JPH04130406A - 導波路型光デバイス - Google Patents
導波路型光デバイスInfo
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- JPH04130406A JPH04130406A JP25321490A JP25321490A JPH04130406A JP H04130406 A JPH04130406 A JP H04130406A JP 25321490 A JP25321490 A JP 25321490A JP 25321490 A JP25321490 A JP 25321490A JP H04130406 A JPH04130406 A JP H04130406A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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、導波路型光デバイスに関し、特に、基板端面
に複数の入出力用光導波路を有する導波路基板とこれに
光学的に結合する光ファイバアレイを有する導波路型光
デバイスに関する。
に複数の入出力用光導波路を有する導波路基板とこれに
光学的に結合する光ファイバアレイを有する導波路型光
デバイスに関する。
導波路型光デバイスは、強誘電体や半導体材料から成る
基板中に、光を閉じ込めて導波させるための導波路とし
て屈折率の高い部分が形成されており、この導波路の上
部または近傍に電圧を印加するための電極が形成されて
いる。この電極に外部から電圧を印加することによって
基板中の導波路の屈折率を変化させ、光の位相や強度を
変調したり、あるいは光路を切り換えたりする。
基板中に、光を閉じ込めて導波させるための導波路とし
て屈折率の高い部分が形成されており、この導波路の上
部または近傍に電圧を印加するための電極が形成されて
いる。この電極に外部から電圧を印加することによって
基板中の導波路の屈折率を変化させ、光の位相や強度を
変調したり、あるいは光路を切り換えたりする。
こうした導波路型光デバイスの一例として強誘電体材料
の中で比較的高い電気光学効果を有するニオブ酸リチウ
ム基板(LiNb○3基板)を用いた光デバイスがある
。これは、基板にチタン膜(Ti膜)を成膜し、所望の
導波路ノ々ターンに1<ターニングした後、1000°
C前後の高温で数時間熱拡散して光導波路を形成し、こ
れに二酸化シリコンバッファ層(3102バッファ層)
全成膜し、その上面に金属膜により電極を形成し、これ
を機能素子とした光デバイスである。
の中で比較的高い電気光学効果を有するニオブ酸リチウ
ム基板(LiNb○3基板)を用いた光デバイスがある
。これは、基板にチタン膜(Ti膜)を成膜し、所望の
導波路ノ々ターンに1<ターニングした後、1000°
C前後の高温で数時間熱拡散して光導波路を形成し、こ
れに二酸化シリコンバッファ層(3102バッファ層)
全成膜し、その上面に金属膜により電極を形成し、これ
を機能素子とした光デバイスである。
こうして作製された光導波路素子はウエノへ−切断後、
端面研摩されチップ化され、さらに光導波路と光ファイ
バ間が光軸調整、固定された後、筐体に実装され、筐体
に設けられた信号端子と光導波路素子の電極パッド間が
ワイヤボンディングにより接続される。
端面研摩されチップ化され、さらに光導波路と光ファイ
バ間が光軸調整、固定された後、筐体に実装され、筐体
に設けられた信号端子と光導波路素子の電極パッド間が
ワイヤボンディングにより接続される。
この導波路型光デバイスは7スイツチング機能を基板上
に集積できることから、光交換ンステム用マトリクス光
スイッチや0TDR用の光路切換え用光スィッチとして
開発が進められている。こうした導波路型光デバイス、
特にスイッチは機能を集積化されるため複数の入出力光
導波路を端面に有する。導波路型光スイッチではこれら
の複数の光導波路に光コアイノ〈を光学的に結合させる
必要があり、すべての光導波路と損失を少なく結合させ
るためには光ファイバアレイの光ファイ/<の位置、特
に各光コアイノくが水平にかつ一定間隔で整列されてい
ることが重要となる。
に集積できることから、光交換ンステム用マトリクス光
スイッチや0TDR用の光路切換え用光スィッチとして
開発が進められている。こうした導波路型光デバイス、
特にスイッチは機能を集積化されるため複数の入出力光
導波路を端面に有する。導波路型光スイッチではこれら
の複数の光導波路に光コアイノ〈を光学的に結合させる
必要があり、すべての光導波路と損失を少なく結合させ
るためには光ファイバアレイの光ファイ/<の位置、特
に各光コアイノくが水平にかつ一定間隔で整列されてい
ることが重要となる。
従来、このような高精度で整列された光ファイバアレイ
を実現する方法として、第3図(A)および(B )
(E、J、 Murphy et、 al”Perm
anent^ttachment of Single
