JPH04181903A - 光導波路型カプラー - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光ファイバを使用した通信システムにおいて
、局内、線路及び端末等に設置され多数本の光ファイバ
の信号を一括して分岐結合する光導波路型カプラーに関
する。

［従来の技術］ ２つの信号光を分岐及び結合する場合には、２×２カプ
ラーが使用されている。

第２図は従来の２×２カプラーを示す斜視図である。な
お、この２×２カプラーは光ファイバにより構成された
光フアイバカプラーである。

この光フアイバカプラーにおいては、１個の分岐結合部
１０に対して１対の入力用光ファイバ１１及び１対の出
力用光ファイバ１１が設けられている。そして、１対の
入力用光ファイバ１１から夫々入力された２つの信号光
は、分岐結合部１０において合波及び分岐されて、１対
の出力用ファイバ１１から出力される。複数本のファイ
バ１１の分岐結合を行なう場合は、第２図に示すように
、この２×２光フアイバカプラーを複数個並列に配置し
て使用する。

また、他の２×２カプラーとして、基板に所定の形状で
２本の導波路を形成し、この導波路により分岐結合部を
構成した基板導波路型カプラーもある。この基板導波路
型カプラーの場合は、基板の中央部に２本の導波路が相
互に近接して形成された分岐結合部が設けられており、
基板の端面にはこの分岐結合部に連絡した導波路の端部
が配置されている。この基板導波路型カプラーにおいて
は、信号光を入出力するための光ファイバは、直接又は
コネクタを介して基板に接続される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のカプラーには以下に示す問題点が
ある。

光フアイバカプラーの場合は、信号の分岐比及び波長の
均−性等は良好であるものの、複数の信号光を一括して
分岐結合しようとすると、形状が大きくなるという欠点
がある。また、基板導波路型カプラーの場合は、分岐結
合部の形状、大きさ及び分岐特性は十分であるものの、
この分岐結合部を基板の幅方向に並列に集積化しようと
すると、同一平面上で導波路が交差する。このため、交
差部において光が散乱し、漏話の虞れが発生すると共に
、伝送損失が大きくなるという不都合が発生する。特に
、導波路の交差角を小さ（すると、導波路基板が大型化
してしまうと共に、導波路間の結合が強くなり、損失及
び漏話が大きくなる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
小型で且つ伝送損失が小さい光導波路型カプラーを提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る光導波路型カプラーは、所定のパターンの
光導波路をこの光導波路面に実質的に垂直の方向に複数
個配置して構成され、各光導波路はコネクタに固定され
た複数個の光ファイバに夫々光連結されると共に、隣接
する各光導波路は光結合部を構成していることを特徴と
する。

［作用コ 本発明においては、光導波路がこの光導波路面に実質的
に垂直方向に配列されており、隣接する各光導波路は光
結合部を構成している。そして、コネクタに固定された
光ファイバを介して光導波路に入力された光は前記光結
合部を介して他の光導波路に移る。この場合に、本発明
に係る光導波路型カプラーは、光導波路がこの光導波路
面に実質的に垂直方向に集積化されるため、小型化が可
能である。また、光導波路同士が同一平面上で交差する
ことを回避できるため、伝送損失が小さい。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の実施例に係る光導波路型カプラーを示
す模式的斜視図である。但し、説明を容易にするために
、ホルダ３の上部部材は図示していない。

基板ホルダ３には高さ方向に４枚の基板１が相互に一定
の間隔で離隔して搭載されている。各基板１にはいずれ
も２本の導波路２が形成されており、これらの導波路２
により分岐結合部が構成されている。

この基板１に設けられた導波路２は、コネクタ５に固定
された光ファイバ６に光学的に連結されるようになって
いる。コネクタ５には４本の光ファイバ６が高さ方向に
配列して設けられており、このコネクタ５が基板２の光
入力側端部及び光出力側端部に夫々２個づつ配設される
。なお、基板ホルダ３の上部部材及び下部部材３ａには
孔４が設けられており、各コネクタ５の上部及び下部に
は嵌合ピン７（上部側のピンは図示せず）が設けられて
いる。そして、このビン７を基板ホルダ３の上部部材及
び下部部材３ａの孔４に嵌合することにより、光ファイ
バ６と導波路２とが正確に光連結されるようになってい
る。

導波路２は火炎気相堆積法、減圧ＣＶＤ法及びプラズマ
ＣＶＤ法等の気相成長法並びにガラスのイオン交換法等
により形成することができる。気相成長法により導波路
を形成する場合は、金属シリコン又は石英等からなる基
板を使用する。そして、この基板上にＳ　ｆｏ２　Ｇｅ
Ｏ２／Ｓ　ｉｏ２．５ｉＯ２−Ｐ２０ａ／ＳｉＯ２，５
ｉＯ２−８ｉ３Ｎ４　／Ｓ　ｉｏ２等の石英系ガラスを
形成する。一方、イオン交換法により導波路を形成する
場合は、光学ガラス基板を使用して、この基板中のＮａ
をＡｇイオンに交換する等の方法を施し、基板の屈折率
を選択的に向上させる。なお、ガラス基板の屈折率は、
導波路部分で約０．３乃至０．７％である。また、導波
路２の屈曲径は、屈折率差にもよるが、２０乃至４０ｍ
ｍとする。

