JPH0279805A - Method for connecting optical waveguide and optical fiber - Google Patents
Method for connecting optical waveguide and optical fiberInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光導波回路の実現に不可欠な、信頼性の高い
、光導波路・光ファイバの接続方法に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a highly reliable method for connecting optical waveguides and optical fibers, which is essential for realizing optical waveguide circuits.
〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕光導波路
と光ファイバの接続技術は、(1)端面処理技術、(2
)光軸調整技術、(3)固定技術、の3つの要素技術よ
り成り立っている。この3要素のうちで、技術的に最も
困難なものは固定技術である。すなわち従来、一般的に
用いられている端面接続法においては、ファイバ・導波
路間の光軸調整後に、接着剤等の固定剤によりファイバ
を固定する際に、軸ずれが生じ易いという問題がある。[Prior art/problems to be solved by the invention] The connection technology for optical waveguides and optical fibers consists of (1) end face processing technology, (2)
) optical axis adjustment technology, and (3) fixation technology. Of these three elements, the most technically difficult is fixation technology. In other words, in the commonly used end face connection method, there is a problem in that axis misalignment is likely to occur when fixing the fiber with a fixing agent such as adhesive after adjusting the optical axis between the fiber and the waveguide. .
第9図は、従来の端面接続でのファイバ固定法の例を示
したものである。同図において、lは光回路基板、2は
光導波路、2aはコア層、4は光ファイバ、5は接着剤
である。この方法では、光ファイバと光回路との光軸調
整を直接行なうことができるので、光軸調整は極めて高
い精度で実現でき、したがって、光ファイバにおける伝
搬光のフィールド分布と、光導波路のフィールド分布と
で決定される最小接続損失が実現できる。しかしながら
、この方法においては、ファイバの固定にあたり接着剤
をファイバ・導波路接続界面付近に直接塗布する必要が
ある。この際、接着剤の滴下量ならびに分布を制御する
のが困難である。一般に第9図(b)に示すように接着
剤によるファイバ固定を行なう際には、接着剤に大きな
分布の不均一性があると、接着剤が硬化する時に、光フ
ァイバに非対称応力が鋤き、光ファイバが動き易くなる
。しかも、非対称応力の大きさは、接着剤の量が多い程
、大きくなる。この結果、第9図に示す方法では、ファ
イバ固定時に軸ずれが発生する確率が極めて高(なる。FIG. 9 shows an example of a conventional fiber fixing method using end-face connection. In the figure, 1 is an optical circuit board, 2 is an optical waveguide, 2a is a core layer, 4 is an optical fiber, and 5 is an adhesive. In this method, the optical axis adjustment between the optical fiber and the optical circuit can be directly performed, so the optical axis adjustment can be achieved with extremely high precision. Therefore, the field distribution of the propagating light in the optical fiber and the field distribution of the optical waveguide The minimum splice loss determined by can be achieved. However, in this method, it is necessary to directly apply an adhesive near the fiber/waveguide connection interface to fix the fiber. At this time, it is difficult to control the amount and distribution of the adhesive dropped. Generally, when fixing fibers with adhesives as shown in Figure 9(b), if the adhesive has a large uneven distribution, asymmetrical stress will be created in the optical fiber when the adhesive hardens. , the optical fiber becomes easier to move. Furthermore, the magnitude of the asymmetric stress increases as the amount of adhesive increases. As a result, in the method shown in FIG. 9, the probability that axis misalignment will occur during fiber fixation is extremely high.
この点を解決する目的で、第10図に示すように、光フ
ァイバ4の端部に、ファイバ保持部6を設けることも検
討されている。In order to solve this problem, it has been considered to provide a fiber holding section 6 at the end of the optical fiber 4, as shown in FIG.
しかし、この方法には多数のファイバをアレイ状に接続
する際、光ファイバの間隔はファイバ保持部6の寸法で
決まり、したがって、ファイバ間隔を狭くできないとい
う問題が生じる。以上述べた第9図、第10図の方法で
は、上述の問題点に加えて、これらの端面固定において
、固定剤が光ファイバと光導波路との接続界面にも入り
込むために、導波光が接着剤を通過する。したがって、
接続損失を増大させないためには、使用できる接着剤が
制限され、導波路を伝搬する光の波長で吸収のない接着
剤しか使用できない。However, this method has a problem in that when a large number of fibers are connected in an array, the spacing between the optical fibers is determined by the dimensions of the fiber holding portion 6, and therefore the fiber spacing cannot be narrowed. In addition to the above-mentioned problems, the methods shown in FIGS. 9 and 10 described above have the problem that when fixing these end faces, the fixing agent also enters the connection interface between the optical fiber and the optical waveguide, which causes the guided light to adhere. passes through the agent. therefore,
In order not to increase the connection loss, the types of adhesives that can be used are limited, and only adhesives that do not absorb at the wavelength of light propagating through the waveguide can be used.
