JPH02125204A - 光合波分波器およびその製造方法 - 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〕 本発明は光フアイバ中を伝播する光を、波長に応じて分
波あるいは合波する光合波分波器と、その製造方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来から知られている光合波分波器をその構造から分類
すると、光学素子型、光フアイバ型および先導波路型が
ある。光学素子型の光合波分波器は、例えば「双方向伝
送用光分波器」（昭和５５年度電子通ｆｇ学会総合全国
大会予稿集、８１５）や、「２波長双方向伝送用回折格
子形単一モードファイバ光合分波器」　（昭和６３年度
電子情報通信学会春季全国大会予稿集Ｃ−４７２）など
に示されている。これは、レンズ等によって光ファイバ
からの出射光をコリメートし、光路中に誘電体多層膜や
回折格子を挿入するものである。光フアイバ型の光合波
分波器は、例えば「単一モード用光合分波器」　（昭和
６２年度電子情報通信学会技術報告ＥＭＣ８７−４５）
に示されている。これは、光ファイバの端面、側面ある
いは途中を加工して、光の合波分波を行なうものである
。また、導波路型の光合波分波器は、例えば「石英系光
導波合分波器」　（昭和６３年度電子通信学会総合全国
人会予稿集１．００６　）に示されている。これは、シ
リコン基板上に形成された先導波路を利用することによ
り、光の合波および分波を行なうものである。

光フアイバ型の光合波分波器に関し、誘電体多層膜から
なる波長選択性フィルタを用いたものとしては、例えば ■、「単一モード光合分波器」　（昭和６３年度電子情
報通信学会春季全国大会Ｃ−４７５）、■、「２チヤン
ネル単一モード伝送システム用の波長分割光合分波器Ｊ
　　’ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌ
ｔｉ　ＤｅＩｌｕｌｔｌｐｌｅｘｅｒｓ　［’ｏｒ　Ｔ
ｗｏ−Ｃｈａｎｎａｌ　　Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ　　
Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　　５ｙｓＬｅｉ＋５（ＪＯ
Ｕｌ？ＮＡＬ　　０１’　　ＬＩＣＩＩＴＷ＾ＶＥ　　
ＴＥＣＩＩＮＯＬＯＧＹ、　　Ｖｏｌ。

Ｌ’ｒ−２，Ｎｏ、５．　１９８４年ｌＯ月）、■、「
低損失、低クロストーク単一モード光合分波器」　（昭
和６１年度電子情報通信学会、電波部門全国大会予稿集
３０９） などか知られている。ここで、上記■の文献の技術では
、２枚の誘電体多層膜を用いて反射光の出射角を透過光
に対して平行にし、光ファイバの側面を研磨して双方の
光ファイバのコアを近接させるようにしている。また、
上記■の文献の技術では、光ファイバの側面の研磨をコ
アまで行ない、これによって双方の光ファイバのコアを
接触させている。さらに、上記■の文献の技術では、光
ファイバの端面を所定の角度で切断し、これを他の光フ
ァイバの側面に形成した四部に当接させるようにしてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

誘７巨体多層膜を用いた光フアイバ型の光合波分波器で
は、誘電体多層膜を透過する光は入射光と同一直線方向
に伝播する。これに対し、誘電体多層膜によって選択的
に反射される波長の反射光は、入射光の光軸方向とは所
定の角度で透過光から分離される。このため、入射光お
よび透過光を伝播する主ファイバと、反射光が伝播する
分枝ファイバは、所定の角度で交叉するように配設する
必要がある。また、分枝ファイバを主ファイバに側面か
ら挿入することによる損失（特に反射光の挿入損失）を
できるだけ低く抑えるためには、主ファイバと分枝ファ
イバのコア同志をできるだけ近接させ、コア以外を伝搬
する距離を短くする必要がある。

上記の要請を満すために、前述の■〜■の文献の技術が
提案されているのであるが、しがしどの方法を用いても
微妙な調心をしなければならない。

また、位置および角度についての高い精度が必要になる
問題がある。

そこで本発明は、挿入損失を低く抑えることができ、し
かも調心等を精度よく簡単に行なえる光合波分波器と、
その歩留りのよい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〕