−mode Fiber A11ays t。
を実現する方法として、第3図(A)および(B )
(E、J、 Murphy et、 al”Perm
anent^ttachment of Single
−mode Fiber A11ays t。
Waveguides 、Jr、Lightwave
Tech、、LT−3,7959(1985) 、
参照)に示されるようIこ、光導波路の配列間隔と同じ
になるようにシリコン基板1をフォトリソグラフィー技
術を用G)でノくターニングし、水酸化カリウム等の溶
液でエツチングして基板lの表面にV溝2を形成する。
Tech、、LT−3,7959(1985) 、
参照)に示されるようIこ、光導波路の配列間隔と同じ
になるようにシリコン基板1をフォトリソグラフィー技
術を用G)でノくターニングし、水酸化カリウム等の溶
液でエツチングして基板lの表面にV溝2を形成する。
この後、2枚の基板1で光ファイバ3の光コアイノく素
線4を■溝2に挟み込み固着し、端面を研摩して光コア
イノく3を形成する方法がある。
線4を■溝2に挟み込み固着し、端面を研摩して光コア
イノく3を形成する方法がある。
また、第4図(A)および(B)(谷澤他:昭和62年
電子情報通信学会半導体・材料部門全国大会393「光
ファイバアレイ用溝加工に関する検討」参照)に示され
るように、シリコン基板をエツチングしてV溝を形成す
る代わり、ガラス等の基板5にグイシングツ−(カッチ
ングツ−)で一定間隔にしU溝6を形成し、ここに光コ
アイノく3の光ファイバ素線4を整列させる方法がある
。
電子情報通信学会半導体・材料部門全国大会393「光
ファイバアレイ用溝加工に関する検討」参照)に示され
るように、シリコン基板をエツチングしてV溝を形成す
る代わり、ガラス等の基板5にグイシングツ−(カッチ
ングツ−)で一定間隔にしU溝6を形成し、ここに光コ
アイノく3の光ファイバ素線4を整列させる方法がある
。
なお、基板5の上部には押え板7が配置されており、基
板5と押え板7とで光コアイノ<3の光ファイバ素線4
を挟み込み、接着剤8を介して固着している。
板5と押え板7とで光コアイノ<3の光ファイバ素線4
を挟み込み、接着剤8を介して固着している。
しかるに、従来のように、予め導波路基板の端面にある
光導波路と同一間隔のV溝2またはU溝6をもつ基板1
.5に光ファイバ3の光コアイノく素線4を配置し、挟
み込む方法では、■溝2またはU溝6と光ファイバ素線
4の間に比較的大きな接着層ができる。したがって、製
作時に泡を抱き込んだり、温度変化による接着剤8の収
縮で基板1.5と接着剤8あるいは光ファイ/イ素線4
の側面と接着剤8が剥がれ、その結果光コアイノく素線
4が基板1.5の端面から突き出したり、あるいはへこ
んだりして導波路基板との固着が不安定になっていた。
光導波路と同一間隔のV溝2またはU溝6をもつ基板1
.5に光ファイバ3の光コアイノく素線4を配置し、挟
み込む方法では、■溝2またはU溝6と光ファイバ素線
4の間に比較的大きな接着層ができる。したがって、製
作時に泡を抱き込んだり、温度変化による接着剤8の収
縮で基板1.5と接着剤8あるいは光ファイ/イ素線4
の側面と接着剤8が剥がれ、その結果光コアイノく素線
4が基板1.5の端面から突き出したり、あるいはへこ
んだりして導波路基板との固着が不安定になっていた。
また、2枚の基板1または基板5と押え板7とで光ファ
イバ素線4を挟み込んでいるため、それぞれの光ファイ
バ素線4の位置が上下に動きやすく、光導波路に対して
位置ずれを起こしやすい。さらに、基板1.5のV溝2
またはU溝6に光ファイバ素線4を整列させ挟み込んで
固着するため作業性が悪い等の欠点があった。
イバ素線4を挟み込んでいるため、それぞれの光ファイ
バ素線4の位置が上下に動きやすく、光導波路に対して
位置ずれを起こしやすい。さらに、基板1.5のV溝2
またはU溝6に光ファイバ素線4を整列させ挟み込んで
固着するため作業性が悪い等の欠点があった。
本発明の目的は上述した欠点に鑑みなされたもので、光
軸固定部の高信頼化が実現できる導波路型光デバイスを
提供するにある。
軸固定部の高信頼化が実現できる導波路型光デバイスを
提供するにある。
この目的を達成するために、本発明に係る導波路型光デ
バイスは、複数の光導波路が形成され、端面には複数の
入出力チャネルを有する導波路基板と、この導波路基板
中の光導波路と同数の光ファイバが整列された光ファイ
バアレイとから成り、導波路基板の端面で光導波路と光
ファイバが光学的に結合する導波路型光デバイスにおい
て、導波路基板の端面にある光導波路の間隔と同一の間
隔でかつ光ファイバ素線の外径よりわずかに大きい内径
の穴を有する平板を光ファイバアレイの先端に設け、光
ファイバアレイ先端の光ファイバ素線をこの平板の穴に
挿入整列させ、この平板と導波路基板の端面を突き合わ
せ、光導波路と光ファイバを光学的に結合し固着した構
成としたものである。