ファイバ保持部を有すると同等の機能をもち、かつ多数
本のファイバ接続を可能とするために、ファイバ・アレ
イの接続が行なわれている。しかしこの方法では、各フ
ァイバと導波路との位置合せ精度は、アレイの製作精度
で決定される。したがってファイバ直接接続で実現でき
る最小接続損失を、アレイ内のすべてのファイバで実現
することは困難である。Fiber array connections are performed in order to have the same function as having a fiber holding part and to enable connection of a large number of fibers. However, in this method, the alignment accuracy between each fiber and the waveguide is determined by the manufacturing accuracy of the array. Therefore, it is difficult to achieve the minimum splice loss that can be achieved with direct fiber splicing for all fibers in the array.
上記の従来のファイバ接続法の問題点を解決する方法(
すなわち、ファイバ・導波路を直接光軸調整することが
可能であり、かつ接着剤固定に伴う軸ずれが生じない方
法であり、さらに加えて、多数本のファイバであっても
狭い間隔で並べることが可能な方法)として、第11図
の方法がある(大森他、特願昭62−332444)。How to solve the problems of the conventional fiber splicing method mentioned above (
In other words, it is a method that allows direct optical axis alignment of fibers and waveguides, and does not cause axis misalignment due to adhesive fixation.In addition, it is a method that allows even a large number of fibers to be arranged at narrow intervals. As a possible method), there is a method shown in FIG. 11 (Omori et al., Japanese Patent Application No. 62-332444).
この方法の特長は、ガイドブロック・30にファイバ4
の外径より大きい幅とファイバ半径より大きい深さとを
有する固定溝3を設け、この固定溝3により、接着剤5
の滴下量と分布とを制御することにある。The feature of this method is that the fiber 4 is attached to the guide block 30.
A fixing groove 3 having a width larger than the outer diameter of the fiber and a depth larger than the fiber radius is provided, and the fixing groove 3 allows the adhesive 5 to
The objective is to control the amount and distribution of the dripping.
すなわち、実装基板IOの上に光回路基板lとガイドブ
ロック30とを概ね位置合せをして搭載する。次いで、
ファイバ4を固定溝3の中に入れて、光導波路2との光
軸調整を行なう。この際上述のように、固定溝3の寸法
は、ファイバ4の寸法より大きいので、溝中でファイバ
を自由に動かすことができる。光軸調整の後、固定溝3
のファイバ端面より遠い側に接着剤を滴下する。すると
接着剤は、ファイバ及び固定溝との間の界面張力により
流動を開始し、固定溝中にいきわたる。この際、接続端
近傍での接着剤量と分布は、第11図(b)に示すよう
に固定溝3の寸法で決定される。したがって、この固定
溝を用いることにより、接着剤の量と分布とを容易に制
御することが可能となり、その結果、接着剤塗布及び硬
化に伴う光ファイバの軸ずれを防止することができる。That is, the optical circuit board 1 and the guide block 30 are mounted on the mounting board IO with their positions generally aligned. Then,
The fiber 4 is inserted into the fixing groove 3 and the optical axis with respect to the optical waveguide 2 is adjusted. In this case, as mentioned above, the dimensions of the fixing groove 3 are larger than the dimensions of the fiber 4, so that the fiber can move freely in the groove. After optical axis adjustment, fixing groove 3
Drop the adhesive on the side farthest from the fiber end face. Then, the adhesive starts to flow due to the interfacial tension between the fiber and the fixing groove, and spreads into the fixing groove. At this time, the amount and distribution of the adhesive near the connection end is determined by the dimensions of the fixing groove 3, as shown in FIG. 11(b). Therefore, by using this fixing groove, it becomes possible to easily control the amount and distribution of the adhesive, and as a result, it is possible to prevent the optical fiber from being misaligned due to the application and curing of the adhesive.