本発明に係る光合波分波器は、主ファイバに斜方向から
分岐ファイバを結合すると共に、この結合部に主ファイ
バを横断するように波長選択性フィルタを設け、主ファ
イバの一方側から入射されて波長選択性フィルタを透過
した光を主ファイバの他方側へ伝播し、波長選択性フィ
ルタで反射された光を分岐ファイバへ伝播するようにし
た光合波分波器において、 主ファイバには分岐ファイバの結合方向から少なくとも
主ファイバのコア部まで延びる切込部が形成され、分枝
ファイバの結合側の先端部は切込部の幅量Ｆの厚さであ
って分岐ファイバのコア部を含む板状結合端部に仕上げ
られ、板状結合端部は切込部に挿入されていることを特
徴とする。

また、本発明に係る光合波分波器は、上記の構造におい
て、主ファイバおよび分岐ファイバは基板上に形成され
たＶ字状溝に固設され、波長選択性フィルタは主フ７・
イバの切込部と同一位置の基板に形成されたフィルタ挿
入溝に挿入して固設されているようにしてもよい。

さらに、本発明に係る製造方法は、基板に斜方向から交
叉する主溝および分枝溝を形成し、次いで上溝に主ファ
イバを固設して分岐溝方向から所定幅で主ファイバの少
なくともコア部まで延びる切込部を主ファイバに形成し
、次いで先端部が切込部の幅量下の厚さであってコア部
を含む板状結合端部に仕上げられた分枝ファイバを、板
状結合端部が切込部に挿入されるように分枝溝に固設し
、次いで主ファイバと前記分岐ファイバの結合部を切断
しかつ基板の所定の深さまで届くフィルタ挿入ｌＦｉ部
を形成し、その後にフィルタ挿入溝に波長選択性フィル
タを挿入して固設することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の光合波分波器によれば、主ファイバに切込部を
形成し、分岐ファイバの先端部を板状に仕上げ、この板
状結合端部を切込部に挿入するだけで主ファイバと分枝
ファイバのコアは接触される。従って、この結合部にフ
ィルタ挿入溝を形成して波長選択性フィルタを挿入する
ことにより、高効率の光合波分波器を実現できる。

また、本発明の製造方法によれば、主ファイバの切込部
およびフィルタ挿入溝は、光ファイバをＷｋに固設した
状態で行なうことができるので、歩留りよく光合波分波
器を実現できる。

〔実施例〕

以Ｆ、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は実施例に係る光合波分波器の構成を示す分解斜
視図であり、第２図はその平面構成と作用を説明する図
である。第１図に示す通り、基板１０の上面には断面が
１字状の主溝１１が形成されると共に、同じく断面Ｖ字
状の分枝溝１２が主溝１１と角度２θで交叉するように
形成されている。そして、主溝１１と分岐溝１２の交叉
部を横切るように、フィルタ挿入溝１３が形成されてい
る。一方、主ファイバ２０は結合部において斜め方向に
所定の角度２θで切断され、ここが切込部２２をなして
いる。分岐ファイバ３０の先端部はコア′３１を含むよ
うな板状結合端部３２に仕上げられ、この板状結合端部
３２か主ファイバ２０のＩｕＪ込部２２に挿入されてい
る。そして、主ファイバ２０のコア２１と分枝ファイバ
３０のコア３１が接触する部分におて、主ファイバ２０
と分岐ファイバ３０は切断され、ここに波長選択性フィ
ルタ４０か挿入されている。ここで、主溝１１および分
岐’１ｍ　ｌ　２の交叉する角度と、主ファイバ２０お
よび分岐ファイバ３０の交叉する角度は同一（共に２θ
）であるので、主ファイバ２０および分岐ファイバ３０
は共にそれぞれ主溝１１およびう）枝溝１２に固定＋Ｉ
５能となっており、このとき波長選択性フィルタ４０は
フィルタ挿入溝１３に挿入されて同定可能になっている
。

第２図（ｂ）により、結合部近傍の構成をより詳細に説
明する。基板１０の主溝１１には、主ファイバ２０が接
む剤等で固設されている。そして、この状態で主ファイ
バ２０には、分枝溝１２の方向に沿った幅ｄ１＋αの切
込部２２が形成されている。一方、主ファイバ２０の先
端は板状結合端部３２に仕りげられているが、この板状
結合端部３２の厚さｄｌは切込部２２の幅よりも若干（
αたけ）小さくなっている。そして、分枝ファイバ３０
は接着剤等で分枝溝１２に固設され、切込部２２と板状
結合端部３２の間には屈折率整合液（マツチングオイル
）もしくは屈折率整合を考慮した接１り剤等が満たされ
ている。

