JPH03160406A - 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法 - Google Patents
石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法Info
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- JPH03160406A JPH03160406A JP29969389A JP29969389A JPH03160406A JP H03160406 A JPH03160406 A JP H03160406A JP 29969389 A JP29969389 A JP 29969389A JP 29969389 A JP29969389 A JP 29969389A JP H03160406 A JPH03160406 A JP H03160406A
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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。
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、石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接
続方法に関するものである．［従来の技術］ 従来の石英系ガラス導波路と単一モード光ファイバとの
融着接続方法について、第４図に示す接続装置を参照し
て説明する． まず、石英系ガラス導波路素子ｌＯと単一モード光ファ
イバ５とを、結合損失が最小となるように突き合わせて
光軸調整を行う．この光軸調整では、手樽体レーザ１か
ら出射したレーザ光をレンズ３を介して、単一モード光
ファイバ５の一端に入射する．そして、微動台６．６を
用いて、石英系ガラス導波路素子１０から出射する光パ
ワーが最大となるように光パワメータｌ４の指示値を見
ながら調整する．次に、単一モード光ファイバ５の突き
合わせ端面を石英系ガラス導波路素子１０の端面に約５
μｍの圧着量で圧着する．その後、ＣＯ２レーザ８から
出射したレーザ光を、Ｚｎ−Ｓｅレンズ １１を用いて
集光したのち、石英系ガラス導波路１０と単一モード光
ファイバ５との突き合わせ部に照射して融着する，この
とき、ＣＯ．レーザ光の照射時間を約Ｉ Ｓｅｃ ，
Ｃｏｔレーザパワーを約１．２Ｗ，また接続部でのＣＯ
２レーザ光のスポットサイズを、約１５０μｍとしてい
る．なお、７、２は、それぞれミラー４．４と共にＣ
Ｏ ｔレーザビーム位置検出、単一モード光ファイバ５
と石英系ガラス導波路１ｏとの光軸調整に用いられるＨ
ｅ−Ｎｅレーザ、９はＣＯ２レーザ光の電力測定用のカ
ロリーメータ、１２．１３及び１５はそれぞれ石英系ガ
ラス樺波路１０から出射する光のモニタに用いられるテ
レビカメラ，モニター，ハーフミラーである． Ｃ発明が解決しようとする課Ｈ］ 上記従来技術では、それを実用化しようとすると、融着
強度を得るという点で次の欠点がある．すなわち、石英
系ガラス導波路は第５図に示すように、Ｓｉ基板２１上
に形威された熱酸化膜２２の上に略矩形形状のコア２３
が形成され、そのコア２３の周囲がクラッド２４によっ
て埋め込まれた構造となっている．そのため、ｓＩ基板
２ｌの融点１４１４℃よりも低温でコア２３及びクラッ
ド２４を形成することが必要となり、コア２３，クラッ
ド２４にはＰ２ＯＳ ．Ｂｚ Ｏｓを添加した低融点ガ
ラス（軟化温度１３００℃〉が用いられてぃる．そこで
、このような＃Ｉ造のガラス導波路とクラッドが純粋な
Ｓ ｉ Ｏ ２ガラス（軟化温度１５００℃）より戒る
通常の単一モード光ファイバと融着すると、これらのガ
ラスの軟化温度の違いにより融着強度が低くなり、実用
化が困難となってしまう．本発明の目的は、前記した従
来技術の欠点を解消し、融着強度を大幅に増加させるこ
とができる新規な融着接続方法を提供することにある．
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、石英系ガラス導波
路と光ファイバとを結合損失が最小となるように突き合
わせて圧着した後、集光されたＣｏ２レーザ光を上記突
き合わせ部に照射し、加熱する融着接続方法において、