しかしながら、上述の方法を用いた場合であっても、固
定溝3の深さが光ファイバ寸法と比べて著しく深い場合
には、接着剤分布が不均一となり、光ファイバに非対称
応力が強く働き、固定に伴う軸ずれが発生した。これを
防止するためには固定溝深さの最適条件を見い出し、こ
の寸法で固定溝を形成する必要がある。しかしながら、
従来は、この最適条件が明らかではなく、しかも、仮に
明らかになったとしても、従来の方法では固定溝と光導
波路とを、各々、別の基板に形成し、これを組み合せて
いたので、溝深さを、上述の最適条件に合わせるのはむ
ずかしかった。However, even when the above-mentioned method is used, if the depth of the fixing groove 3 is significantly deeper than the dimensions of the optical fiber, the adhesive distribution will be uneven, and strong asymmetric stress will act on the optical fiber. Axial misalignment occurred due to fixation. In order to prevent this, it is necessary to find the optimum condition for the depth of the fixing groove and form the fixing groove with this dimension. however,
In the past, this optimal condition was not clear, and even if it were, in the conventional method, the fixed groove and the optical waveguide were formed on separate substrates and then combined. It was difficult to adjust the depth to the optimum conditions described above.
さらに、従来の固定ブロック上に形成した固定溝を用い
る接続法においては、実装基板上に、光回路基板と固定
ブロックとを組み合せて搭載する必要があるので、ファ
イバ接続における部品点数が増えること、及び、組み立
て工程数が増えることのために、経済性及び信頼性の点
に限界がある。Furthermore, in the conventional connection method using a fixing groove formed on a fixing block, it is necessary to mount the optical circuit board and the fixing block in combination on the mounting board, which increases the number of parts for fiber connection. Furthermore, because the number of assembly steps increases, there are limits to economic efficiency and reliability.
また、これに加えて、従来の固定溝法においては、上記
と同様の理由から、光回路へ光ファイバを接続できる位
置は、光回路基板端部に限定される。In addition, in the conventional fixed groove method, for the same reason as above, the position where the optical fiber can be connected to the optical circuit is limited to the end of the optical circuit board.
このため、光回路設計の自由度が制限されるという問題
点を有している。Therefore, there is a problem in that the degree of freedom in designing the optical circuit is limited.
本発明の目的は、従来の固定溝利用接続法において、溝
深さの制御性が悪く、溝の固定機能が必ずしも十分に発
揮できなかったという問題を解決し、安定に固定機能が
発揮できるようにした光導波路・光ファイバの接続方法
を提供することにある。The purpose of the present invention is to solve the problem that in the conventional connection method using fixed grooves, the controllability of groove depth was poor and the fixing function of the groove could not always be fully demonstrated, and to enable stable fixing function. An object of the present invention is to provide a method for connecting optical waveguides and optical fibers.
本発明は、光導波回路基板上の光導波路端部近傍に、幅
が光ファイバ外径より大きく、かつ、光導波路コア層中
心より計測した溝底部の深さが、光ファイバ半径より大
きい寸法を有する固定溝を形成し、上記固定溝中におい
て、光ファイバと光導波路との光軸調整を行った後、固
定剤1を光ファイバ端面より手前の溝部分に滴下し、所
定位置に流動させて、これを硬化させることを特徴とし
ている。The present invention provides a groove near the end of the optical waveguide on the optical waveguide circuit board, the width of which is larger than the outer diameter of the optical fiber, and the depth of the groove bottom measured from the center of the optical waveguide core layer is larger than the radius of the optical fiber. After adjusting the optical axes of the optical fiber and the optical waveguide in the fixing groove, the fixing agent 1 is dropped into the groove portion in front of the end surface of the optical fiber and allowed to flow to a predetermined position. , which is characterized by curing it.
本発明は、固定溝の深さの制御性を高め、溝の固定機能
が確実に発揮されるようにするために、固定溝を光導波
路基板中に形成したことを最も大きな特徴としている。The most significant feature of the present invention is that the fixing groove is formed in the optical waveguide substrate in order to enhance the controllability of the depth of the fixing groove and ensure that the fixing function of the groove is exerted.
特に、本発明においては、溝深さの最適条件を見い出し
、この条件で固定溝を形成することにより、固定機能を
十分に発揮できるようにした。すなわち上記、固定溝底
部の深さ6μmは、Red≦R+50μm、(Rニアフ
ィバ半径(μm))の関係を満足していることが望まし
い。In particular, in the present invention, the optimal conditions for the groove depth were found and the fixing grooves were formed under these conditions, thereby making it possible to fully exhibit the fixing function. That is, it is desirable that the depth of the fixing groove bottom, 6 μm, satisfies the relationship Red≦R+50 μm, (R near fiber radius (μm)).
