JPH04253004A - 光通信用部品およびこれを用いた接続構造 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光カプラ、光スイッチ
、アイソレータ、波長フィルタなどの光通信用部品（以
下、光部品と略記する。）に係わり、特に別の光通信用
部品もしくは光伝送路との接続を容易にしたものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いた光伝送用の光部品と
しては、光カプラ、光スイッチ、アイソレータ、波長フ
ィルタなどの種々のものがある。これらの光部品と伝送
路である光ファイバとの接続は常に問題となっている。 例えば図８に示す構成の光ファイバカプラ１のように、
光の入射、出射が光ファイバのリード線２，３を通じて
行なわれる場合には、従来より知られている接続技術で
ある光ファイバコネクタや融着接続など、殆ど無損失な
いしは０．５ｄＢ以下の非常に低い損失で接続できる技
術が確立している。

【０００３】ところで、近年、光ファイバ通信ではいわ
ゆる単一モードの比率が増大し、逆にコア径の大きな多
モードファイバの比率は減少している。単一モードファ
イバは、唯一基本モードのみが伝送可能なように、コア
径が小さく、またコアとクラッド間の屈折も小さいので
、接続に際しては、コアの軸間のずれが生じないように
、またコアの中心軸の傾きが生じないような注意が必要
である。ファイバ同士の接続では、これらの問題を解決
する技術がほぼ確立された状態にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以下に述べる
ような個別の光部品と光ファイバ間の接続では、容易か
つ低損失で接続する技術が未だ確立されていない。

【０００５】そのような技術の一例を挙げると、図９に
示すような基板型導波路４では、導波路内で光の分岐、
合流、分波、合波などの作用や、更には光源や受光器な
どとの複合（インテグレーション）が可能であるが、そ
の端部での光ファイバへの入出射のための接続技術に関
しては、十分な技術が確立したとは言い難い状況である
。 単に平坦な端面を有する光部品の場合、光部品の端面に
光ファイバを接続しようとすると、その軸合わせは簡単
ではない。すなわち接続するべき光ファイバの一本一本
の接続状態を観察しながら軸合わせを行うか、光部品か
らの出射光の光量をモニターしながらファイバの軸を合
わせ、最終的には接着剤等で結合部を固定することにな
る。しかし、これは手間がかかる作業であり、作業に熟
練を要する。特に多心化が進めば接続操作は一層困難と
なる。

【０００６】また、別な方法では、予め接続用治具や専
用のコネクタを作製しておく方法がある。図１０はその
一例を示すものであって、この接続方法では、上記基板
４等の平坦な端面を有する光部品を、専用の固定治具５
に固定し、光ファイバ６をＶ溝部材７で固定し、光ファ
イバ６と基板４の導波路８を接続する。この方法にあっ
ては、比較的低損失で光部品と光ファイバとの接続が可
能となるが、専用の治具を用いることからコストが高く
なる難点があった。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、光ファイバを入出射端として持たず、平坦な端面を
有するような光部品と、別の光部品もしくは光伝送路に
接続するためのコネクタ等との接続を、容易かつ低コス
トで行うことが可能な光部品の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、光部品の
端面に、光導波路の端面以外の部分にガイド穴を形成し
てなり、別の光通信用部品もしくは光伝送路の接続端面
に設けられたガイドピンを上記ガイド穴に嵌合すること
によって双方を結合させる構造としたことにより解消さ
れる。

【０００９】また上記光部品にあっては、接続端面が石
英系ガラスからなり、上記ガイド穴形成部位がボロン含
有石英ガラスからなり、上記ガイド穴を、該端面を酸で
処理してボロン含有石英ガラスのみを侵食して形成され
たものが望ましい。

【００１０】また、この光通信用部品を用いた接続構造
としては、光通信用部品の接続端面に、その光導波路の
端面以外の部分にガイド穴を形成し、かつこの光通信用
部品に接続するべき別の光通信用部品もしくは光伝送路
の接続端面に、上記ガイド穴と嵌合するガイドピンを設
け、上記光通信用部品のガイド穴に、別の光通信用部品
もしくは光伝送路の接続端面のガイドピンを嵌合したと
きに、双方の光導波路の端面どうしが接触するようにガ
イド穴とガイドピンの位置を設定することが望ましい。