このように、主ファイバ２０および分枝ファイバ３０が
基数１０に固設された状態で、基板１０にフィルタ挿入
溝１３が幅ｄ２＋βで形成されると」（に、これに沿っ
て主ファイバ２０と分枝ファイバ３０の結合部が切断さ
れている。そして、このフィルタ挿入溝１３に幅ｄ２の
波長選択性フィルタ４０か挿入されている。波長選択性
フィルタ４０はガラス製の基板４１とこれに付む形成し
た誘電体多層膜４２から成り、例えば波長λ１−１．３
７ｚｍの光を透過し、波長λ２−１．５５μｍの光を反
射するようにしておく。そして、この波長選択性フィル
タ４０は接着剤等でフィルタ挿入溝１３に固設されると
共に、主ファイバ２０および分岐ファイバ３０との間に
は前述のマツチングオイル等が満たされている。

次に、第２図（ａ）、（ｂ）により、上記実施例の作用
を説明する。

主ファイバ２０のコア２１に入射光（Ａ１、λ　）が伝
播してくると、波長λ１−１．３μｍの光は波長選択性
フィルタ４０を透過してそのまま主フアイバ２０中を進
み、透過光となって伝播【７ていく。これに対し、波長
λ２−１．５５μｍの光は波長選択性フィルタ４０の誘
電体多層膜４２て反射され、分枝ファイバ３０のコア３
１中を反射光として伝播していく。このとき、入射光の
波長選択性フィルタ４０に対する入射角および出射角は
Ｊ（にθであり、第２図（ａ）のような関係となってい
る。

本発明では、入射光および透過光を伝播する主ファイバ
２０のコア２１と、反射光を伝播する分枝ファイバ３０
のコア３１と、入射光を波長に応して反射光と透過光に
分離する波長選択性フィルタ４０の誘電体多層膜４２が
、−点において交叉している。従って、極めて効率のよ
い光合波および分波を行なうことが可能である。また、
調心を極めて簡１ｉかつ高精度に行なうことができる。

次に、上記の光合波分波器の製造工程を、第３図ないし
第７図を参照して説明する。

ます、シリコン単結晶からなる基板１０を用意し、第３
図のように溝部を形成する。溝形成にはシリコンの化学
的エツチングを用いてもよいが、研削深さ精度が０．５
μｍ程度の加工装置（図示せず）を用いてもよい。これ
を用いて、基板１０に角度２θで交叉する主溝１１およ
び分枝溝１２を形成する。また、分岐溝１２と平行に２
本のサイド溝１３ａ、１３ｂを、７００．ｃｚｍ程度の
間隔−Ｃ７１＝さ６００μｒｎ　、幅３００μｍ程度に
形成する。

このサイド溝１３８，１３ｂは光フアイバ固定時の接着
剤の流れ出しを防止するもので、その作用は第４図で後
述する。

次に、基板１０上の主溝１１に主ファイバ２０をセット
する。主ファイバとしては、例えば外径が１２５μｍで
コア径が１０μｍの（１１−モード光ファイバを用いる
ことができるか、これに限るものではない。そして、こ
れを、エポキシ系接着剤を用いて主溝１１に固定する。

ここで、エポキシ系接む剤を用いて固定する場所は、第
４図の記号Ａｔ、Ａ２で示す部分であり、サイド溝１３
ａ。

１′３ｂの内側部分にはエポキシ系接着剤は入れない。

このようにすると、Ａ１、Ａ２部分のエポキシ系接着剤
はサイド溝１３ａ、１３ｂの存在により、その内側の結
合部（主溝１１と分枝溝１２の交叉部）には流れ込まな
くなる。従って、後の分岐ファイバ固設時に、■溝に接
る剤が入っている等の支障が生じることがない。

次に、厚さ３０μｍ程度の研削ブレード８１を用い、主
ファイバ２０に切込部２２を形成する。

この切込部２２は分枝溝１２と同一方向になっており、
これによって主ファイバ２０は入射光伝播用の部分（図
中の左側部分）と、透過光伝播用の部分（図中の右側部
分）に分離される。そして、この分離工程は主ファイバ
２０を基板１０の主溝１１に固設した状態で行なわれる
ので、両者が位置ずれすることなく、従って以後の調心
作業が全く不要になる。