従来の固定溝による方法は、固定溝が固定ブロックに形
成されており、これと光回路基板とを実装基板上で組み
立てていた点が本発明と大きく異なる。また、従来の方
法は、溝深さの最適設計の概念がなく、この点でも、溝
深さの最適設計の概念を導入した本発明と大きく異なる
。The conventional method using a fixing groove differs greatly from the present invention in that the fixing groove is formed in a fixing block, and the optical circuit board and the fixing groove are assembled on a mounting board. Further, the conventional method does not have a concept of optimal design of groove depth, and in this point as well, it differs greatly from the present invention, which introduces the concept of optimal design of groove depth.
実施例1
第1図は、本発明の実施例である光回路基板上に形成し
た固定溝を用いた光導波路・先ファイバ接続方法を手順
を追って示したものである。図中、1はSi基板、2は
石英系光導波路、2aはコア層、3は固定溝、4は光フ
ァイバ、4aはコア層、5は接着剤である。本実施例で
は、固定溝3はエツチングにより形成した。第1図(a
)は、光導波路2の端部付近に、固定溝3をエツチング
により形成する工程を示している。この例では、石英系
光導波路2をフロン系ガスを用いた反応性イオンエツチ
ング(RI E)でエツチングした後、ひき続きSi基
板をエツチングをすることにより形成した。第2図は、
形成した固定溝とファイバとの寸法を比較したものであ
る。光ファイバは外径125μmのものを使用しである
。したがって、同図でR(ファイバ半径)=62.5μ
mである。Embodiment 1 FIG. 1 shows step by step a method for connecting an optical waveguide and a fiber end using a fixing groove formed on an optical circuit board, which is an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a Si substrate, 2 is a quartz optical waveguide, 2a is a core layer, 3 is a fixing groove, 4 is an optical fiber, 4a is a core layer, and 5 is an adhesive. In this embodiment, the fixing groove 3 was formed by etching. Figure 1 (a
) shows a step of forming a fixing groove 3 near the end of the optical waveguide 2 by etching. In this example, the quartz optical waveguide 2 was etched by reactive ion etching (RIE) using a fluorocarbon gas, and then the Si substrate was etched. Figure 2 shows
The dimensions of the formed fixing groove and the fiber are compared. The optical fiber used had an outer diameter of 125 μm. Therefore, in the same figure, R (fiber radius) = 62.5μ
It is m.
これに対して、固定溝幅W= 200μ偽であり、光導
波路コア層中心に対して片側W/2=100μmとなる
ように設定しである。固定溝深さdはd=90μ―と設
定した。この実施例の固定溝は、上述のように、RIE
により形成したので、精度よく上記の寸法で製作するこ
とができた。On the other hand, the fixed groove width W=200 μm is false, and it is set so that one side W/2=100 μm with respect to the center of the optical waveguide core layer. The fixed groove depth d was set to d = 90μ. The fixing groove in this example is, as described above, RIE
Since it was formed using the above method, it was possible to manufacture the above-mentioned dimensions with high precision.
第1図(b)は、形成した固定溝3にファイバ4を挿入
し光軸調整を行なう工程である。固定溝寸法は上述のよ
うにW>2Rかつd>Rの条件で製作したので固定溝3
の中でファイバ4を自由に動かすことができる。したが
って、精密な光軸調整が実現できた。光軸調整後、光フ
ァイバは所定の圧力で光導波路端に押し付けた。FIG. 1(b) shows a step of inserting the fiber 4 into the formed fixing groove 3 and adjusting the optical axis. The fixed groove dimensions were manufactured under the conditions of W>2R and d>R as mentioned above, so the fixed groove 3
The fiber 4 can be moved freely within the fiber. Therefore, precise optical axis adjustment could be achieved. After adjusting the optical axis, the optical fiber was pressed against the end of the optical waveguide with a predetermined pressure.
