JPH02113212A - 導波路形光モジュール - 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］ 本発明は導波路型光デバイスに光ファイバを低損失、高
機械強度で結合した高信頼性を期待できる導波路型光モ
ジュールに関する。

［従来の技術］ 光導波路による光回路素子の集積化技術は、システムの
高機能化、低価格化のためにはなくてはならない必須技
術になりつつある。この集積回路を実用化する上での最
も重要な課題に、光ファイバと光導波路の接続技術の確
立がある。

従来、上記接続技術として、炭酸ガス （ＣＯ２）レーザを照射して、第５図に示すように光フ
ァイバと光導波路を融着する方法が検討されでいる（清
水、“石英基板光導波路と光ファイバとの融着接続”、
電気通信学界論文誌、Ｖｏｌ、Ｊ６７−Ｃ，ＮＯ，３，
ＰＰ、２４７　２５３．１９８４年３月）、即ち、（ｔ
）ＣＯ２レーザビームスポット内に光ファイバと光導波
路をセットし、 （２）両者の光軸調整を透過パワーが最大になるように
行い、 （３）光ファイバを光導波路に圧着し、ＣＯ２レーザビ
ームを数秒間照射して融着する方法である。

第５図（ａ）は先導波路に光ファイバを触着接続した場
合の断面図を示したものであり、（ｂ）は（ａ）の左側
面図、（Ｃ）は（ａ）の右側面図をそれぞれ示したもの
である。光導波路は、基板１上に、バッファ層４．コア
２．クラッド３を形成した構成から成っている。単一モ
ード光導波路の場合、バッファ層４の厚みは１０〜数１
０１ｍ、コア２の厚みと１幅は８−、クラッド３の厚み
は１０〜数１０−である、一方、光ファイバ５のコア６
の直径は〜１０μｓ、クラッド７の直径は１２５−であ
る、光導波路と光ファイバの接続は、光ファイバ５のコ
ア６と光導波路のコア２とが合うように光軸調整されて
行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 第５図の方法で光ファイバと光導波路を融着接続すると
次のような問題点が生ずることがわかった。

（１１ＣＯ２レーザ光を照射して光ファイバと光導波路
に融着する際、光ファイバ５を光導波路に圧着する必要
があるが、光ファイバは１２５−の細径のため、これに
ＣＯ２レーザ光が照射されると光ファイバが変形したり
、位置ずれを起こしたりして、光ファイバと光導波路の
結合破損を増大させた。

（２）光導波路に融着した付近の光ファイバの外周には
プラスチックの被覆材料が剥離されているので、機械的
強度が弱く、剪断応力や機械的振動、あるいは衝撃に非
常に弱いという実用上の問題があることが分かった。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決し、
低接続損失、高機械強度で結合した光信頼性を期待でき
る導波路型光モジュールを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の導波路型光モジュールは、導波路型光デバイス
に融着すべき光ファイバ外周に該光ファイバを案内でき
るようにテーパ状内径を持った保護管を設け、導波路型
光デバイスに光ファイバを触着し且つ前記保護管を導波
路型光デバイスに固定した構成としたものである。

この具体的構成としては、（１）導波路型光デバイスが
Ｓ　ｉ　０２系ガラス導波路で構成され、且つ５Ａ護管
ら石英系ガラス管からなり、該ガラス導波路と光ファイ
バと保護管が少なくとも一箇所で一体的に融着されてい
る構成と、（２）保護管としてＣＯ２レーザ光を吸収し
にくい材料を用い、光ファイバと導波路型光デバイスが
少なくとも１箇所で融着された構成とする２形態が含ま
れる。後者の場合、保護管及び導波路型光デバイスを金
属製のケースにそれぞれ別々に固定し、上記金属ケース
同志を少なくとも一箇所で一体的に溶着することが好ま
しい。

［作用］ 保護管は導波路型光デバイスに、例えば融着又は接着剤
で固定され、融着による場合は光ファイバの一部、例え
ば裸ファイバの外周のクラッドの表面とも融着される。

その結果、光ファイバの機械的安定性が向上する。また
保護管の内径は、光ファイバのガイドになると同時に、
ＣＯ２レーザ光照射による融着時の光ファイバの変形を
防ぐことができ、その結果、低接続損失を実現させるこ
とができる。また、保護管はその内径がテーパ状に細工
され光ファイバを案内できるため、光ファイバの光軸出
しが容易となる。従って、導波路型光デバイスのコアと
光ファイバのコアとの光学的結合を行わせる際に、保護
管を例えばｘ、ｙ、ｚ方向に微動できる光学微動台に取
り付けて、微調整できる。

