JPH03189607A - ファイバ形光学結合器の製造法 - 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、光半導体素子と光ファイバを光学結合するフ
ァイバ型光学結合器を製造する方法に関し、この光学結
合器は光半導体モジュールを構成することができるもの
である。

〈従来の技術〉 従来、ファイバ端面に先球レンズを製作する方法として
は、電気アークでファイバの先端を溶融して表面張力で
球状に加工するアーク溶融法や、機械研磨で球面加工す
る研磨法等゛が知られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記アーク溶融法の場合、表面張力を利
用してファイバ先端を球面形状とするので、任意の球面
形状が得にくく、製作に熟練を要していた。

他方、上記研磨法では、ファイバの外径が一般には１２
５μｍと細いため、レンズ中心の精度及びその再現性が
低いという問題があった。

ここで、レンズ中心のズレは単一の光ファイバの場合に
は、結合する光素子との光軸合わせを最適化することに
より、それ程大きな問題とはならない。

ところが、光ファイバと光素子との距離が大きい場合に
上記研磨法を採用すると、光軸補正量が長くなる問題が
ある。特に、光集積回路との結合の場合、ファイバ間隔
が狭いため大きな問題である。しかも、光集積回路との
結合のためには、ファイバを予めアレイ状に整列させて
一括して先球加工できると効率がよいが、研磨法では不
可能である。

本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、
ファイバ先端に偏心なく先球レンズを結合してファイバ
形光学結合器を再現性良く製造することのできる方法を
提供することを目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 斯かる目的を解決する本発明の構成は単一モード光ファ
イバの先端にグレーテッドインデックス形光ファイバを
融着又は接着により接続した後、当該グレーテッドイン
デックス形光ファイバを所定の長さに切断し、その切断
端面を化学的選択エツチング法により先球加工すること
を特徴とする。

〈作用〉 本発明で使用する化学的選択エツチング法は、光ファイ
バのコアの屈折率分布に比例した形状に加工することが
できる方法である。即ち、コアには屈折率制御用ドーパ
ントが添加されて、その添加量が多いほど屈折率が高く
なっている。

化学的選択エツチング法は屈折率制御用ドーパントの濃
度が高い部分はど浸食しにくいので、屈折率の低い部分
はど浸食されやすくなる。

従って、化学的選択エツチング法で先球加工すると、中
央はど屈折率の高いグレーテッドインデックス形光ファ
イバの切断端面はほぼ球面状の凸レンズに加工されるこ
とになる。しかも、従来の技術に比べ、先球レンズの中
心はファイバの中心に高い精度で一致し易く、更に、先
球レンズの曲率は、エツチング時間により制御可能であ
り再現性が高い。また、−括処理が可能であるので、−
本当たりの加工コストが低く、予めアレイ状に配列され
たファイバの加工も容易である。

〈実施例〉 以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳
細に説明する。

第１図は本発明の一実施例にかかるファイバ形光学結合
器の製造法の説明図である。同図に示すように、単一モ
ード光ファイバ４の先端には融着部６を介してグレーテ
ッドインデックス形光ファイバ（以下、Ｇｌファイバと
略称する）３が結合されている。単一モード光ファイバ
４のコア径は１０μｍであるのに対し、多モードファイ
バであるＧｌファイバ３のコア径は５０μｍである。

Ｇｌファイバ３は長さが約１Ｍの所で切断され、その切
断端面が緩衝フッ酸液を用いた化学的選択エツチング法
により先球加工されている。

このエツチング法により、ＧＩファイバ３の切断端面は
、コアの屈折率分布に比例した形状に加工されるので、
はぼ球状の凸レンズである先球レンズ５に加工されてい
る。エツチングの条件は特に限定するものでは無いが、
例えば、濃度は５０９６の緩衝フッ酸液と４０％のフッ
化アンモニウムとをｌ：１０の割合で混合した程度、温
度は室温程度、エツチング時間は４時間程度とすると良
い。エツチング時間は温度を高めることで短縮すること
が可能である。緩衝フッ酸はコアの屈折率制御用ドーパ
ントとしてゲルマニウム、ボロン等が使用される場合に
好適である。