第一図(c)は固定溝の光ファイバ端面より遠い側の端
部付近に接着剤5を滴下し、固定する工程である。本実
施例では、紫外線硬化接着剤を用いた。固定溝端部付近
に滴下された接着剤5は、光ファイバ4と固定溝3との
界面張力により溝中を、ファイバ導波路接続部に向って
流動する。所望の位置まで流動した時点で、紫外線照射
を行ない、接着剤を硬化することにより、光ファイバの
固定が完了する。この時、接着剤が流動した場所での断
面図が第3図である。同図で示したように接着剤の量は
、固定溝の寸法及び接着剤の界面張力で決定される。本
発明の固定溝は寸法が精度良く決定できるので、接着剤
の量の制御も高い精度で実現できる。この結果、接着剤
硬化に伴って光ファイバに加わる応力を制御することが
でき、固定に伴う光ファイバの軸ずれを防止することが
できる。第3図によって応力のかかり方を説明すれば、
以下のようになる。光ファイバの側方に存在する接着剤
からはF、とF、の互いに向きの異なる応力が働く。し
かし固定溝の2つの側壁は、光導波路コア中心から、等
距離(W/2)にある。このためファイバ・側壁間の接
着剤の量は両側壁側でほぼ等しく、したがってlF、1
″−11F、lの関係が成り立つ。この結果、側方から
光ファイバに働く応力は、互いに打ち消し合うことにな
る。−方、光ファイバ下方に存在する接着剤からは、光
ファイバを下方に引っ張る応力F、が働く。このF、が
所定の値より小さく抑えられれば固定に伴うファイバの
軸ずれは生じない。この境界値は、第4図に示すFoと
考えられる。ここに、同図は、導波路・ファイバの接続
部近傍を長平方向に沿って切った断面図である。20は
ファイバ・導波路の接続端面である。上述F。とは、フ
ァイバ・導波路の接触面で発生する摩擦力である。した
がって、応力F、が摩擦力F。より小さければ良いこと
になる。本実施例においては、固定溝深さdを90μm
(ファイバ半径より約30μm大)と設定した結果、F
、> F 、の条件が成立し、固定に伴うファイバの
軸ずれを防止することができたのである。FIG. 1(c) shows a step of dropping adhesive 5 near the end of the fixing groove on the side farther from the end surface of the optical fiber to fix it. In this example, an ultraviolet curing adhesive was used. The adhesive 5 dropped near the end of the fixed groove flows in the groove toward the fiber waveguide connection part due to the interfacial tension between the optical fiber 4 and the fixed groove 3. Once the adhesive has flowed to the desired position, the adhesive is irradiated with ultraviolet rays to cure the adhesive, thereby completing the fixation of the optical fiber. FIG. 3 is a cross-sectional view of the place where the adhesive has flowed at this time. As shown in the figure, the amount of adhesive is determined by the dimensions of the fixing groove and the interfacial tension of the adhesive. Since the dimensions of the fixing groove of the present invention can be determined with high precision, the amount of adhesive can be controlled with high precision. As a result, it is possible to control the stress applied to the optical fiber as the adhesive hardens, and it is possible to prevent the axis of the optical fiber from shifting due to fixing. If we explain how stress is applied using Figure 3,
It will look like this: Stresses F and F in mutually different directions act from the adhesive present on the sides of the optical fiber. However, the two side walls of the fixed groove are at the same distance (W/2) from the center of the optical waveguide core. Therefore, the amount of adhesive between the fiber and the sidewall is approximately equal on both sides, and therefore lF, 1
The relationship ``-11F, l holds true.As a result, the stresses acting on the optical fiber from the sides cancel each other out.-On the other hand, the adhesive present below the optical fiber pulls the optical fiber downward. A stress F acts. If this F is kept below a predetermined value, the axis of the fiber will not shift due to fixing. This boundary value can be considered as Fo shown in Figure 4. , is a cross-sectional view of the vicinity of the connection between the waveguide and the fiber, taken along the longitudinal direction. 20 is the connection end surface of the fiber and the waveguide. It is a frictional force. Therefore, the stress F is smaller than the frictional force F. In this example, the fixed groove depth d is 90 μm.
(approximately 30 μm larger than the fiber radius), F
, > F was satisfied, and it was possible to prevent the fiber axis from shifting due to fixation.
第5図は、ファイバ下方の応力の影響を防止するための
条件を明らかにするための実験結果を示したものである
。実験では、幅200μmの固定溝を用いて、溝深さを
変えた時の接着剤硬化に伴う接続損失増加量を測定した
。横軸のCはファイバ半径Rと溝深さdの差、つまりC
=d−Rである。FIG. 5 shows the results of an experiment to clarify the conditions for preventing the influence of stress below the fiber. In the experiment, a fixed groove with a width of 200 μm was used to measure the amount of increase in connection loss due to adhesive curing when the groove depth was changed. C on the horizontal axis is the difference between the fiber radius R and the groove depth d, that is, C
=d-R.
これよりC=50μmまでは接着剤硬化に伴う損失増加
がほとんどないことが明らかになった。したがって、固
定溝深さの上限値は
d≦R+50μmと考えられる。This reveals that there is almost no increase in loss due to adhesive curing up to C=50 μm. Therefore, the upper limit of the fixed groove depth is considered to be d≦R+50 μm.
