JPH02181709A - 平面光導波路と光ファイバとの結合方法 - 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、平面光導波路と光ファイバとの結合方法に関
する。より詳細には、光デバイス等に使用されている平
面光導波路に光ファイバから光信号を入射させるように
結合する方法に関する。

従来の技術 平面光導波路は、各種の光制御素子、光受動素子等を構
成するのに用いられている。これらの光素子は、実際に
使用する際には光ファイバと結合することが多い。従来
の平面光導波路と光ファイバとの結合の例を第５図（ａ
）および（５）に示す。

第５図（ａ）に示す従来の方法は、光ファイバ１をｘＹ
Ｚステージに固定し、光ファイバ１の光軸と基板６上に
形成された平面光導波路５の光軸とが一致するように第
５図（ａ）のそれぞれ矢印ＸＳＹ。

Ｚの方向、すなわち軸方向および直交する２半径方向に
調芯して結合するものである。

第５図（ｂ）の方法は、レンズ１０により、基板６上に
形成された平面光導波路５の光軸に光ファイバ１から出
射される光を集光して結合するものである。この方法の
場合も、レンズ１０が、平面光導波路５の光軸上に正確
に焦点を結ぶように調整する。

上記の従来の方法はいずれも光ファイバと平面光導波路
とを端面同士で結合するものである。そのため、光ファ
イバおよび特に平面光導波路の端面を光学的な精度で予
め仕上げておかなければならない。

発明が解決しようとする課題 上記の従来の方法のうち、第５図（ａ）に示す方法で光
ファイバ１と平面光導波路５とを結合する場合、光ファ
イバ１の光軸と平面光導波路５の光軸とを正確に一致さ
せなければならない。特に、第５図（ａ）に示す方法で
シングルモードファイバと平面光導波路とを結合する場
合、もっとも結合効率の高い位置から数μｍずれただけ
で光の入射量は１／１０〜１／１００になってしまう。

また、第５図（ｂ）に示す方法では、レンズ１０が、平
面光導波路５の光軸上に正確に焦点を結ぶよう調整する
必要がある。

また、第５図（ａ）および（５）のいずれの場合も、特
に平面光導波路の端面を研磨して光学的精度で仕上げて
おく必要があり、この端面研磨にも長時間かかっていた
。

調芯には高い精度が要求され、正確に調芯するためには
時間もかかるので、光デバイス生産効率が悪かった。そ
こで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、
調芯が簡単で、端面研磨の不要な平面光導波路と光ファ
イバとの結合方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明に従うと、基板表面上に形成された平面光導波路
と光ファイバとを結合する方法にふいて、前記光ファイ
バのクラッドの一部の肉厚を薄くして結合部を形成し、
所定の長さに亘って前記光ファイバのコアと前記平面光
導波路とが近接するように結合することを特徴とする平
面光導波路と光ファイバとの結合方法が提供される。

作用 本発明の方法は、光ファイバのクラッドの一部を薄くし
て結合部とし、該結合部を平面光導波路上に接触させて
配置することにより、平面、光導波路と光ファイバのコ
アとを近接させて結合するところにその主要な特徴があ
る。

本発明の原理を第４図を参照して説明する。第４図は、
２本の光導波路１１および１２が平行に、且つ近接して
配置されているときに、光導波路１１から光導波路１２
に光が移行する様子を模式的に示したものである。

光導波路１１および１２の間隔が数μｍ程度の場合、先
導波路１１を伝搬してきた光は、最初先導波路１１中に
強度のピークがあるが、Ａ→Ｅの方向に進むに従い、徐
々に光導波路１２に光が移行する。そして、一定の長さ
しを進む間に、光は完全に先導波路１２へ移行する。こ
の光導波路１１から光導波路１２へ光が移行するのに要
する伝搬の長さしは、結合長と称され、光の波長、先導
波路の光学的特性、２本の先導波路間の距離等で決定さ
れる。

本発明の方法は上記の原理を利用して、光ファイバと平
面光導波路とを結合するものである。本発明の方法にお
いては、光ファイバのクラッドの一部を、上記の結合長
以上の長さに亘って薄くして結合部を形成する。結合部
の長さは、上記の結合長以上であればよいが、必要以上
に長いと結合に関与していない部分から光が漏れるおそ
れがある。従って、結合部の長さは上記の結合長になる
べく近いことが好ましい。

本発明の方法では、上記の光ファイバの結合部は、光フ
ァイバの片側に平面光導波路上に配置し易いように平坦
に形成することが好ましいが、光ファイバの全周に亘っ
て形成してもよい。また、使用形態に合わせ、他の形状
であっても構わない。