【００１１】

【作用】本発明による光部品は、平坦な接続端面に、光
導波路の端面以外の部分にガイド穴を形成してなり、別
の光通信用部品もしくは光伝送路の接続端面に設けられ
たガイドピンを上記ガイド穴に嵌合することによって双
方を結合させる構造としたので、このガイド穴内に、別
の光部品もしくは光伝送路の接続端面に設けられたガイ
ドピンを嵌合することにより、光部品の光導波路端面と
光伝送路などの端面が接続される。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明による光部品の一実施例とし
て、本発明を光カプラに適用した例を示す図である。こ
の光カプラ１０は、２つのコア１１，１１を平行に並べ
、その周囲をコア１１よりも低屈折率のガラスからなる
クラッド１２で囲んだ断面円形のツインコアファイバ１
３の一部を加熱延伸して延伸部分１４を形成して構成さ
れている。またこの光カプラ１０の両端面には、２つの
コア１１，１１の並列方向と直交する方向（図１にあっ
ては縦方向）に並ぶように２つのガイド穴１５，１５が
形成されている。

【００１３】上記コア１１は、ＧｅＯ２をドーパントと
して１重量％以上含有する石英系ガラスからなり、クラ
ッド１２は純粋石英ガラスから作製することが望ましい
。また別の例としてコア１１を純粋石英ガラスとし、ク
ラッド１２をフッ素添加石英系ガラスとすることも可能
である。さらに、クラッド１２のうち、ガイド穴１５を
形成する部位には、クラッド１２やコア１１の材料より
も酸に対して溶解し易い石英系ガラス、例えばボロン酸
化物（Ｂ２Ｏ３）を添加した石英系ガラスなどで形成す
るのが望ましい。

【００１４】また上記延伸部分１４は、所望の長さに切
断したツインコアファイバ１３の中央部分を、酸水素バ
ーナや放電により加熱し、長手方向に引っ張って加熱部
分を延伸することにより形成される。この延伸部分では
ファイバ径が細められるとともに各コア１１も細められ
、かつ接近することにより、双方のコア１１，１１間に
光結合が生じるようになっている。

【００１５】上記光カプラ１０の接続端面１６は、図２
に示すようにコア端面１７とクラッド１２が平坦となり
、クラッド１２の一部にガイド穴１５が形成された状態
になっている。このガイド穴１５の穴深さや口径は特に
限定されることなく、ガイド穴１５に嵌合されるガイド
ピンの寸法にあわせて適宜設定される。

【００１６】この光カプラ１０は、ガイド穴１５に嵌合
されるガイドピンを有する光部品、例えばコネクタや、
光カプラ或いは、それ以外の光部品と接続することが可
能である。図３は、上記光カプラ１０に接続するべき光
部品の例として、光カプラ１０と光ファイバ１８を接続
するのに使用されるコネクタ１９を示すものである。こ
のコネクタ１９は、円柱状のコネクタ本体２０に、２本
の光ファイバ１８，１８を並列に並べた状態で固定し、
また光カプラ１０のガイド穴１５に嵌合する２本のガイ
ドピン２１，２１を設けた構成になっている。このコネ
クタ１９の接続端面２２は、２本のガイドピン２１，２
１が突出し、それ以外は平坦な面になっており、光ファ
イバ１８，１８の平坦な端面２３，２３が形成されてい
る。

【００１７】コネクタ本体２０およびガイドピン２１の
材料は、特に限定されることなく、石英系ガラス、セラ
ミックス、プラスチック、金属などの各種材料が使用可
能である。またガイドピン２１は、コネクタ本体２０に
形成された２つの貫通孔に挿通されて、先端が接続端面
２２から所定長さ突出する状態でコネクタ本体２０に接
着あるいは溶着により固定されている。

【００１８】図４は、上記光カプラ１０とコネクタ１９
との接続構造を示すものである。この光カプラ１０の接
続端面１６に形成されたガイド穴１５には、コネクタ１
９の接続端面２２から突出したガイドピン２１が嵌合さ
れ、この嵌合状態において光カプラ１０のコア１１と、
光ファイバ１８のコア２４のそれぞれの端面が密着状態
となる。なお、このとき双方のコアの端面間にはフレネ
ル反射を軽減するため、マッチング剤を添加しておくこ
とが望ましい。

【００１９】また、図５に示すように光カプラ１０の両
端にそれぞれコネクタ１９，１９を接続した後、これら
を基板２５上に載せ、この基板２５の両端に固定された
押さえピン２６を用いて両側のコネクタ１９，１９の後
端側を押さえるように固定することもできる。このよう
な固定方法は簡便であり、取り外しも容易であることか
ら、この種のカプラとコネクタの接続用として好適であ
る。