化学的選択エツチング法により加工された先球レンズ５
を、１．３μｍ帯のＢＨ形半導体レーザ素子１に間隙を
介して結合したところ、その間隙が３０μｍの点で結合
効率−４ｄＢが得られた。

これに対し、通常の単一モードファイバを直接先球加工
したものは、間隙１５μｍで結合効率−４ｄＢが得られ
たが、間隙を２０μｍ以上とすると、結合効率は急激に
低下した。このように、本実施例では、結合効率が多少
劣るものの、間隙が約２倍とれるので、光軸合わせが楽
であり、ファイバ先端からレーザ素子１への反射戻り光
も低減されることが実験的に確認された。尚、図中、２
はヒートシンクである。

上述したように本発実施例で製造されるファイバ形光学
結合器は、単一モードファイバ４を伝搬してきた光ビー
ムを、多モードファイバであるＧｌファイバ３内に広げ
てから、先球レンズ５で絞り込むため、゛単に単一モー
ドファイバの先端に先球レンズを設けたものよりも、フ
ァイバ３，４と半導体レーザ素子１との間隔を大きくす
ることができる。これによって、ファイバ端面からの反
射戻り光を低減することができるだけでなく、半導体レ
ーザ素子１との光軸合わせの際に、ファイバ端面を半導
体レーザ素子ｌにぶつけてこの素子ｌを損傷させること
もない。また、本発明により製造されるファイバ形光学
結合器は、外径が光ファイバと同径であり、極めて細い
ので、複数の光入出力ポートを要するものとの結合に有
利である。

同様のファイバ形光結合素子を何本か製作したが、すべ
てほぼ等しい結合効率が得られ、本発明の製造法が再現
性に優れていることが確かめられた。また、エツチング
時間を減らして、曲率を大きめに選ぶことにより、結合
効率を犠牲にして光軸のズレに対する許容度を拡大した
結合器も容易に製造することができた。

つぎに、本発明の第２の実施例について、第２図を参照
して説明する。本実施例では複数の光ファイバと光半導
体素子とを結合するものである。即ち、ヒートシンク２
上には２連の半導体レーザアレイ素子７を設置する一方
、ファイバホルダ８には、このレーザアレイ７の発光間
隔に合わせて溝を切り、それらの溝に２本の単一モード
ファイバ４う挿入し、押さえ板９で押さえ付けて接着剤
等で固定した。更に、これらの単一モードファイバ４に
、多心テープファイバ用融着器を使用して２本のＧＩフ
ァイバ３を融着し、同じくテープファイバ用カッタで一
定長さで切断した。それらの切断端面を、そのまま緩衝
フッ酸液に浸漬して、化学的選択エツチング法により先
球加工した。

本実施例によれば、ファイバの先端突き出し量を等しく
できるので、形状の再現性が高く、２本の光ファイバの
結合効率も揃えられる。また、前述した第１の実施例と
同様に、結合効率を犠牲にして、光軸ズレの許容性を高
めるようにしてもよい。

尚、上記実施例では、緩衝フッ酸液を用いて化学的選択
エツチング法を行っていたが、これに限るものではなく
、その他のフッ酸系のエッチャントを用いて化学的選択
エツチング法を行ってもよい。

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本製造
法では、化学的選択エツチング法を採用するので、精度
の良いファイバ結合器を再現性良く、−括して大量生産
することができる。

このため、半導体光回路モジュールの経済性を改善する
ことができる。更に、光集積回路用にアレイ化すること
も容易であるので、発展性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例にかかるファイバ型光結
合器の製造法の説明図、第２図は本発明の第２の実施例
にかかるファイバ型光結合器の製造法の説明図である。 図面中、 ｌは半導体レーザ素子、 ２はヒートシンク、 ３はＧｌファイバ ４ま単一モードファイバ ５は先球レンズ、 ６よファイバ融着部、 ７ま２連の半導体レーザアレイ素子、 ８よファイバホルダ、 ９ま押さえ板である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単一モード光ファイバの先端にグレーテッドインデック
   ス形光ファイバを融着又は接着により接続した後、当該
   グレーテッドインデックス形光ファイバを所定の長さに
   切断し、その切断端面を化学的選択エッチング法により
   先球加工することを特徴とするファイバ形光学結合器の
   製造法。