融着される上記光ファイバとして、クラッドガラスがＦ
を添加した石英系ガラスからなる光ファイバを用いたも
のである． ［作用］ 光ファイバのグラッドガラスにＦを添加すると、その軟
化温度は、石英系ガラス導波路を形成するガラスの軟化
温度にほぼ等しくなる．そのため、このグラッドガラス
にＦを添加した光ファイバと石英系ガラス導波路とを突
き合わせ、圧着した後、ＣＯ２レーザ光を照射すると、
これらの突き合わせ部では、導波路用のガラスと光ファ
イバのグラッドガラスとがほぼ同時に軟化温度まで加熱
され、均一に溶融されることになる．したがって、光フ
ァイバとガラス導波路とは、飛躍的に増大された融着強
度をもって接続される． ［実施例］ 以下に、本発明の一実膝例を添付図面に従って説明する
． 第１図に、一実施例にかかる接続方法によって得られた
、単一モード光ファイバ３４とＳｉ基板３ｌ上に形成さ
れた石英系ガラス導波路３２との接続状態を示す．これ
ら光ファイバ３４及び導波路３２の接続は、従来と同様
にＣ Ｏ ２レーザを熱源として、両者の突き合わせ部
Ｂを加熱・融着することによりなされる．ここで、石英
系ガラス導波路３２は、コア３５の埋め込み構造となっ
ているため安定性等に優れ、良好な特性を有する導波路
素子として、光方向性結合器や光分岐器等に用いられる
ものである． しかし、本実施阿では、従来と異なり、石英系ガラス導
波路３２を単に矩形に形或するのみでなく、第１図に示
すようにガラス導波路３２の端面付近に光ファイバガイ
ド用消３３を設けている．第２図に、第１図のＡ−Ａ矢
視断面図を示す．上記光ファバイガイド用溝３３は、コ
ア３５と同軸的に作られていると共に、その中に単一モ
ード光ファイバ３４を挿入したとき、単一モード光ファ
イバ３４のコア３７と、石英系ガラス導波路３２のコア
３５とが一致するように作られている．また、従来と異
なる第２の点は、石英系ガラス導波ＮＩ３４に融着され
る単一モード光ファイバ３４において、そのコア３７を
純粋なＳ ｉ Ｏ ２ガラス、クラッド３６をフッ素（
Ｆ）が添加された石英系ガラスにより、それぞれ形成し
ていることにある．第３図に、この単一モード光ファイ
バ３４の屈折率分布を示す．屈折率差Δは０．２％コア
径は１０μｍである．この光ファイバ３４においては、
クラッド３６にフッ素（Ｆ）が添加され、その軟化温度
は約１３００゜Ｃとなっている．この温度は、石英系ガ
ラス導波路３２を形成しているガラスの軟化温度とほぼ
同じ値である．このように、フッ素（Ｆ）を添加したク
ラッドガラスとしては、ＦＳｉＯｚ系ガラス，Ｐ２０ｓ
ＦＳｆＯ２系ガラス，Ｐ２ ０Ｓ Ｂ２ ０Ｓ
ＦＳｉＯ２系ガラス，Ｐ２ ０Ｓ Ｂ２ ０ｓ
Ｓｉｆ２系ガラス等がある．このようなｍ遺をもつ単一
モード光ファイバ３４と石英系ガラス導波路３２とを融
着接続するには、まず、光ファバイ３４の端部を光ファ
イバガイド用溝３３に挿入し、互いに圧着する．その後
、Ｃ Ｏ ２レーザ光をガラス導波路３２の上面側より
約１００μｍ、この実施例では１５０μｍ程度のスポッ
トサイズで照射する．このとき、単一モード光ファイバ
３４のグラッドガラスにはフッ素が添加され、その軟化
温度は既に述べたようにガラス導波路３２用ガラスの軟
化温度とほぼ等しくなってる．このため、単一モード光
ファイバ３４のグラッド３６と石英系ガラス導波路３２
とがほぼ同時に軟化温度まで達し、均一にかつ互いに密
着して溶融し、敵着されることになる．なお、照射時間
やレーザバワー等の融着接続条件は従来と同じ値に設定
すればよい． 上記実施例の接続方法によって敵着した単一モード光フ
ァイバ３４と石英系ガラス導波８３２との間の、融着接
続損失について測定した結果は、従来技術とほぼ同じ０
．２ｄＢであった．また、融着した試料の強度を評価す
るため引張り試験を行った結果、試料数５０に対して平
均約６０００の引張り強度であった．従来技術における
引張り強度の平均値が１８０ｇであることを考えると、
ガラス導波路３２及び単一モード光ファイバ３４をそれ
ぞれ構戚するガラスの軟化温度をほぼ等しくすると、明
らかに、融着強度を大幅に増加できる． ［発明の効果］ 本発明によれば、融着用の光ファイバとして、クラッド
ガラスにフッ素を添加した光ファイバを用いたことによ
り、石英系ガラス導波路との間の軟化温度差を減少でき
、石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着強度を大幅