【００２０】ここで、上述した光カプラ１０の製造方法
の一例を説明する。まず、透明な石英からなる円柱状の
母材に、その軸に沿って４つの貫通孔を形成し、それぞ
れの貫通孔内に、２本のコア母材とＢ２Ｏ３を添加した
石英ガラスからなる酸溶出性ガラス母材を挿入し、これ
らを加熱一体化してツインコアファイバ母材とする。次
にこの母材を線引炉内で線引してツインコアファイバ１
３を作製する。次に得られたツインコアファイバ１３を
適宜な長さに切断し、このツインコアファイバの端部を
、塩酸や硫酸などの強酸水溶液中に浸漬、放置する。こ
の酸処理により、ツインコアファイバの端面には、酸処
理により溶解し易い酸溶出性ガラス部位に沿って侵食さ
れ、ガイド穴１５が形成される。

【００２１】次に、両端面に酸処理を行ってガイド穴１
５を形成したツインコアファイバの中央部を、酸水素バ
ーナや放電で加熱しつつ、長手方向に引っ張り力を加え
て加熱部分を延伸する。そして、好ましくはツインコア
ファイバ１５の延伸部分の径を精密に測定し、あるいは
各コア１１，１１間の光結合度をモニターしつつ、所定
の光結合特性が得られるように精密に延伸加工を行い、
これによって図１に示す光カプラ１０を得る。

【００２２】この光カプラ１０は、平坦な接続端面１６
に、コア１１の端面１７以外の部分にガイド穴１５を形
成してなり、別の光通信用部品もしくは光伝送路の接続
端面に設けられたガイドピン１９をこのガイド穴１５に
嵌合することによって双方を結合させる構造としたので
、ガイド穴１５内に、別の光部品もしくは光伝送路の接
続端面に設けられたガイドピン２１を嵌合することによ
り、光カプラ１０に光伝送路などを容易に接続すること
ができる。

【００２３】なお、上記実施例ではツインコアファイバ
１３を用い、かつ接続端面に２つのガイド穴１５を形成
した光カプラ１０を例としたが、コア心数およびガイド
穴形成個数はこれに限定されない。例えば図６に示すマ
ルチ型光カプラ２７のように、２本のコア１１，１１を
１組とし、これを３組設けるとともに、各コア群の間に
位置するように１つのガイド穴１５が位置するように、
３つのガイド穴１５を形成することもできる。

【００２４】また上記実施例では光部品の一例として光
カプラを例としたが、これに限定されることなく、光ス
イッチ、アイソレータ、波長フィルタなどの種々の光通
信用部品であって、光ファイバと接続すべき平坦な面を
有する部品にも適用が可能である。さらにまた、上述し
た実施例では、円形の接続端面を有する光部品を例とし
たが、接続端面の形状はこれに限定されることなく、角
形、多角形、楕円形など種々の形状とすることができる
。図７は長矩形状の接続端面を有する光部品に本発明の
構造を適用させた例を示す図７であって、この光部品２
８は、長矩形状の接続端面の中央に４つのコア１１を並
列に配置し、かつこれらを囲むクラッド１２の両側部に
ガイド穴１５，１５を形成したものである。

【００２５】（実験例）　　図１に示すものと同様のツ
インコア型の光カプラを作製した。ＧｅＯ２添加石英ガ
ラスからなる直径約９μｍの２本のコア（石英ガラス製
クラッド材との屈折率差約０．３５％）、ボロン添加石
英ガラス（Ｂ２Ｏ３添加量約６ｍｏｌ％）からなる直径
２００μｍの酸溶出性ガラス部と、これらを囲む純粋石
英ガラスからなるクラッドを備えた直径３ｍｍのツイン
コアファイバを作製し、このツインコアファイバを約５
０ｍｍの長さに切断した。次に切断したツインコアファ
イバの中央部を酸水素バーナで加熱しつつ、長手方向に
引っ張り、２つのコア間の分岐度が波長１．５５μｍに
おいて５０％となるまで延伸し、延伸部分を形成した。 次に得られた光カプラを約５％の希塩酸で処理した。こ
の処理温度は約６０℃、処理時間は約１時間とした。こ
の結果、光カプラの端面には、酸溶出性ガラス部に沿っ
て直径２００μｍ、深さ約６００μｍのガイド穴が形成
された。この酸処理においては酸溶出性ガラス部以外の
部位の侵食は見られなかったが、酸濃度を高くするなど
して処理時間を短縮する場合には、コア部にまで侵食が
及ぶことがあり、この場合には、コア端面にレジスト剤
を塗布しておくと良い。 このレジスト剤は各種の材料が使用可能であり、例えば
有機系接着剤で十分である。クラッド材料の石英ガラス
は、塩酸には全く侵食される心配はない。