次に、固定溝深さの下限を検討した。C=0μ―の場合
、原理的には、ファイバを固定溝中に挿入するだけで高
さ方向の位置が一致し、しかも、この位置は機械的に決
まるので、固定に伴う位置ずれは生じないと考えられる
。しかしながら、このように寸法を設定したところ、溝
中で横方向にファイバを動かし、光軸調整を行なうこと
が困難となった。これは、常に、光ファイバと固定溝底
とが接触状態となり、両者の間の摩擦のために、光ファ
イバが動きにくくなるためである。このことから、溝中
で光軸調整を行うためには、固定溝はファイバ半径より
深(設定する必要があることがわかった。Next, we examined the lower limit of the fixed groove depth. In the case of C=0μ-, in principle, just by inserting the fiber into the fixing groove, the position in the height direction will match, and since this position is determined mechanically, no position shift will occur due to fixing. it is conceivable that. However, when the dimensions were set in this way, it became difficult to move the fiber laterally in the groove and adjust the optical axis. This is because the optical fiber and the fixed groove bottom are always in contact with each other, and the friction between them makes it difficult for the optical fiber to move. From this, it was found that in order to adjust the optical axis in the groove, the fixed groove needs to be set deeper than the fiber radius.
以上の検討の結果、固定溝深さの最適条件はR<d≦R
+50μ信
であることがわかった。As a result of the above study, the optimal condition for the fixed groove depth is R<d≦R
It turned out to be +50μ faith.
なお、本発明の固定溝の幅は、深さとは異なり、接着剤
固定に伴うファイバ位置に対して、本質的な影響を及ぼ
すことはな(、したがって、原理的には任意に設定して
よい。ただし、実用上は、経済性、作業性を考慮して溝
幅に対する一応の目安が決まる。すなわち、溝幅があま
りに広い場合には接着剤を溝中にいきわたらせるために
多量の接着剤が必要となり、経済的ではない。また、複
数本のファイバを同一等波路端面に接続する場合、幅が
広い溝を用いるとファイバを密度高く接続することがで
きない。Note that, unlike the depth, the width of the fixing groove of the present invention does not essentially affect the fiber position associated with adhesive fixation (therefore, in principle, it may be set arbitrarily). However, in practice, a rough guideline for groove width is determined by considering economy and workability.In other words, if the groove width is too wide, a large amount of adhesive must be used to spread the adhesive into the groove. is required, which is not economical.Furthermore, when connecting a plurality of fibers to the same waveguide end face, if a wide groove is used, the fibers cannot be connected with high density.
本実施例においては、固定に用いる接着剤の滴下量を適
量に設定することを考慮して、幅を500μm以下にし
た。In this example, the width was set to 500 μm or less in consideration of setting an appropriate amount of adhesive to be dropped for fixing.
実施例2
第6図は本発明の第2の実施例を示す図であり、固定剤
として半田51を用いた例である。半田を用いた場合で
も、基本的には実施例1と異なるところはない。ただし
、本実施例においては同図(a)のように、固定溝3の
側壁及び底に金属膜31を形成しである点が、この実施
例2の特徴である。Embodiment 2 FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, in which solder 51 is used as the fixing agent. Even when solder is used, there is basically no difference from the first embodiment. However, in this embodiment, a feature of the second embodiment is that a metal film 31 is formed on the side wall and bottom of the fixing groove 3, as shown in FIG. 2(a).
また、同図(b)においても、光ファイバ4として、金
属11141をコートしたメタルフート・ファイバを用
いている。そして、半田51を固定溝中に流動するには
、試料を半田溶点以上に過熱して、所望の場所まで流動
した時点で、試料を冷却すればよい。Further, in FIG. 2B, a metal foot fiber coated with metal 11141 is used as the optical fiber 4. In order to cause the solder 51 to flow into the fixing groove, the sample may be heated above the melting point of the solder, and once the solder 51 has flowed to a desired location, the sample may be cooled.
実施例3
実施例1及び2では光導波路として、埋め込み構造石英
系光導波路を用い、また固定溝としてSi基板までエツ
チングした構造の溝を用いているが、本発明は、もちろ
ん、これらに限定されるものではない。第7図には、上
述の構造以外の例を示したものである。Example 3 In Examples 1 and 2, a buried structure quartz optical waveguide is used as the optical waveguide, and a groove with a structure etched to the Si substrate is used as the fixing groove, but the present invention is of course limited to these. It's not something you can do. FIG. 7 shows an example of a structure other than the above-mentioned structure.