次に、先端を板状結合端部３２に仕上げた分岐ファイバ
３０を作製する。この分岐ファイバ３０の加工は、研削
装置（図示せず）の基板に分岐ファイバ３０をセットし
てワックス止めし、先端のクラッド部分を研削ブレード
で削り取り、厚さｄ２−２０μｍ程度の板状にすること
により実現できる。なお、分岐ファイバ３０には主ファ
イバ２０と同様の単・−モード光ファイバを用いること
か望ましい。

このようにして作製した分枝ファイバ３０からワックス
を除去し、第５図のようにセットする。

すなわち、板状結合端部３２を切込部２２に挿入し、分
岐ファイバ３０を分枝溝１２にセットしてエポキシ系接
若剤で固定する。このとき、主溝１１と手行にサイド溝
１３ａ、１３ｂと同様のサイド溝（図示せず）を設けて
おけば、分枝フフイバ３０を固定するためのエポキシ系
接岩剤が主ファイバ２０と分枝ファイバ３０の結合部に
流れ込むのを防止できる。

ここで重要なことは、分枝ファイバ３０と主ファイバ２
０についても、極めて高精度かつ容易に調心できること
である。すなわち、主ファイバ２０の入射光部分と透過
先部分は、主ファイバ２０が主溝１１に固定されて切断
されることで調心されるが、主ファイバ２０と分岐ファ
イバ３０の調心についても、分岐ファイバ３０が分枝溝
１２に固定されることで高精度かつ容易になされる。な
ぜなら、主溝１１と分枝溝１２は同一サイズ、同一形状
のＶ字状溝であり、主ファイバ２０と分枝ファイバ３０
は同一サイズであり、しかも分岐ファイバ３０の板状結
合端部３２には、コア３１が含まれているからである。

なお、主ファイバ２０と分岐ファイバ３０のサイズが異
なるときには、主溝１１と分岐溝１２のサイズや形状を
異ならせればよい。以上のようにして、入射ファイバ、
透過ファイバおよび反射ファイバの３本のコア部は、−
点において互いに接触ないし近接することになり、挿入
損失は著しく低減される。

次に、第５図に示すように、厚さ５０μｍ程度の１１削
ブレード８２によって、主ファイバ２０および分枝ファ
イバ３０の結合部が切１析されると共に、ＪＪ板１０に
フィルタ挿入溝１３がｌ１１ｍの深さて形成される。こ
のフィルタ挿入溝１３の方向は第２図（ａ）のようにな
っている必要があるが、このようなフィルタ挿入溝１３
の方向の設定は、第６図のようなダミー溝１４ａ、１．
４ｂ、１５ａ。

１５ｂの形成により容易に実現できる。すなわち、主溝
１１から２０　ｎｉｌ程度の間隔をあけて、主溝１１に
１４行な２本のダミー溝１４ａ、１４ｂを基板１０を形
成すると共に、分岐溝１２から２０　ｓ＋ｅ程度の間隔
をあけて分岐溝１２に下行な２本のダミー１ｍ　１５　
ａ　、　　１５　ｂを形成する。そして、ダミ１Ｍ１４
ａ、１５ａの交点Ｐ１と、ダミー溝１４ｂ、１５ｂの交
点Ｐ２を結ぶ線（図中の点線）に沿って、第５図のよう
にフィルタ挿入溝１３を形成する。すると、主ファイバ
２０のコア２１と分岐ファイバ３０のコア３１が交叉す
る位置において、フィルタ挿入溝１３が形成されること
になる。

次に、波長選択性フィルタ４０を作製する。この波長選
択性フィルタ４０はガラス板４１上に誘電体多層膜４２
を真空蒸着法等で形成し、この後にガラス板４１を研磨
して薄くすることで得られる。このような波長選択性フ
ィルタ４０（厚さ４０μｍ）を、次に第７図のようにフ
ィルタ挿入溝１３に挿入する。そして、エポキシ系接着
剤で１ｉ”ｌ定し、空隙にマツチングオイルを満たすと
光合波分波器が完成する。