また、結合部を形成する方法としては、切断加工、研磨
加工およびエツチングが好ましいが、その他の方法であ
っても、クラッドを薄（且つ平滑にする加工が正確に行
なえるならば、任意の方法が利用可能である。

本発明の方法では、光ファイバをクラッドの一部が露出
するよう保持するコネクタを用いることも好ましい。光
ファイバをコネクタで保持し、光ファイバのクラッドの
露出している部分に、コネクタごと一体に研磨加工を行
う等して結合部を形成し、複数の光ファイバと平面光導
波路とを一度に結合する。また、複数の光ファイバと複
数の平面光導波路とを結合する場合は、平面光導波路と
等しい間隔で複数の光ファイバを保持する上記のコネク
タを用いることが好ましい。複数の光ファイバを上記の
コネクタで保持し、結合部を形成した後、複数の光ファ
イバと平面光導波路とを一度に結合することにより、１
回の調芯で複数の光ファイバと複数の平面光導波路とを
結合することが可能になる。

以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。

実施例 第１図（ａ）および（ｂ）に本発明の方法の概略図を示
す。第１図（ａ）は、本発明の方法で光ファイバ１と基
板６上の平面光導波路５とを結合した場合の横断面図で
あり、第１図ら）は、斜視図である。本実施例では、光
ファイバ１は、外径１２５μｍ１コア２の径が１０μｍ
のシングルモードファイバを用いた。この光ファイバ１
の一端のクラッド３の片側を長さ１０ｍｍに亘って研磨
し、最小厚さ６μｍとして平坦に仕上げ結合部４を形成
した。

上記のように加工した光ファイバ１を、結合部４を基板
６表面上の平面光導波路５に接触させて配置した。結合
部４の平面光導波路５上に重なっている部分の長さ、す
なわち上記の結合長は９μｍであり、この長さは、光フ
ァイバｌから平面導波路５へ光を入射させ、平面光導波
路の端面７からの出力光強度が最大となるよう、光ファ
イバ１を軸方向に動かすことで決定する。本実施例では
、結合損失は約０．５ｄＢであり、従来の方法より０．
５ｄＢ改善された。

また、本発明の方法では、調芯が必要なのは、基板６の
平面光導波路５が形成されている表面に平行な方向のみ
であり、従来の方法よりも調芯が容易となる。さらに、
光ファイバ１および平面光導波路５のいずれに対しても
端面研磨の必要がない。

第２図（ａ）〜（６）に本発明の方法で使用する光ファ
イバの結合部の断面形状の例を示す。本発明の方法にお
いては、光ファイバの結合部４は、第２図（ａ）および
（ｂ）に示すようにクラッド３０片側を、切断加工、研
磨加工またはエツチングにより、所定の長さだけ薄く平
坦な形状にすることで形成される。この形状は、平面光
導波路上に光ファイバを配置するときに都合がよい。

また、第２図（Ｃ）および（６）に示すように、クラッ
ド３を全周にわたり薄く加工して、結合部４を形成して
もよい。この形状に結合部４を形成すると、光ファイバ
と平面光導波路とが線で接触する。この場合、両者の位
置が平面光導波路の幅方向に数μｍ程度ずれても結合損
失が大きく低下しないので有利である。本発明で使用す
る光ファイバの結合部の形状は、上記の形に限られるも
のではな（、クラッドが薄くなっていれば使用形態に応
じ、自由に形状が選択可能である。

また、結合部４の長さは、前述の結合長以上にする必要
がある。しかしながら、結合部４の長さが、長過ぎると
結合部４の結合に関与していない部分から光が漏れ、結
合損失が大きくなるので、結合長にできるだけ近づける
ことが好ましい。

本発明の方法で、複数の平面光導波路と複数の光ファイ
バとを結合する場合の例を第３図（ａ）〜（Ｃ）に示す
。第３図（ａ）は、第３図（Ｃ）に示す本発明の方法で
複数の平面光導波路５と複数の光ファイバ１とを結合す
る場合に用いるコネクタ８の斜視図であり、第３図（ハ
）は、正面図である。コネクタ８はＳｉ製であり、断面
がＶ字型の溝９が、複数の光ファイバ１のそれぞれの間
隔が、平面光導波路５のそれぞれの間隔に等しくなり、
また、光ファイバ１のクラッド３の一部がＶ溝９の上に
露出するように形成されている。このクラッド３のＶ溝
９の上に露出している部分を研磨して、コネクタ８０表
面との段差をな（し、さらにコネクタ８とともに研磨し
て結合部４を形成する。