に増加できる．もって、接続部の長期信頼性が向上する
．
続方法に関するものである．［従来の技術］ 従来の石英系ガラス導波路と単一モード光ファイバとの
融着接続方法について、第４図に示す接続装置を参照し
て説明する． まず、石英系ガラス導波路素子ｌＯと単一モード光ファ
イバ５とを、結合損失が最小となるように突き合わせて
光軸調整を行う．この光軸調整では、手樽体レーザ１か
ら出射したレーザ光をレンズ３を介して、単一モード光
ファイバ５の一端に入射する．そして、微動台６．６を
用いて、石英系ガラス導波路素子１０から出射する光パ
ワーが最大となるように光パワメータｌ４の指示値を見
ながら調整する．次に、単一モード光ファイバ５の突き
合わせ端面を石英系ガラス導波路素子１０の端面に約５
μｍの圧着量で圧着する．その後、ＣＯ２レーザ８から
出射したレーザ光を、Ｚｎ−Ｓｅレンズ １１を用いて
集光したのち、石英系ガラス導波路１０と単一モード光
ファイバ５との突き合わせ部に照射して融着する，この
とき、ＣＯ．レーザ光の照射時間を約Ｉ Ｓｅｃ ，
Ｃｏｔレーザパワーを約１．２Ｗ，また接続部でのＣＯ
２レーザ光のスポットサイズを、約１５０μｍとしてい
る．なお、７、２は、それぞれミラー４．４と共にＣ
Ｏ ｔレーザビーム位置検出、単一モード光ファイバ５
と石英系ガラス導波路１ｏとの光軸調整に用いられるＨ
ｅ−Ｎｅレーザ、９はＣＯ２レーザ光の電力測定用のカ
ロリーメータ、１２．１３及び１５はそれぞれ石英系ガ
ラス樺波路１０から出射する光のモニタに用いられるテ
レビカメラ，モニター，ハーフミラーである． Ｃ発明が解決しようとする課Ｈ］ 上記従来技術では、それを実用化しようとすると、融着
強度を得るという点で次の欠点がある．すなわち、石英
系ガラス導波路は第５図に示すように、Ｓｉ基板２１上
に形威された熱酸化膜２２の上に略矩形形状のコア２３
が形成され、そのコア２３の周囲がクラッド２４によっ
て埋め込まれた構造となっている．そのため、ｓＩ基板
２ｌの融点１４１４℃よりも低温でコア２３及びクラッ
ド２４を形成することが必要となり、コア２３，クラッ
ド２４にはＰ２ＯＳ ．Ｂｚ Ｏｓを添加した低融点ガ
ラス（軟化温度１３００℃〉が用いられてぃる．そこで
、このような＃Ｉ造のガラス導波路とクラッドが純粋な
Ｓ ｉ Ｏ ２ガラス（軟化温度１５００℃）より戒る
通常の単一モード光ファイバと融着すると、これらのガ
ラスの軟化温度の違いにより融着強度が低くなり、実用
化が困難となってしまう．本発明の目的は、前記した従
来技術の欠点を解消し、融着強度を大幅に増加させるこ
とができる新規な融着接続方法を提供することにある．
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、石英系ガラス導波
路と光ファイバとを結合損失が最小となるように突き合
わせて圧着した後、集光されたＣｏ２レーザ光を上記突
き合わせ部に照射し、加熱する融着接続方法において、
融着される上記光ファイバとして、クラッドガラスがＦ
を添加した石英系ガラスからなる光ファイバを用いたも
のである． ［作用］ 光ファイバのグラッドガラスにＦを添加すると、その軟
化温度は、石英系ガラス導波路を形成するガラスの軟化
温度にほぼ等しくなる．そのため、このグラッドガラス
にＦを添加した光ファイバと石英系ガラス導波路とを突
き合わせ、圧着した後、ＣＯ２レーザ光を照射すると、
これらの突き合わせ部では、導波路用のガラスと光ファ
イバのグラッドガラスとがほぼ同時に軟化温度まで加熱
され、均一に溶融されることになる．したがって、光フ
ァイバとガラス導波路とは、飛躍的に増大された融着強
度をもって接続される． ［実施例］ 以下に、本発明の一実膝例を添付図面に従って説明する
． 第１図に、一実施例にかかる接続方法によって得られた
、単一モード光ファイバ３４とＳｉ基板３ｌ上に形成さ
れた石英系ガラス導波路３２との接続状態を示す．これ
ら光ファイバ３４及び導波路３２の接続は、従来と同様
にＣ Ｏ ２レーザを熱源として、両者の突き合わせ部
Ｂを加熱・融着することによりなされる．ここで、石英
系ガラス導波路３２は、コア３５の埋め込み構造となっ
ているため安定性等に優れ、良好な特性を有する導波路
素子として、光方向性結合器や光分岐器等に用いられる
ものである． しかし、本実施阿では、従来と異なり、石英系ガラス導
波路３２を単に矩形に形或するのみでなく、第１図に示