バイスは、複数の光導波路が形成され、端面には複数の
入出力チャネルを有する導波路基板と、この導波路基板
中の光導波路と同数の光ファイバが整列された光ファイ
バアレイとから成り、導波路基板の端面で光導波路と光
ファイバが光学的に結合する導波路型光デバイスにおい
て、導波路基板の端面にある光導波路の間隔と同一の間
隔でかつ光ファイバ素線の外径よりわずかに大きい内径
の穴を有する平板を光ファイバアレイの先端に設け、光
ファイバアレイ先端の光ファイバ素線をこの平板の穴に
挿入整列させ、この平板と導波路基板の端面を突き合わ
せ、光導波路と光ファイバを光学的に結合し固着した構
成としたものである。
上述した構造とすることにより、光ファイバ素線を溝に
嵌め込んで別の基板で挟み込むのではなく、車に各党フ
ァイバを平板の穴に挿入するだけでよいので、大幅に作
業性、生産性が向上される。
嵌め込んで別の基板で挟み込むのではなく、車に各党フ
ァイバを平板の穴に挿入するだけでよいので、大幅に作
業性、生産性が向上される。
また、この穴径を光ファイバ素線の外径よりわずかに大
きいようにしているので、接着層がV溝またはU溝を用
いた時より著しく少なくなり、また接着層も均一になる
。さらに、光ファイバ先端面も単一の平板になるので、
光ファイバアレイと導波路端面の光軸結合、固着部を安
定化させることができる。
きいようにしているので、接着層がV溝またはU溝を用
いた時より著しく少なくなり、また接着層も均一になる
。さらに、光ファイバ先端面も単一の平板になるので、
光ファイバアレイと導波路端面の光軸結合、固着部を安
定化させることができる。
次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図(Δ)は本発明の一実施例に右ける導波路型光デ
バイスの光導波路と光ファイバ結合部を示す平面図、同
図(B)はこの導波路型光デバイスの側断面図、第2図
は第1図で示した導波路型光デバイスに用いられる光フ
ァイバアレイの斜視図をそれぞれ示したものである。
バイスの光導波路と光ファイバ結合部を示す平面図、同
図(B)はこの導波路型光デバイスの側断面図、第2図
は第1図で示した導波路型光デバイスに用いられる光フ
ァイバアレイの斜視図をそれぞれ示したものである。
本実施例で述べる導波路型光デバイスは光交換システム
で用いられる8X8光マトリクススイツチであり、8本
の光ファイバ間の光信号を任意の光ファイバどうしで切
り換える機能を有する。導波路基板10上にはスイッチ
素子が集積化されており、入出力端面にはそれぞれ8本
の光導波路11があり、それぞれの光導波路11に光フ
ァイバアレイ12の光ファイバ素線13が光学的に結合
されている。
で用いられる8X8光マトリクススイツチであり、8本
の光ファイバ間の光信号を任意の光ファイバどうしで切
り換える機能を有する。導波路基板10上にはスイッチ
素子が集積化されており、入出力端面にはそれぞれ8本
の光導波路11があり、それぞれの光導波路11に光フ
ァイバアレイ12の光ファイバ素線13が光学的に結合
されている。
ここで、光スィッチの機能をもつ導波路基板10はLi
NbQ3であり、方向性結合型スイッチを基本としたこ
れらが集積化されたマトリクススイッチが上述したと同
様の方法で形成されている。
NbQ3であり、方向性結合型スイッチを基本としたこ
れらが集積化されたマトリクススイッチが上述したと同
様の方法で形成されている。
こうして作製された導波路基板10は所望の形状に切断
され光導波路11が形成された面の両端部には導波路基
板10と同じ材料から成る上ヤトイ14が、また導波路
基板lOの底面には保持ガラス15がそれぞれ固着され
ている。この導波路基板lOは前記固着の後、端面が研
摩されている。
され光導波路11が形成された面の両端部には導波路基
板10と同じ材料から成る上ヤトイ14が、また導波路
基板lOの底面には保持ガラス15がそれぞれ固着され
ている。この導波路基板lOは前記固着の後、端面が研
摩されている。
この導波路基板10の光導波路11と光ファイバアレイ
12の光ファイバ素線13が光学的に結合するよう光軸
調整された後、導波路基板10の端面と光ファイバアレ
イ12の端面が突き合わされて固着されている。
12の光ファイバ素線13が光学的に結合するよう光軸
調整された後、導波路基板10の端面と光ファイバアレ
イ12の端面が突き合わされて固着されている。
一方、光ファイバアレイ12の8本の光ファイバ芯線1
6は光ファイバ素線13がむき出され、光ファイバ素線
13の先端部分の一定の長さだけ残して光ファイバガイ
ド17に整列され、上部を押え板18で押さえた後、接
着剤で固定されている。また、平板ガラス19には光フ
ァイバ素線13の外径125μmよりわずかに大きい1
27μmの内径の穴20が導波路基板10の端面での光
導波路11と同じ間隔で形成されており、光ファイバガ
イド17から先端に突き出た8本の光ファイバ素線13