第３図（Ｃ）は、第３図（ａ）およびら〕に示したコネ
クタを用いて、本発明の方法で複数の平面光導波路と複
数の光ファイバとを結合する様子を模式的に示している
。上記のような加工を行った後、コネクタ８を基板６上
に、各平面光導波路５と光ファイバ１とが、最も高い効
率で結合されるよう配置する。

結合効率が最も高い位置で、平面光導波路５と光ファイ
バ１とを結合するには、平面光導波路５と光ファイバ１
を平行に保ち、前述のようにいずれかの光ファイバ１か
ら平面光導波路５へ光を入射させ、平面光導波路５０反
対側の端面からの出力光強度を測定して位置を決定すれ
ばよい。この場合も、調芯は光ファイバ１の軸方向と、
半径方向で平面光導波路５が形成されている面に平行な
方向の２方向とについてのみ行うだけである。

以上説明したように、本発明の方法では、従来の方法と
比較して、調芯が容易になり、また、平面光導波路５の
端面研磨が不要となる。従って、光デバイスの生産効率
が向上する。

発明の詳細 な説明したように、本発明の方法に従うことにより、従
来よりもはるかに容易に平面光導波路と光ファイバとを
結合することができる。これは本発明の方法が、先導波
路の表面と光ファイバに設けた結合部で両者を結合する
からである。

本発明の方法により、従来必要であった平面光導波路端
面の光学研磨が不要となり、結合損失の低減および結合
工程の効率化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の方法で光ファイバと平面光導
波路とを結合した場合の横断面図であり、第１図（ハ）
は、第１図（ａ）に示した光ファイバと平面光導波路と
を結合した場合の斜視図であり、第２図（ａ）〜（６）
は、本発明の方法で使用する光ファイバの結合部の断面
図の例であり、 第３図（ａ）は、本発明の方法で複数の平面光導波路と
複数の光ファイバとを結合する場合に用いるコネクタの
斜視図であり、 第３図ら）は、第３図（ａ）のコネクタの正面図であり
、 第３図（Ｃ）は、第３図（ａ）および（ｂ）に示したコ
ネクタを用いて、本発明の方法で複数の平面光導波路と
複数の光ファイバとを結合する場合の模式図であり、 第４図は、２本の先導波路が平行に、且つ近接して配置
されているときに、一方の光導波路から他方の光導波路
光が移行する様子を模式的に表した図であり、 第５図（ａ）およびい）は、従来の平面光導波路と光フ
ァイバとの結合方法の概略図である。 〔主な参照番号〕 １・・光ファイバ、　　　２・・コア、３・・クラッド
、　　　４・・結合部、・平面光導波路、　６・・基板
、 ・平面光導波路端面、 ・コネクタ、　　　　９・・■溝、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板表面上に形成された平面光導波路と光ファイ
   バとを結合する方法において、前記光ファイバのクラッ
   ドの一部の肉厚を薄くして結合部を形成し、所定の長さ
   に亘って前記光ファイバのコアと前記平面光導波路とが
   近接するように結合することを特徴とする平面光導波路
   と光ファイバとの結合方法。
2. （２）前記結合部が、前記光ファイバの片側のみに平坦
   に形成されていることを特徴とする請求項（１）に記載
   の平面光導波路と光ファイバとの結合方法。
3. （３）前記結合部が、前記光ファイバの全周に亘って形
   成されていることを特徴とする請求項（１）に記載の平
   面光導波路と光ファイバとの結合方法。
4. （４）前記光ファイバを少なくともクラッドの一部が露
   出するよう保持するコネクタ上に配置し、前記光ファイ
   バのクラッドの露出している部分に前記結合部を形成し
   、該結合部を前記平面光導波路上に配置して結合するこ
   とを特徴とする請求項（１）〜（３）のいずれか１項に
   記載の平面光導波路と光ファイバとの結合方法。
5. （５）前記平面光導波路および前記光ファイバがそれぞ
   れ複数であり、前記複数の平面光導波路と等しい間隔で
   前記複数の光ファイバを保持する前記コネクタ上に前記
   複数の光ファイバを配置し、前記複数の光ファイバのク
   ラッドの露出している部分に前記結合部を均一に形成し
   、該結合部を前記平面光導波路上に配置して結合するこ
   とを特徴とする請求項（４）に記載の平面光導波路と光
   ファイバとの結合方法。