すようにガラス導波路３２の端面付近に光ファイバガイ
ド用消３３を設けている．第２図に、第１図のＡ−Ａ矢
視断面図を示す．上記光ファバイガイド用溝３３は、コ
ア３５と同軸的に作られていると共に、その中に単一モ
ード光ファイバ３４を挿入したとき、単一モード光ファ
イバ３４のコア３７と、石英系ガラス導波路３２のコア
３５とが一致するように作られている．また、従来と異
なる第２の点は、石英系ガラス導波ＮＩ３４に融着され
る単一モード光ファイバ３４において、そのコア３７を
純粋なＳ ｉ Ｏ ２ガラス、クラッド３６をフッ素（
Ｆ）が添加された石英系ガラスにより、それぞれ形成し
ていることにある．第３図に、この単一モード光ファイ
バ３４の屈折率分布を示す．屈折率差Δは０．２％コア
径は１０μｍである．この光ファイバ３４においては、
クラッド３６にフッ素（Ｆ）が添加され、その軟化温度
は約１３００゜Ｃとなっている．この温度は、石英系ガ
ラス導波路３２を形成しているガラスの軟化温度とほぼ
同じ値である．このように、フッ素（Ｆ）を添加したク
ラッドガラスとしては、ＦＳｉＯｚ系ガラス，Ｐ２０ｓ
ＦＳｆＯ２系ガラス，Ｐ２ ０Ｓ Ｂ２ ０Ｓ
ＦＳｉＯ２系ガラス，Ｐ２ ０Ｓ Ｂ２ ０ｓ
Ｓｉｆ２系ガラス等がある．このようなｍ遺をもつ単一
モード光ファイバ３４と石英系ガラス導波路３２とを融
着接続するには、まず、光ファバイ３４の端部を光ファ
イバガイド用溝３３に挿入し、互いに圧着する．その後
、Ｃ Ｏ ２レーザ光をガラス導波路３２の上面側より
約１００μｍ、この実施例では１５０μｍ程度のスポッ
トサイズで照射する．このとき、単一モード光ファイバ
３４のグラッドガラスにはフッ素が添加され、その軟化
温度は既に述べたようにガラス導波路３２用ガラスの軟
化温度とほぼ等しくなってる．このため、単一モード光
ファイバ３４のグラッド３６と石英系ガラス導波路３２
とがほぼ同時に軟化温度まで達し、均一にかつ互いに密
着して溶融し、敵着されることになる．なお、照射時間
やレーザバワー等の融着接続条件は従来と同じ値に設定
すればよい． 上記実施例の接続方法によって敵着した単一モード光フ
ァイバ３４と石英系ガラス導波８３２との間の、融着接
続損失について測定した結果は、従来技術とほぼ同じ０
．２ｄＢであった．また、融着した試料の強度を評価す
るため引張り試験を行った結果、試料数５０に対して平
均約６０００の引張り強度であった．従来技術における
引張り強度の平均値が１８０ｇであることを考えると、
ガラス導波路３２及び単一モード光ファイバ３４をそれ
ぞれ構戚するガラスの軟化温度をほぼ等しくすると、明
らかに、融着強度を大幅に増加できる． ［発明の効果］ 本発明によれば、融着用の光ファイバとして、クラッド
ガラスにフッ素を添加した光ファイバを用いたことによ
り、石英系ガラス導波路との間の軟化温度差を減少でき
、石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着強度を大幅
に増加できる．もって、接続部の長期信頼性が向上する
．
第１図は本発明の一実施例にかかる融着接続方法を適用
して得た石英系ガラス導波路素子と単一モード光ファイ
バとの接続部を示す斜視図、第２図は第ｌ図のＡ−Ａ矢
視拡大断面図、第３図は本発明の一実施例の融着接続方
法に用いられる単一モード光ファイバの屈折率分布図、
第４図は石英系ガラス導波路と単一モード光ファイバと
の融着接続装置を示す概略構成図、第５図は石英系ガラ
ス導波路素子の断面構造図である，
して得た石英系ガラス導波路素子と単一モード光ファイ
バとの接続部を示す斜視図、第２図は第ｌ図のＡ−Ａ矢
視拡大断面図、第３図は本発明の一実施例の融着接続方
法に用いられる単一モード光ファイバの屈折率分布図、
第４図は石英系ガラス導波路と単一モード光ファイバと
の融着接続装置を示す概略構成図、第５図は石英系ガラ
ス導波路素子の断面構造図である，
Claims (1)
- １、石英系ガラス導波路と光ファイバとを結合損失が最
小となるように突き合わせて圧着した後、集光されたＣ
Ｏ＿２レーザ光を上記突き合わせ部に照射し、加熱する
融着接続方法において、融着される上記光ファイバとし
て、クラッドガラスがＦを添加した石英系ガラスからな
る光ファイバを用いたことを特徴とする石英系ガラス導
