JPH02251916A - 石英系光導波回路と光ファイバの接続方法 - 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、高い信頼性を有し、かつ短時間で接続可能な
、石英系埋め込み構造の光導波回路と光ファイバとを接
続する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

光導波路と光ファイバの接続作業は、■光軸調整、■固
定、■端面処理の３つの工程から構成される。従来の接
続方法における端面処理は、この接続作業に対する前処
理として、導波路端面の研磨が行われるのみであり、研
磨後、主として、光軸調整作業と固定作業とに重点をお
いた作業により、光導波路と光ファイバの接続が成され
ていた。

第１０図および第１１図に従来技術を示す。

第１０図を用いて従来接続方法の第１例を説明する。図
において、５は光ファイバ　６は光ファイバのコア、２
はＳｉ基板１の上に形成された石英系埋め込み構造光導
波路、３は光導波路のコアである。この図に示す方法に
あっては、まず、石英系光導波路２を定位置に保持した
状態で、微動台に保持した光ファイバ５の端面を光導波
路２の入力端に対向させ、微動台により光ファイバ５の
コア６と光導波路２のコア３との光軸を調整し、その後
、光ファイバ５の端面と光導波路２の端面とを接着剤２
１により固定していた。

第１１図は従来技術の第２例を示すもので、この第２例
は、上記従来技術の第１例において、光ファイバ５と光
導波路２の接続に接着剤２１を使用していることに起因
する問題、すなわち、接着剤の硬化に時間がかかるため
生産性が向上せず、また接着剤の周囲温度に対する膨張
、収縮特性が石英と異なるため周囲温度により接続損失
が太き（変化するため信頼性に乏しいという欠点を解決
すべく開発されたものである。

図において、２４は石英基板２３の上に形成された石英
系埋め込み構造光導波路、２２はＣＯ。

レーザ光を示す。

この第２例の方法にあっては、まず、石英系光導波路２
４を定位置に保持した状態で、微動台に保持した光ファ
イバ５の端面を光導波路２の入力端に対向させ、微動台
により光ファイバ５のコア６と光導波路２４のコア２５
との光軸を調整して両者を突き合わせ、その後突合わせ
部分にＣＯ。

レーザ光を照射し両者を加熱し融着することにより固定
していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術の第２例の接続方法では、接続す
る光導波路と光ファイバの熱容量が大きく異なっている
ことに起因して、ＣＯ，レーザ光の照射により加熱して
融着する時、光ファイバだけが溶融して光導波路端部が
溶融しないために融着接続ができない場合や、光導波路
端部は溶融するものの、光ファイバが溶融し過ぎて変形
してしまい、融着に伴う接続損失が著しく増加するなど
の問題があった。また、融着前の光導波路と光ファイバ
の光軸合わせにおいても、石英系光導波路のコアの位置
が分かりずらく、光軸合わせに難点があった。さらに、
Ｓｉ基板上に形成した石英系光導波路では、融着を行う
場合、Ｓｉ基板が放熱板として作用するため、導波路と
光ファイバの熱容量差が大きくなり、やはり融着接続が
困難とされていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は石英系光導波路と光ファイバを簡便に、安定に
融着接続する方法を提供し、かつ融着前の光導波路と光
ファイバの光軸合わせを容易にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

特許請求の範囲第１項記載の発明にあっては、第１図に
示すように、石英系埋め込み構造光等波路２４の導波路
端に概ね光ファイバの外径と等しい幅と厚みを持ち、光
導波路のコア２５を含む突起部４を形成し、前記突起４
と光ファイバ５のコア２５の位置かほぼ一致するよう光
軸調整し、第２図に示すように、両者を突合わせた後、
突合わ部分を矢印７のように加熱して融着するようにし
たものである。

また特許請求の範囲第２項記載の発明は、上記特許請求
の範囲第１項記載の発明の構成において、第３図に示す
ように、石英系埋め込゛み構造光導波路として、Ｓｉ基
板上に形成された光導波路をもちい、その導波路端に、
概ね光ファイバ５の外径と等しい幅と厚みを持ち、光導
波路のコア５を含む突起部４を形成し、少なくとも突起
部下部のＳｉ基板を除去したものを用い、これを第４図
に示すように突き合わせて融着するようにしたものであ
る。