−殻内に、基板に設けられた導波路をコネクタを介して
光ファイバに接続する場合は、基板及びコネクタのいず
れか一方に嵌合ピンを配設し、他方にピンが嵌合する孔
を設けて、常に両者が正確な位置で接続できるようにし
ている。本実施例においても、上述の如く、コネクタ５
を介して導波路２と光ファイバ６とを接続する場合は、
嵌合ピン７を使用することが好ましい。

本実施例においては、基板ホルダ３に４枚の光導波路基
板１を搭載し、各基板１にはいずれも１つの分岐結合素
子が形成されているため、伝送損失が小さいと共に、各
基板１間の導波路２の結合を回避できる。また、複数枚
の基板が高さ方向に集積化されているため、小型化が可
能である。

次に、本実施例に係る光導波路型カプラーの製造方法に
ついて説明する。

先ず、基板１上にリッジ状のコア導波路２を所定の形状
に形成して、光結合部を構成する。次に、全面にクラッ
ドガラスを被覆して、導波路２をこのクラッドガラスに
より埋め込む。このようにして、分岐結合素子を備えた
４枚の基板を得る。

一方、基板ホルダ３を製造する。この場合に、特に縦方
向の寸法精度に留意する。

次に、基板ホルダ３に各基板１を固定する。その後、導
波路２の入力側端部と光ファイバ６との位置合わせを粗
く行ない、コネクタ５を結合してこのコネクタ５側から
導波路２に光を入力する。

そして、導波路２のの出力側端部から出力される光の強
度を観察し、この出力光が最大となるように、コネクタ
５に対し導波路２の位置を調整する。

次いで、前記出力側端部にコネクタ５を接続し、光ファ
イバ６から導波路２に光を入力して、導波路２の入力側
端部から出力される光の強度が最大になるように、光フ
ァイバ６と導波路２との位置を調整する。これにより、
本実施例に係る光導波路型カプラーが完成する。

次に、本発明の実施例に係る光導波路型カプラーを実際
に製造し、その特性を調べた結果について説明する。

先ず、厚さが１ｍｍの金属シリコン基板の表面を熱酸化
させて、基板表面にシリコン酸化膜を約５μｍの厚さに
成長させた。次に、減圧ＣＶＤ法を使用して、このシリ
コン酸化膜上に約８μｍの厚さで屈折率差が０．３５％
のＳ　１ｏ２−Ｐ２０５膜を形成した。この減圧ＣＶＤ
法における温度条件は４００℃である。

次に、このＳ　ｉ　０２　　Ｐ２０５膜を選択的にエツ
チングして、２×２分岐合流形状が形成されるよう成形
した後、温度が１０００℃のアルゴン雰囲気中でアニー
ル処理を施した。これにより、屈曲径が４０ｍｍのコア
導波路を得た。

次に、減圧ＣＶＤ法を使用して、導波路間を屈折率差力
０．０３％　ノＳ　ｉ　Ｏ２Ｐ　２０５膜で埋め込むと
共に、導波路上に５ｉＯ２−Ｐ２Ｏ３膜を３μｍの厚さ
で形成した。このＳｉＯ□−Ｐ２Ｏ３膜はクラッドとし
て作用する。そして、基板の裏面を研磨して、基板の厚
さを薄くした。このようにして、分岐結合部を構成する
２本の導波路を有し、幅が５＋ｍ、長さが２０ｍｍ１厚
さが約０．５ｍｍの光導波路基板を４枚形成した。

一方、所定の形状のホルダを製造した。このホルダは、
幅がｌ０ＩＩＩＩｌ１１長さが２０ｍｍ１高さが９ｍｍ
であり、基板を設置するスペースは０．５ｍｍ間隔で設
けられている。また、このホルダの上部部材及び下部部
材の厚さはいずれも２ｍｍであり、この上部部材及び下
部部材にはいずれもガイドピンが嵌入する孔が設けられ
ている。

次いで、このホルダに基板を搭載した後、コネクタを使
用して、基板に設けられた導波路と光ファイバとを光学
的に連結した。

このようにして製造した光導波路型カプラーの入出力部
における光ファイバとの結合損失は約０．４ｄＢであっ
た。また、この結合損失を含めた付加的に生じる全損失
は０．９ｄＢであった。本実施例においては、２×２の
分岐結合素子が４運になった分岐結合素子を得ることが
できた。

なお、上述の実施例においては分岐結合部を構成する１
対の導波路が形成された４枚の基板により、４連の２×
２分岐結合素子が構成されている場合について説明した
が、例えば、１枚の基板の厚さ方向に積層された４つの
導波路層に夫々分岐結合部が構成されている場合も、上
述の実施例と同様の効果を得ることができる。また、分
岐結合部の個数は、上述の実施例により限定されるもの
ではないことは勿論である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、所定のパターンの
光導波路をこの光導波路面に実質的に垂直方向に複数個
配置して光結合部を構成したから、本発明に係る光導波
路型カプラーは小型化が可能であると共に、各光導波路
が同一平面上で交差することを回避できるため、伝送損
失が小さい。また、複数の信号光を分岐結合するカプラ
ーを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る光導波路型カプラーを示
す模式的斜視図、第２図は従来の２×２カプラーを示す
斜視図である。 １；基板、２：導波路、３；ホルダ、４；孔、５；コネ
クタ、ｅ、ｉｔＨ光ファイバ、７；嵌合ビン、工０；分
岐結合部 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のパターンの光導波路をこの光導波路面に実
   質的に垂直の方向に複数個配置して構成され、各光導波
   路はコネクタに固定された複数個の光ファイバに夫々光
   連結されると共に、隣接する各光導波路は光結合部を構
   成していることを特徴とする光導波路型カプラー。