は、それぞれ対応する平板ガラス19の穴20に挿入、
固着されている。固着後、光ファイバアレイ12の先端
端面は研摩されている。
6は光ファイバ素線13がむき出され、光ファイバ素線
13の先端部分の一定の長さだけ残して光ファイバガイ
ド17に整列され、上部を押え板18で押さえた後、接
着剤で固定されている。また、平板ガラス19には光フ
ァイバ素線13の外径125μmよりわずかに大きい1
27μmの内径の穴20が導波路基板10の端面での光
導波路11と同じ間隔で形成されており、光ファイバガ
イド17から先端に突き出た8本の光ファイバ素線13
は、それぞれ対応する平板ガラス19の穴20に挿入、
固着されている。固着後、光ファイバアレイ12の先端
端面は研摩されている。
ここで、光ファイバアレイ12の先端に設けられる平板
ガラス19は多穴20の間隔、内径の精度が光導波路1
1と光ファイバ素線13の位蓋決め精度に関係するため
、極めて重要となる。本実施例で用いた光ファイバアレ
イ12ではこの高精度な穴20を実現するため、厚さ2
Illfl+の溶融性のあるガラス基板に予め所望の穴
径127μm、穴ピッチ250μmのパターンにフォト
リングラフィ技術を用いてパターニングし、ガラスをエ
ツチングして穴を貫通させ、所望の大きさに切断して光
ファイバアレイ12の先端の平板ガラス19を作製した
。
ガラス19は多穴20の間隔、内径の精度が光導波路1
1と光ファイバ素線13の位蓋決め精度に関係するため
、極めて重要となる。本実施例で用いた光ファイバアレ
イ12ではこの高精度な穴20を実現するため、厚さ2
Illfl+の溶融性のあるガラス基板に予め所望の穴
径127μm、穴ピッチ250μmのパターンにフォト
リングラフィ技術を用いてパターニングし、ガラスをエ
ツチングして穴を貫通させ、所望の大きさに切断して光
ファイバアレイ12の先端の平板ガラス19を作製した
。
この方法を用いると穴20の穴径精度は127μm±1
μm、穴ピッチは250μm±1μmを得ることができ
る。この平板ガラス19の作製はフォ) IJソグラフ
ィの技術を用いるため、従来例で述べたグイシングツ−
を用いてU溝を作製する方法に比べ光フ・アイμを配列
したときの精度や量産性の面で格段に優れている。また
、従来例で述べたシリコン基板をエツチングする方法と
比較しても、基板が安価であることや光ファイバアレイ
を作製する際の作業性や量産性の面で、また、光ファイ
バ素線周囲の接着剤が均一でかつ薄くできることから光
ファイバの固着部が安定になり、信頼性の面でも大幅に
優れている。
μm、穴ピッチは250μm±1μmを得ることができ
る。この平板ガラス19の作製はフォ) IJソグラフ
ィの技術を用いるため、従来例で述べたグイシングツ−
を用いてU溝を作製する方法に比べ光フ・アイμを配列
したときの精度や量産性の面で格段に優れている。また
、従来例で述べたシリコン基板をエツチングする方法と
比較しても、基板が安価であることや光ファイバアレイ
を作製する際の作業性や量産性の面で、また、光ファイ
バ素線周囲の接着剤が均一でかつ薄くできることから光
ファイバの固着部が安定になり、信頼性の面でも大幅に
優れている。
以上説明したように本発明に係る導波路型光デバイスに
よれば、シリコン基板等に溝を設け、光ファイバを挟み
込む従来の方法に比べ、導波路基板端面に結合する光フ
ァイバアレイを安価でかつ作業性よく生産でき、しかも
光ファイバを固定する接着剤の接着層を少なくかつ均一
にでき、光ファイバアレイ先端も1枚の平板となるので
、導波路基板端面との固着部の安定化が図れる。これに
より、光マトリクススイッチ等の集積化された導波路型
光デバイスの光軸固定部の高信頼化が実現できるという
優れた効果を奏する。
よれば、シリコン基板等に溝を設け、光ファイバを挟み
込む従来の方法に比べ、導波路基板端面に結合する光フ
ァイバアレイを安価でかつ作業性よく生産でき、しかも
光ファイバを固定する接着剤の接着層を少なくかつ均一
にでき、光ファイバアレイ先端も1枚の平板となるので
、導波路基板端面との固着部の安定化が図れる。これに
より、光マトリクススイッチ等の集積化された導波路型
光デバイスの光軸固定部の高信頼化が実現できるという
優れた効果を奏する。
第1図(A>は本発明の一実施例における導波路型光デ
バイスの光導波路と光ファイバ結合部を示す平面図、同
図(B)はこの導波路型光デバイスの側断面図、第2図
は第1図で示した導波路型光デバイスに用いられる光フ
ァイバアレイの斜視図、第3図(A)は従来のシリコン
基板を用いた光ファイバアレイの斜視図、同図(B)は
同図(A)のA部詳細図、第4図(A>はU溝付ガラス
基板を用いた光ファイバアレイの斜視図、同図(B)は
同図(A)のB部詳細図である。 10・・・・・・導波路基板、11・・・・・・光導波
路、12・・・・・・光ファイバアレイ、 13・・・・・・光ファイバ素線、 19・・・・・・平板ガラス、20・・・・・・穴。 出 願 人 日本電気株式会社 代 理 人 弁理士 山内梅雄 第1 図 第2図 第3図 第4図