このように導波路型光デバイスに融着された光ファイバ
外周に保護管を設けた構成によって、低接続損失、高機
械強度で結合した高信頼の光モジュールが実現される。

ここで保護管としては、（１）ＣＯ２レーザ光を吸収す
る材料、例えば、石英ガラス管を用い、光ファイバと導
波路型光デバイスを融着させる以外に、保護管を導波路
型光デバイス及び光ファイバに一体的に融着する構成、
（２）ＣＯ２レーザ光を吸収しにくい材料、例えば、ス
テンレス管を用い、このステンレス管の内径を光ファイ
バのガイドにすることにより、ＣＯ２レーザ光照射時に
光ファイバが変形するのを制御するようにした構成とし
、光ファイバと導波路型光デバイスを接着材、あるいは
金属材料を介して固定して光モジュールとする、２形態
が含まれる。

［実施例］ 第１図に本発明の導波路型光モジュールの実施例を示す
、同図（ａ）は上から見た上面図、（ｂ）は（ａ）の断
面図をそれぞれ示したものである。

この光モジュールは、半導体レーザ１２の光（波長λ１
）を光合分波部１５を介して光ファイバ５内へ送出させ
、逆に光ファイバ５内を伝搬してきた波長＾２の光信号
を光合分波部１５により分波させて受光素子１３に送り
込み、受光させるようにした、いわゆる双方向伝送用光
モジュールである。光合分波部１５は方向性結合器の波
長依存性を利用したもので構成されている。

光モジュールの構造は、基板１（石英ガラス、又はＳｉ
のような半導体）上に、屈折率η、のスラブ状の膜から
なるバッファ層４を形成し、その上に矩形状のコア２（
屈折率ηＷ、ηＷ〉ηｂ）を形成し、そのコア２の形成
されたバッファ層４の上面全体を屈折率ηＣ（η。くη
Ｗ）のクラッド３で覆ったものである。

そして光ファイバ５は、先端付近の被覆層９を剥離した
コア６とクラッド７からなる裸ファイバ５０が、内径が
テーパ状に細工された保護管１０で覆われ、その先端部
が導波路型光デバイスの側面にＣ０２レーザ光によって
融着されている（その融着した部分を１１で示す）。保
護管１ｏと被覆層９の付いた光ファイバ５とは、接着材
１４によ１て固定されている。

保護管１０にＣＯ２レーザ光を吸収する材料、例えば石
英ガラス管を用いると、保護管１ｏは導波路型光デバイ
スの側面に融着される以外に、裸ファイバ５０の外周の
クラッド７の表面とも融着される。その結果、裸ファイ
アバ５０の機械的安定性が向上する。また保護管１０の
内径とクラッド７の外径がほぼ等しくなるようにしてお
けば、保護管１０の内径は裸ファイバ５０のガイドにな
ると同時に、ＣＯ２レーザ光照射時の裸ファイバ５０の
変形（例えば曲がり）を防ぐことができ、その結果、低
接続損失を実現させることができる。

保護管１０はその内径がテーパ状に細工され、光ファイ
バ５の光軸出しを容易にするようにされ、保護管１０と
被覆層９の１寸いた光ファイバ５とは、接着材１４によ
って固定される。従って、この構成の他の特徴は、導波
路型光デバイスのコア２と光ファイバ５のコア６との光
学的結合を行わせる際に、保護管１０をＸ、Ｙ、Ｚ方向
に微動できる光学微動台に取り付けて、微調整できる点
にある。

もし、保護管１０がない場合には、細径で曲がりやすい
光ファイバ５を上記光学微動台に直接取り付ける必要が
あるが、取り付けの際に角度ずれを生じて光学調整が極
めて大変であった。また、ＣＯ２レーザ光照射時に光フ
ァイバ５を導波路型光デバイスに圧着しておく必要があ
るが、保護管１０がない場合には光ファイバの変形によ
る光軸ずれ、角度ずれを生じ易く、接続損失の増大を招
いた。保護管１０がある場合には上記トラブルが生じな
いので、低接続損失で融着できた。

即ち、保護管１０は低接続損失を実現するためのガイド
機構としての機能と、光ファイバの機械的破断を保護す
る機能と、接続部の機械的強度の増大機能及び長期信頼
性を確保するための機能を合せ持っている。

第２図（ａ）（ｂ）は、本発明の導波路型光モジュール
の別の実施例を示したものである。第１図の光モジュー
ルの構成と異なっている点は、保護管１０にＣＯ２レー
ザ光を吸収しにくい材料、例えばステンレス、コバール
などの金属、あるいはＳｔのような半導体を用いた点で
ある。そのために、保護管１０と導波路型光デバイスは
接着剤２１によって固定されている。