第7図(a)は、リッジ形光導波路20aを用いた例で
ある。なお、この例では、基板lにもエツチングしであ
る。第7図(b)は、埋め込み導波路を用いているが、
溝は光導波路部のみに形成し、基板までは工’7チング
しなかった例である。光導波路のバッファ層が十分に厚
い場合は、この構造が可能となる。FIG. 7(a) is an example using a ridge-type optical waveguide 20a. In this example, the substrate l is also etched. Although FIG. 7(b) uses a buried waveguide,
This is an example in which the groove was formed only in the optical waveguide section and the substrate was not machined. This structure is possible if the buffer layer of the optical waveguide is sufficiently thick.
実施例4
第8図は、本発明の接続法を、複数本ファイバ接続に適
用するために、複数の固定溝を基板上に形成した例を示
す。同図(a)は、多数本の導波路アレイに適用する場
合である。この例では、導波路間隔を狭くするために、
固定溝30幅140μm、固定溝間の壁35の厚さを2
0μmに設定した。Embodiment 4 FIG. 8 shows an example in which a plurality of fixing grooves are formed on a substrate in order to apply the connection method of the present invention to a plurality of fiber connections. FIG. 4(a) shows a case where the present invention is applied to a large number of waveguide arrays. In this example, in order to narrow the waveguide spacing,
The width of the fixed groove 30 is 140 μm, and the thickness of the wall 35 between the fixed grooves is 2.
It was set to 0 μm.
この結果、光導波炉2を中心線間隔160μmで配置で
きた。同図(b)は、複数本導波路について、基板上の
任意の位置でのファイバ接続を実現した例であり、方向
性結合を複数組合せて、多段の干渉系を構成したもので
ある。本発明によれば固定溝3を光導波路基板上の任意
の位置に設けることができるので、同図のように複雑な
光干渉系を、光導波路を用いて形成した場合であっても
必要に応じて、信号のモニタ・ポートを設置することが
可能となる。As a result, the optical waveguide furnaces 2 could be arranged with a center line spacing of 160 μm. FIG. 2B shows an example in which fiber connections are realized at arbitrary positions on the substrate for a plurality of waveguides, and a multistage interference system is constructed by combining a plurality of directional couplings. According to the present invention, the fixing groove 3 can be provided at any position on the optical waveguide substrate, so even when a complex optical interference system as shown in the figure is formed using an optical waveguide, it is not necessary. Accordingly, it is possible to install a signal monitor port.
最後に、本発明を説明した上記実施例においては、固定
溝形成には、エツチング技術を用いているが、固定溝形
成の手段が、これに限定されないことは、言うまでもな
い。本発明の固定溝の必須条件は光回路基板上に精度良
く形成されていることである。したがって、例えば、C
o、レーザー加工、機械的研削加工等の技術を溝形成に
適用することも、十分可能である。Finally, in the above embodiments describing the present invention, etching technology is used to form the fixing grooves, but it goes without saying that the means for forming the fixing grooves is not limited to this. An essential condition for the fixing groove of the present invention is that it be precisely formed on the optical circuit board. Therefore, for example, C
o. It is also fully possible to apply techniques such as laser machining and mechanical grinding to groove formation.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバ外径
より大きい寸法の溝を有する固定溝を用いる先ファイバ
接続法において、固定溝を光回路基板上に所望の寸法に
精度良く形成するようにしたので、ファイバ固定時の固
定剤の量、シたがってファイバに働く応力を制御するこ
とが可能となった。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, in the fiber-end splicing method using a fixing groove having a groove larger than the outer diameter of the optical fiber, the fixing groove can be formed into a desired size on an optical circuit board. Since the fibers were formed with high precision, it became possible to control the amount of fixative used when fixing the fibers, and therefore the stress acting on the fibers.
また、本発明によれば、固定溝を光導波回路基板上もこ
作り込んでいるので、光導波路を実装する際の部品点数
及び組み立て工程が減らせる。したがって、部品の信頼
性向上及び経済化の点で大きな利点がある。Further, according to the present invention, since the fixing groove is also formed on the optical waveguide circuit board, the number of parts and assembly steps when mounting the optical waveguide can be reduced. Therefore, there are great advantages in improving the reliability of parts and making them more economical.
さらに、本発明によれば、光導波路と光ファイバとの接
続を光導波回路基板上の任意の位置で実現できるので、
光導波回路の設計自由度が大幅に向上するという利点が
ある。Furthermore, according to the present invention, the connection between the optical waveguide and the optical fiber can be realized at any position on the optical waveguide circuit board.
This has the advantage that the degree of freedom in designing the optical waveguide circuit is greatly improved.