〔作用〕

上記構成によれば、接続する光ファイバ５の接続端と突
起４の熱容量を概ね合わせることと、さらに前記突起４
を観察することにより光導波路２３のコアと光ファイバ
５のコア６の荒い光軸合わせができることができ、融着
接続は光導波路２のコア３と光ファイバ５のコアの位置
が完全に一致するよう光軸を微調し、両者を突合わせた
後、突合わせ部分を加熱することにより行うことができ
る。

〔実施例〕

以下に図面を参照し本発明のより具体的な実施例を詳述
するが、以下に開示する実施例は本発明の単なる例示に
過ぎず、本発明の範囲を同等限定するものではない。

（実施例１） 第５図および第６図は本発明の第１の実施例を説明する
図であって、２は７００μｍ厚のＳｉ基板１の上に、火
炎体積法と反応性イオンエツチングにより形成された埋
め込み構造光導波路（コア寸法８×８μｍ、光導波路厚
１２５μｍ（バファ層５８．５μｍ、クラッド層５８．
５μｍ））であり、導波路端面を研磨後、グイシングツ
−による切削加工により１２５Ｘ１２５μｍ１突起長２
００μｍの突起４を形成し、３軸の微動機構を有する光
導波路微動装置１１に保持した。また接続すべき単一モ
ード光ファイバ１５（外径１２５μｍ、コア径８μｍ）
は３軸微動のファイバ微動装置１２−２に保持され、Ｌ
Ｄ光源８により光が入射されている。さらに、光軸合わ
せのモニタ用としての多モード光ファイバ１６（外径１
２５μｍ。

コア径５０μｍ）も３軸微動のファイバ微動装置１２−
１に保持され、さらに受光器１７に接続した。両光ファ
イバ１５．１６のコアと突起４のコアの光軸は、突起４
と各ファイバの端部をほぼ一致させることにより粗調を
行い、さらに微調をファイバ微動装置制御部１４−１．
１４−２及び光導波路微動装置制御部１３を操作して、
各微動装置１２−１．１２−２．１３をコントロールし
、受光器の出力が最大になるようにモニタして合わせた
。光軸調整後、放電部９−１．９−２と放電融着電源１
０からなる放電融着装置により融着し接続した。本発明
の接続による損失は光ファイバ１５と光導波路２のコア
の光軸合わせによって決まり、融着による過剰損失は無
かった。上記実施例においては、突起４を用いることに
よって光ファイバ１５．１６との光軸合わせ（粗調）簡
便にでき、融着接続を行ったため接続に要する時間を従
来に比べ非常に短縮でき、また突起４と光ファイバ１５
の接続時に溶融させる部分の熱容量をほぼ等しくしたた
め、融着による過剰損失をなくすることができた。

以上の実施例では、融着に放電融着法を使用したが、本
発明はこれに限るものではなくＣ○、レーザ等を用いた
レーザ融着法も使用できる。また突起の形状も矩形であ
ったが、この形状も任意である。さらに、光導波路とし
て、Ｓｉ基板上に形成された石英系光導波路に対し光フ
ァイバを接続したが、石英基板上に形成した石英系光導
波路にも十分適用でき、さらに光軸合わせのモニタ用と
して多モード光ファイバを使用したがレンズを使用して
受光器に光を入射してモニタしてもよい。

（実施例２） 第７図ないし第９図は本発明の第２の実施例を説明する
図であって、Ｓｉ基板１及び埋め込み構造光導波路２及
び光導波路２のコア寸法は実施例１と同じであり、同様
の方法で形成されている。