この発明では、一連の工程を経ることにより、主ファイ
バ２０および分岐ファイバ３ｏのコアと波長選択性フィ
ルタ４０とが一点で交叉することになる。従って、挿入
損失は著しく少なくでき１、周心も極めて簡単になる。

本発明については、種々の変形が可能である。

例えば、主ファイバの切込部は主ファイバを切断するも
のに限らず、少なくともそのコアまで届く深さの切込み
であれば、分枝ファイバの板状結合端部を挿入して双方
のコアを接触させることが可能である。また、光ファイ
バは単一モード型のものに限られず、マルチモード型の
ものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上、詳述に説明した通り本発明では、主ファイバに切
込部を形成し、分枝ファイバの先端部を板状に仕上げ、
この板状結合端部を切込部に挿入するたけて主ファイバ
と分枝ファイバのコアは接触される。従って、この結合
部にフィルタ挿入溝を形成して波長選択性フィルタを挿
入することにより、挿入損失を低く抑えることができ、
しかも１周心等を精度よ＜ｌＩ’ｌ’１４１に行なえる
光合波分波器を実現できる。

また、本発明の製造方法によれば、主ファイバの切込部
およびフィルタ挿入溝は、光ファイバを基板に固設した
状態で行なうことができるので、歩留りよく光合波分波
器を実現できる。

このため本発明は、光通信などの分野において線路保守
用パルス光の線路内への注入および取り出しに使用でき
る。また、通信線路中のラマン散乱やプリルアン散乱な
どを利用した光増幅において、ポンプ光の注入や排出に
利用できる。光合波分波器のこのような分野への応用で
は、信号光の挿入損失の低減と、モニタ光の高効率の合
波、分波が必要になるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る光合波分波器の分解斜
視図、第２図は、実施例の平面構成と作用の説明図、第
３図ないし第７図は、光合波分波器の製造方法の一実施
例を示す工程別の斜視図である。 １０・・・Ｊ！板、１１・・・主溝、１２・・・分枝溝
、１３・・フィルタ挿入溝、１３ａ、１３ｂ・・サイド
溝、２０・・・主ファイバ、２１・・コア、３０・・・
分枝ファイバ　３１・・・コア、３２・・・板状結合端
部、４０・・・波長選択性フィルタ、４２・・・誘電体
多層膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主ファイバに斜方向から分枝ファイバを結合すると
   共に、この結合部に前記主ファイバを横断するように波
   長選択性フィルタを設け、前記主ファイバの一方側から
   入射されて前記波長選択性フィルタを透過した光を当該
   主ファイバの他方側へ伝播し、前記波長選択性フィルタ
   で反射された光を前記分枝ファイバへ伝播するようにし
   た光合波分波器において、 前記主ファイバには前記分枝ファイバの結合方向から少
   なくとも当該主ファイバのコア部まで延びる切込部が形
   成され、前記分枝ファイバの結合側の先端部は前記切込
   部の幅以下の厚さであって当該分枝ファイバのコア部を
   含む板状結合端部に仕上げられ、前記板状結合端部は前
   記切込部に挿入されていることを特徴とする光合波分波
   器。 ２、前記主ファイバおよび分枝ファイバは基板上に形成
   されたＶ字状溝に固設され、前記波長選択性フィルタは
   前記主ファイバおよび分岐ファイバの交叉部の前記基板
   に形成されたフィルタ挿入溝に挿入して固設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光合波分波器。 ３、斜方向から交叉する主溝および分枝溝を基板に形成
   する第１の工程と、 前記主溝に前記主ファイバを固設して前記分枝溝方向か
   ら所定幅で前記主ファイバの少なくともコア部まで延び
   る切込部を当該主ファイバに形成する第２の工程と、 先端部が前記切込部の幅以下の厚さであってコア部を含
   む板状結合端部に仕上げられた分枝ファイバを、当該板
   状結合端部が前記切込部に挿入されるように前記分枝溝
   に固設する第３の工程と、前記主ファイバと前記分枝フ
   ァイバの結合部を切断しかつ前記基板の所定の深さまで
   届くフィルタ挿入溝を形成する第４の工程と、 前記フィルタ挿入溝に波長選択性フィルタを挿入して固
   設する第５の工程と を備えることを特徴とする光合波分波器の製造方法。