また、特に固定溝の深さ4μmを、Red≦R+50μ
鴎の関係を満足するように、設定することにより、固定
剤硬化に伴う損失増加なしに先ファイバが接続できる。In particular, the depth of the fixing groove is 4μm, so that Red≦R+50μm.
By setting so as to satisfy the ``Long-tailed'' relationship, the end fiber can be connected without increasing loss due to hardening of the fixative.
第1図6)、(b)(c)〜第8図(a)、(b)は本
発明の詳細な説明する図であって、第1図は本発明の第
1の実施例の工程図、第2図は光ファイバと固定溝の寸
法との関係を示す説明図、第3図は固定溝中における接
着剤分布と応力とを説明するための説明図、第4図はフ
ァイバへの応力を説明するための説明図、第5図は溝深
さと固定に伴う損失増との関係の測定結果を示す図、第
6図(a)、 (b)は本発明の第2の実施例の工程図
、第7図(a)、(b)は固定溝構造の別の例を示す斜
視図、第8図(a)。
(b)は本発明を複数本のファイバ接続に適用した例の
平面図である。第9図(a)、 (b)は従来の端面接
続法の説明図、第10図は従来のファイバ・ブロックを
用いた端面接続法の説明図、第11図(a)、(b)は
従来の固定溝を用いた接続法の説明図である。
、1・・・・・・Si基板、2・・・・・・光導波路、
2a、20a・・・・・・)ア層、3・・・・・・固定
溝、4・・・・・・光ファイ/XI、4a・・・・・・
コア層、5,51・・・・・・固定剤、6・・・・・・
ファイバ保持部、30・・・・・・ガイドプロ・ツク、
31・・・・・・金属膜、41・・・・・・金属膜。16), (b), (c) to FIG. 8 (a), (b) are diagrams explaining the present invention in detail, and FIG. 1 is a diagram showing the steps of the first embodiment of the present invention. Figure 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the dimensions of the optical fiber and the fixing groove, Figure 3 is an explanatory diagram showing the adhesive distribution and stress in the fixing groove, and Figure 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the optical fiber and the dimensions of the fixing groove. An explanatory diagram for explaining stress, Figure 5 is a diagram showing the measurement results of the relationship between groove depth and loss increase due to fixing, and Figures 6 (a) and (b) are the second embodiment of the present invention. FIGS. 7(a) and 7(b) are process diagrams, and FIG. 8(a) is a perspective view showing another example of the fixing groove structure. (b) is a plan view of an example in which the present invention is applied to a plurality of fiber connections. FIGS. 9(a) and (b) are illustrations of the conventional end-face connection method, FIG. 10 is an illustration of the conventional end-face connection method using a fiber block, and FIGS. 11(a) and (b) are illustrations of the conventional end-face connection method. FIG. 3 is an explanatory diagram of a connection method using a conventional fixing groove. , 1... Si substrate, 2... Optical waveguide,
2a, 20a...) A layer, 3...Fixing groove, 4...Optical fiber/XI, 4a...
Core layer, 5, 51...Fixing agent, 6...
Fiber holding part, 30...Guide pro tsuku,
31...Metal film, 41...Metal film.
Claims (2)
ファイバ外径より大きく、かつ光導波路コア層中心より
計測した溝底部の深さが、光ファイバ半径より大きい寸
法を有する固定溝を形成し、上記固定溝中において、光
ファイバと光導波路との光軸調整を行なった後、固定剤
を光ファイバ端面より手前の溝部分に滴下し、所定位置
に流動させて、これを硬化させることを特徴とする光導
波路・光ファイバの接続方法。(1) Fixing near the end of the optical waveguide on the optical waveguide circuit board, the width of which is larger than the outer diameter of the optical fiber, and the depth of the groove bottom measured from the center of the optical waveguide core layer is larger than the radius of the optical fiber. After forming a groove and adjusting the optical axes of the optical fiber and optical waveguide in the fixing groove, a fixing agent is dropped into the groove portion in front of the optical fiber end face and allowed to flow to a predetermined position. A method for connecting optical waveguides and optical fibers, which is characterized by curing.
光導波路・光ファイバの接続方法。(2) The optical waveguide/optical fiber according to claim 1, wherein the depth dμm of the bottom of the fixing groove satisfies the relationship R<d≦R+50μm (R: fiber radius (μm)). Connection method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63231661A JP2791401B2 (en) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | Optical waveguide with optical fiber fixing groove and method for connecting optical waveguide and optical fiber |
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- 1988-09-16 JP JP63231661A patent/JP2791401B2/en not_active Expired - Lifetime
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---|---|
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