【００２６】一方、この光カプラ接続端面に適合するコ
ネクタとして、図３に示すように、光カプラと同径で２
本のガイドピンを有する２心ファイバコネクタを準備し
た。このコネクタのガイドピンの寸法は、光カプラのガ
イド穴に嵌合されるように、直径２００μｍ、突出長さ
６００μｍ以下とした。またファイバ端面の位置も、光
カプラのコアの位置と一致させてある。このコネクタを
光カプラの接続端面に押し付け、ガイド穴内にガイドピ
ンをそれぞれ嵌合し、その接続損失を測定した。またこ
の時、ファイバ端および光カプラ端のフレネル反射を軽
減するため、屈折率が約１．４６のマッチングジェリー
（シリコンーン系）を使用した。さらに光コネクタと光
カプラとの端面間での押圧を確保するため、図５に示す
ような押えピンを使用した。その結果、接続損失は、２
本のファイバに対しそれぞれ０．１５ｄＢ、０．２０ｄ
Ｂと満足すべきものであった。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光部
品は、平坦な接続端面に、光導波路の端面以外の部分に
ガイド穴を形成してなり、別の光通信用部品もしくは光
伝送路の接続端面に設けられたガイドピンをこのガイド
穴に嵌合することによって双方を結合させる構造とした
ので、ガイド穴内に、別の光部品もしくは光伝送路の接
続端面に設けられたガイドピンを嵌合することにより、
光カプラに光伝送路などを容易に接続することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光部品の一実施例を示す光カプラ
の斜視図である。

【図２】図１の光カプラの要部断面図である。

【図３】図１の光カプラと接続させるのに好適なコネク
タを示す斜視図である。

【図４】図１の光カプラと図３のコネクタとの接続構造
を示す要部断面図である。

【図５】図１の光カプラとコネクタとを接続する固定用
部材の側面図である。

【図６】図１に示す光カプラの変形実施例を示す光カプ
ラの端面図である。

【図７】本発明の光部品の変形実施例を示す光部品の要
部斜視図である。

【図８】従来の光カプラの構造を示す斜視図である。

【図９】従来の基板型導波路を示す斜視図である。

【図１０】従来の光部品と光ファイバとの接続部材を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１０，２７　　　　光カプラ（光通信用部品）１１　　
　　コア １２　　　　クラッド １５　　　　ガイド穴 １６　　　　接続端面 １７　　　　コア端面 １８　　　　光ファイバ １９　　　　コネクタ ２１　　　　ガイドピン ２８　　　　光部品

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光通信用部品の接続端面に、その光導
   波路の端面以外の部分にガイド穴を形成してなり、この
   光通信用部品と接続するべき別の光通信用部品もしくは
   光伝送路の接続端面に設けられたガイドピンを上記ガイ
   ド穴に嵌合することによって光通信用部品と別の光通信
   用部品もしくは光伝送路とを結合させることを特徴とす
   る光通信用部品。
2. 【請求項２】　　接続端面が石英系ガラスからなり、上
   記ガイド穴形成部位がボロン含有石英ガラスからなり、
   上記ガイド穴は、該端面を酸で処理してボロン含有石英
   ガラスのみを侵食して形成されたものであることを特徴
   とする請求項１記載の光通信用部品。
3. 【請求項３】　　光通信用部品の接続端面に、その光導
   波路の端面以外の部分にガイド穴を形成し、かつこの光
   通信用部品に接続するべき別の光通信用部品もしくは光
   伝送路の接続端面に、上記ガイド穴と嵌合するガイドピ
   ンを設け、上記光通信用部品のガイド穴に、別の光通信
   用部品もしくは光伝送路の接続端面のガイドピンを嵌合
   したときに双方の光導波路の端面どうしが接触するよう
   にガイド穴とガイドピンの位置を設定したことを特徴と
   する光通信用部品の接続構造。