波路と光ファイバとの融着接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299693A JP2902426B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299693A JP2902426B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160406A true JPH03160406A (ja) | 1991-07-10 |
| JP2902426B2 JP2902426B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=17875826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1299693A Expired - Lifetime JP2902426B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902426B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05341151A (ja) * | 1992-06-09 | 1993-12-24 | Hitachi Cable Ltd | 光学部品と光ファイバとの接続方法 |
| WO2021124302A1 (en) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | Soreq Nuclear Research Center | Optical fibers fusion-splicing to waveguides |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5646205A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-27 | Fujitsu Ltd | Optical fiber coupler and its manufacture |
| JPS59189308A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバと光導波路との接続方法 |
| JPS6017406A (ja) * | 1983-07-11 | 1985-01-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路と光フアイバとの結合方法 |
| JPS6391608A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-22 | Fujitsu Ltd | 光導波路と光フアイバの接続方法 |
-
1989
- 1989-11-20 JP JP1299693A patent/JP2902426B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5646205A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-27 | Fujitsu Ltd | Optical fiber coupler and its manufacture |
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Cited By (2)
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| JPH05341151A (ja) * | 1992-06-09 | 1993-12-24 | Hitachi Cable Ltd | 光学部品と光ファイバとの接続方法 |
| WO2021124302A1 (en) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | Soreq Nuclear Research Center | Optical fibers fusion-splicing to waveguides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2902426B2 (ja) | 1999-06-07 |
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