第３図（ａＨｂ）は、本′発明の導波路型光モジュール
の別の実施例を示したものである。これは導波路型光デ
バイスを金属ケース（例えば、コバール材）２２内に固
定しておく、一方、光ファイバ５の挿入された保護管１
０も保護管保持台（例えば、コバール材）２３に固定し
ておく、そして上記保持台２３をｘ、ｙ、ｚ微動台に取
り付けて、光ファイバのコア６と導波路型光デバイスの
コア２とが光学的に整合の取れるように上記保持台２３
を微動させ、光軸系が合った状態で、矢印２０で示すよ
うにＣＯ２レーザ光を照射して、光ファイバ５と導波路
型光デバイスを融着させる。ついで、保護管保持台２３
と金属ケース２２を溶接する。

融着は２４で示した部分にＹＡＧレーザ光を照射して、
お互いの金属を溶かすことにより溶接する。

このようにすると、十分な機械的強度を持った光モジュ
ールにすることができる。

第４図は本発明の別の導波路型光モジュールの実施例を
示したものである。同図（ａ）から（ｄ）は光モジュー
ルの作成工程を示すものであり、それぞれ断面図を表し
ている。

先ず（ａ）に示すように、導波路型光デバイスの側面コ
ア２の端面に矢印１６のごと＜ＣＯ２レーザ光を照射し
、（ｂ）に示したように、コア２の端面に穴１７を開け
る０次に、（Ｃ）に示すように、この穴１７に、保護管
１０で保持された先端テーパ形状光ファイバ１８を、矢
印１９のように挿入する。

ここで、穴１７の形状は深さ方向にテーパ状に先細りす
る形状であるので、先端テーパ形状光ファイバ１８の先
端部も、その形状に近い構造に加工しておくことが、低
接続損失を実現する上で良い、穴１７に光ファイバ１８
を挿入した後、（ｄ）に示すように、導波路型光デバイ
スの上面よりＣＯ２レーザ光を照射し、光ファイバ１８
を穴１７に融着して光モジュールを完成し終える。

本発明は上記実施例に限定されない、保護管１０は、磁
性材料、セラミック等でも良い、また石英ガラス管以外
のガラス管、例えばバイコールガラス管、Ｂ、Ｔｉ、Ａ
Ｊなとのドーパントを含む石英ガラス管などでも良い、
導波路型光デバイスの構成は本発明を特に限定する要素
となるものではない。即ち、光合分波部以外に、光スイ
ツチ部、光変調部、光フイルタ部などの光回路や、半導
体レーザ、光素子、光増幅素子などを備えていても良い
。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の導波路型光デバイスに光ファイ
バを接続した導波路型光モジュールは、導波路型光デバ
イスに融着された光ファイバ外周に保護管を設けること
によって、光ファイバと導波路型光デバイスの低接続損
失を実現するためのガイド機能と、光ファイバの機械的
破断を保護する機能と、接続部の機械的強度の増大機能
及び長期信頼性を確保するための機能が果される。従っ
て、低接続損失、高ａ１１ｉ強度で結合した光信頼性を
期待できる導波路型光モジュールが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の導波路型光モジュールの実施例であり
　（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、第２図は本発明の
他の実施例であり　（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、
第３図は本発明の更に他の実施例であり　［ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図、第４図は本発明の更に池の実施例
を示す製造工程図であり　（ａ）はレーザ光照射時、（
ｂ）はレーザ光照射後、（Ｃ）は光ファイバ挿入時、（
ｄ）は光ファイバ挿入後の状態を示す図、第５図は従来
の導波路型光モジュールの概略図であり、［ａ）はその
断面図、（ｂ）は左側面図、（Ｃ）右側面図をそれぞれ
示したものである。 図中、１は基板、２はコア、３はクラッド、４はバッフ
ァ層、５は光ファイバ、６はコア、７はクラッド、９は
被覆層、１０は保護管、１１は融着部、１２は半導体レ
ーザ、１３は受光素子、１４は接着剤、１５は光合分波
部、１７は穴、２２は金属ケース、２３は保護管保持台
、２４は溶着部分、５０は裸ファイバを示す。 （Ｃ） （ｄ） 第４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導波路型光デバイスに融着すべき光ファイバ外周に
   該光ファイバを案内できるようにテーパ状内径を持った
   保護管を設け、導波路型光デバイスに光ファイバを融着
   し且つ前記保護管を導波路型光デバイスに固定したこと
   を特徴とする導波路型光モジュール。 ２、導波路型光デバイスがＳｉＯ＿２系ガラス導波路で
   構成され、且つ保護管も石英系ガラス管からなり、該ガ
   ラス導波路と光ファイバと保護管が少なくとも一箇所で
   一体的に融着されていることを特徴とする請求項１記載
   の導波路型光モジュール。 ３、保護管としてＣＯ＿２レーザ光を吸収しにくい材料
   を用い、光ファイバと導波路型光デバイスが少なくとも
   １箇所で融着された請求項１記載の導波路型光モジュー
   ル。 ４、保護管及び導波路型光デバイスを金属製のケースに
   それぞれ別々に固定し、上記金属ケース同志を少なくと
   も一箇所で一体的に溶着した請求項３記載の導波路型光
   モジュール。