バイスの光導波路と光ファイバ結合部を示す平面図、同
図(B)はこの導波路型光デバイスの側断面図、第2図
は第1図で示した導波路型光デバイスに用いられる光フ
ァイバアレイの斜視図、第3図(A)は従来のシリコン
基板を用いた光ファイバアレイの斜視図、同図(B)は
同図(A)のA部詳細図、第4図(A>はU溝付ガラス
基板を用いた光ファイバアレイの斜視図、同図(B)は
同図(A)のB部詳細図である。 10・・・・・・導波路基板、11・・・・・・光導波
路、12・・・・・・光ファイバアレイ、 13・・・・・・光ファイバ素線、 19・・・・・・平板ガラス、20・・・・・・穴。 出 願 人 日本電気株式会社 代 理 人 弁理士 山内梅雄 第1 図 第2図 第3図 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、複数の光導波路が形成され、端面には複数の入出力
チャネルを有する導波路基板と、この導波路基板中の光
導波路と同数の光ファイバが整列された光ファイバアレ
イとから成り、前記導波路基板の端面で光導波路と光フ
ァイバが光学的に結合する導波路型光デバイスにおいて
、 前記導波路基板の端面にある光導波路の間隔と同一の間
隔でかつ前記光ファイバ素線の外径よりわずかに大きい
内径の穴を有する平板を前記光ファイバアレイの先端に
設け、前記光ファイバアレイ先端の光ファイバ素線をこ
の平板の穴に挿入整列させ、この平板と導波路基板の端
面を突き合わせ、光導波路と光ファイバを光学的に結合
し固着したことを特徴とする導波路型光デバイス。 2、光ファイバの端面は研摩され、この光ファイバの先
端研摩面と導波路基板の光導波路を光学的に結合し固着
したことを特徴とする請求項1記載の導波路型光デバイ
ス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25321490A JPH04130406A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 導波路型光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25321490A JPH04130406A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 導波路型光デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04130406A true JPH04130406A (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=17248149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25321490A Pending JPH04130406A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 導波路型光デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04130406A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01183604A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-21 | Nec Corp | 光ファイバアレイおよびその製造方法 |
JPH0293505A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Hitachi Ltd | 光フアイバガイド |
JPH02253206A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路部品 |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP25321490A patent/JPH04130406A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01183604A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-21 | Nec Corp | 光ファイバアレイおよびその製造方法 |
JPH0293505A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Hitachi Ltd | 光フアイバガイド |
JPH02253206A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路部品 |
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