また１９は光フアイバガイド溝であり、光フアイバ保持
部１８−１及び１８−２により構成され、導波路２の形
成後フロン系ガスを用いた反応性イオンエツチングによ
る石英系導波路のエツチングにより０作製した。ただし
、光フアイバガイド溝１９はこの中に光ファイバ５を挿
入することにより石英系光導波路２のコア３と光ファイ
バ５のコア６の光軸が一致するように加工されている（
すなわち光フアイバ保持部１８−１及び１８−２の間隔
１２５μｍ、深さ１２５μｍ）。さらに、光導波路の突
起４の下部のＳｉ基板を除去するため、フロン系ガスを
用いた反応性イオンエツチングにより図に示す様な溝２
０を作成した。光ファイバとの融着接続は、光フアイバ
ガイド１９にコア径１２５μｍの単一モード光ファイバ
を挿入し、光ファイバ５と突起４をＣＯ２レーザ光を照
射して融着した。上記実施例の方法は光ファイバと光導
波路のコアの光軸合わせが光フアイバガイドを用いるこ
とにより不用となり、また光ファイバは光フアイバ保持
部によりはさまれるので接続部の機械的強度が向上した
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、従来方法による石英系埋め込み構
造光導波路と光ファイバの融着接続は、両者の接続部の
熱容量の差が大きいため、融着はできるものの光ファイ
バの変形が大きく、接続損失の小さい接続が安定して行
うことができず、またＳｉ基板上に形成された石英系埋
め込み構造光導波路においては、Ｓｉ基板が放熱板とし
て機能していたためＳｉ基板上に形成された石英系埋め
込み構造光導波路と光ファイバの融着接続ができなかっ
た。しかしながら本発明では、光導波路端に接続する光
ファイバの外径に概ね等しい接続用の突起を形成し光フ
ァイバとの熱容量をほぼ等しく（Ｓｉ基板上に形成した
光導波路の導波路端の突起はその下部のＳｉ基板を除去
し、熱容１を合わせた）することによって融着接続を実
現し、また、この突起を観察することにより先ファイバ
と光導波路の光軸合わせが容易になることから、短時間
の接続が実現できる利点がある。さらに、融着接続のた
め光導波路と光ファイバの接続の信頼性も非常に向上し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ、本願の特許請求の範
囲第１項記載の発明の方法により接続される導波回路と
光ファイバとの接続前後における斜視図、第３図および
１４図は、それぞれ、本願の特許請求の範囲第２項記載
の発明の方法により接続される導波回路と光ファイバと
の接続前後における斜視図、第５図および第６図は本発
明の実施例１を示すもので、第５図は斜視図、第６図は
第５図の鎖線■で示す部分の拡大図、第７図ないし第９
図は本発明の実施例２を示すもので、第７図は斜視図、
第８図は第７図の■−■線ｌこ沿う矢視図、第９図は第
７図のＩＸ　−ＩＸ線に沿う矢視図、第１０図は従来技
術の第１例を示す斜視図、第１１図は従来技術の第２例
を示す斜視図である。 ｌ・・・・・・Ｓｉ基板、 ２・・・・・・Ｓｉ基板上に形成した埋め込み構造石英
系光導波路、 ３・・・・・・石英系光導波路のコア、４・・・・・・
光導波路端のコアを含みかつＳｉ基板を除去した突起、 ５・・・・・・光ファイバ　６・・・・・・光ファイバ
のコア、７・・・・・・接続部への加熱、８・・・・・
・ＬＤ光源、９・・・・・・放電融着装置の放電部、１
０・・・・・・放電融着装置の電源、１１・・・・・・
光導波路微動装置、 １２−１．１２−２・・・・・・光フアイバ微動装置、
１３．１４−比　１４−２・・・・・・微動装置制御部
、１５・・・・・・単一モード光ファイバ、１６・・・
・・・多モード光ファイバ　１７・・・・・・受光器、
１８・・・・・・光フアイバ保持部、 １９・・・・・・光フアイバガイド溝、２０・・・・・
突起４の下部Ｓｉを除去するための溝、２１・・・・・
接着剤、２２・・・・・・Ｃ○、レーザ光、２３・・・
・・・石英基板、 ２４・・・・・石英基板上に形成した埋め込み構造石英
系導波路、 ２５・・・・・・石英基板上に形成した石英系導波路の
コア をそれぞれ示す。 第　１　図　　￥１６ｆｅ柄−↑１！社方シ＊／１都’
Ｉｎ各面第６図 ■　奮Ｐ　９払人」り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）石英系埋め込み構造光導波路の導波路端に、概ね
   光ファイバの外径と等しい幅と厚みを持ち、光導波路の
   コアを含む突起部を形成し、前記突起と光ファイバのコ
   アの位置がほぼ一致するよう光軸調整し、両者を突合わ
   せた後、突合わ部分を加熱して融着することを特徴とす
   る石英系光導波回路と光ファイバの接続方法。
2. （２）上記石英系埋め込み構造光導波路として、Ｓｉ基
   板上に形成された光導波路を用い、その導波路端に、概
   ね光ファイバの外径と等しい幅と厚みを持ち、光導波路
   のコアを含む突起部を形成し、少なくとも突起部下部の
   Ｓｉ基板を除去することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の石英系光導波回路と光ファイバの接続方法。