態で該光回路素子１２と貫通孔１０ａの両側
から挿入される光ファイバ１１１１’の先端部１１ｃ、
　ｌｌｃ　’との間に接した状態で挟まれて接着固定さ
れている。

かかる構成で基材１０と一体化された光回路素子では、
光ファイバの先端部の曲率３球状レン、ズの屈折率や直
径等を適当に選択すると、例えば図示入方向から順光と
してコアｌｌａ中を進行する所定方向に偏光面を持つ光
線りは、球レンズ１３の端面で反射する分も元の光ファ
イバに戻ることなく該レンズ１３で平行光あるいは収斂
光となって光回路素子１２に入り、更に該光回路素子１
２で偏光面がファラデー回転角方向に４５度回転させら
れた後、球状レンズ１３“で収斂光または平行光となっ
て反対側に配設されている光ファイバ１１′のコアｌｌ
ａ　　’に光線Ｌ′となって入射するように構成するこ
とかできる。

例えば、光ファイバ１１．１１　’の先端部の曲率を半
径で３０〜１５０ｍｍの範囲とし、また球状レンズ１３
．１３°の屈折率を１．９〜２．１の範囲とすると良好
な結果が得られることを確認している。

この場合には、コアｌｌａ、１１ａ“が球状レンズ１３
．１３’と接する場所が該コアｌｌａ、Ｉｌａ“の中心
軸からずれているため、反射光がコアに戻り逆方向に導
波する光は少ない。

このことから光線の各接合部分における反射戻り光の少
ない上記光回路素子を構成することができる。

一方、最近の高性能システムでは特に数１０ｄｂのアイ
ソレーション特性が要求される場合があり、他の実施例
を示す第２図はこの要求に対応するものである。

第２図で、（＾）は光ファイバの先端球の中、心軸が光
ファイバの中心軸から平行にまたは角度を持ってずれて
いる場合を示し、また（Ｂ）は光ファイバの先端端部が
斜めに平面切断された場合を、（Ｃ）は光ファイバのコ
アが中心軸からずれた位置に形成されている場合をそれ
ぞれ示している。

図（Ａ）で、基材１０には第１図同様の貫通孔１０ａお
よび溝１０ｂが形成されており該？＝［ｏｂには光回路
素子１２がまた該貫通孔１０ａの光回路素子１２の両側
には第１図同様に球状レンズ１３．１３°が配置されて
いる。

また該貫通孔１０ａの外側から上記球状レンズ１３゜１
３“を介して光回路素子１２を抑え付ける光ファイバ１
４．１４°の先端部１４ｃ、　１４ｃ　’は該光ファイ
バ１４１４“の中心軸からずれた位置に中心を持つ球面
状に形成されている。

この場合、該光ファイバ１４．１４’のコア１４ａ、　
１４ａ１の端面ば斜めに形成されることからコア１４ａ
１４ａ′の端面は光に対して斜面となる。

従ってこの面での反射光は元の光ファイバへは戻らず、
また球状レンズ１３．１３　’に対しても光は斜めに入
射するため反射光は元の光ファイバに戻らず、第１図の
場合よりもアイソレーションのよい光アイソレータを構
成することができる。

図（Ｂ）は図（Ａ）同様の配置になる光ファイバ１５゜
１５°の先端部１５ｃ、　１５ｃ　’のみをを斜めに平
面切断したものであり、この場合も図（Ａ）　　と同様
にコア１５ａ、　１５ａ′の端面が斜めに形成されるご
とから図（Ａ）の場合と全く同等の効果を得ることがで
きる。

更に図（Ｃ）は光ファイバ１６．１６“のコア１６ａ、
　１６ａ“を該光ファイバ１６．１６“の中心軸から５
〜６μｍ程度ずれた位置に配設したものであり、この場
合は咳光ファイバ１６．１６°の端面をその中心軸に対
して垂直に切断しても該光ファイバ１６．１６’を固定
する前に図示の如く軸回転させることによって球状レン
ズ１３．１３’との接点を上記コア１６ａ。

１６ａ　’の端面から外すことが容易であるため、図（
八）同様にアイソレーションのよい光アイソレータを構
成することができる。

なおかかる光ファイバ１６．１６”を使用してその端面
を上記（Ａ）　、　（Ｂ）の如（形成しても全く同じ効
果を得ることができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、小型低価格で特性的に優れた
光アイソレータを容易に提供することができる。

なお、本発明の説明に当たっては光回路素子に光アイソ
レータを使用した場合について行っているが、波長板、
フィルタ等の構成要素を使用した他の光回路素子の場合
にも全く同等の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成例を示す図、 第２図は他の実施例を示した図、 第３図は従来の光回路素子の構成例を示した概念図、 である。図において、 １０は基材、　　　　１０ａは貫通孔、１０ｂは溝、 １１、１１’、１４．１４　　′、１５．１５　　’　
、１６．１６　　°は光ファイバ、 １１ａ、　ｌｌａ　’　、１４ａ、　１４ａ　　、１５
ａ、　１５ａ　　　１６ａ　　１６ａ　′はコア、 １１ｂ、　ｌｌｂ’はクラッド、 １１ｃ、　１４ｃは先端部、 １２は光回路素子、　１３．１３’は球状レンズ、をそ
れぞれ表わす。 （Ａ） ＣＦ３） 木　イト　８月　め４４万覧伜１′とデｉすびり易 図 （Ｃ） ４包めす方巴イ列を示しｋ　図 第 ？ 図 （ヲ１）　２） （、’１） （Ｂ） ィ包ｎ賞万色ブ列Σ示したｍ 庫 ？ 図 （千の （Ａ＞ （Ｂ） 情］ギの虹９♀４素羊の構凧ト万］Ｅ千しＲホ会Δし引
手 閃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ファイバが遊びなく貫通できる貫通孔（１０ａ）を備
   えた基材（１０）の該貫通孔（１０ａ）に沿った長手方
   向ほぼ中央部に設けられた該貫通孔（１０ａ）をほぼ垂
   直に切断する所定幅の溝（１０ｂ）に、該貫通孔（１０
   ａ）を遮断する如くに平板状の光回路素子（１２）が固
   定されると共に、 上記基材（１０）の貫通孔（１０ａ）両側から、該貫通
   孔（１０ａ）に挿入可能な球状レンズ（１３、１３′）
   および該球状レンズ（１３、１３′）に対向する端面が
   所定形状に形成された光ファイバを接する如くに挿入固
   定してなることを特徴とした光回路素子。