JPH04268507A - 光ファイバの接合が容易な光通信用部品 - 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、特に光ファイバと
の接合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６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率差も小さい
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７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８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、光ファイバとの接続を、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】本発明による光通信用部
品は、光ファイバに結合すべき光通信用部品の端面に、
物理的、化学的処理によって光ファイバが嵌合可能なく
ぼみを形成した構成としたことによって、上記課題を解
消した。

【０００９】また、上記くぼみを形成する部位が、ボロ
ン、リン、ゲルマニウム、フッ素の内の少なくとも１つ
の酸化物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、その周囲がくぼみ形成のための化学
処理に対して安定な石英系ガラスからなり、かつ上記く
ぼみは、光通信用部品の端面を化学処理し、ドーパント
を含むガラス部位を侵食して形成することが望ましい。

【００１０】

【作用】本発明による光通信用部品は、平坦な端面に、
物理的、化学的処理によって光ファイバが嵌合可能なく
ぼみを形成したので、このくぼみ内に光ファイバを嵌合
し、光部品と光ファイバとを接合することにより、精密
な軸合わせと接続操作が同時にでき、光ファイバを容易
に接続できる。

【００１１】

【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、コア１１とその周囲のクラッド１２
とを有する２本のファイバ型導波路１３が平行に並べら
れ、それらをサポート部１４で囲んだ断面円形のツイン
コアファイバ１５の一部を、加熱延伸して延伸部分１６
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、ファイバ型導波路１３のコア１１とクラッド
１２とが侵食されて光ファイバ１７の端部がぴったりと
嵌合される円形のくぼみ１８が形成されている。

【００１２】上記ファイバ型導波路１３は、ボロン、リ
ン、ゲルマニウム、フッ素の内の少なくとも１つの酸化
物をドーパントとして１重量％以上含有する石英系ガラ
スからなる。屈折率の高いコア１１はＧｅＯ２を添加し
た石英を材料とし、また屈折率の低いクラッド１２はＢ
２Ｏ３を添加した石英を材料とするのが望ましい。これ
らコア１１およびクラッド１２の構成材料は、純粋な石
英やフッ素添加石英に比べ、酸処理などの化学処理時の
溶解性が高い。

【００１３】このファイバ型導波路１３の周囲に設けら
れたサポート部１４は、ファイバ型導波路１３よりも化
学処理時の溶解性が低い、純粋な石英やフッ素添加石英
から構成されている。そして２本のファイバ型導波路１
３をサポート部１４で囲んだツインコアファイバ１５は
、その端部を塩酸や硫酸などの強酸水溶液中に浸漬し適
宜な時間放置することによりファイバ型導波路１３のコ
ア１１とクラッド１２とが侵食され、その端面には、フ
ァイバ型導波路１３の部位に沿って円形のくぼみ１８が
形成される。

【００１４】また上記延伸部分１６は、所望の長さに切
断したツインコアファイバ１５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ファイバ型導波路１
３のコア１１も細められ、かつ接近することにより、双
方のファイバ型導波路１３間に光結合が生じるようにな
っている。

【００１５】図２および図３は、上記光カプラ１０と光
ファイバ１７との接続方法を説明するための図である。 この接続方法では、まず、顕微鏡等で光カプラ１０の端
面を拡大観察しつつ、これと接続すべき２本の光ファイ
バ１７の先端を、くぼみ１８内に挿入する。これらのく
ぼみ１８の口径は、光ファイバ１７の外径と同一もしく
は僅かに大きくなるように形成されており、光ファイバ
１７の端部を半強制的に嵌合することにより、光ファイ
バ１７のコア１９と、ファイバ型導波路１３のコア１１
とが同軸で接触するようになっている。

【００１６】２つのくぼみ１８のそれぞれに光ファイバ
１８の先端部を嵌合した後、図３に示すように光カプラ
１０の端面上の光ファイバ１７の周囲に接着剤２０を塗
布して固化させ、光ファイバ１７と光カプラ１０とを接
合する。この接合操作は必要に応じて光カプラ１０の他
方の端面についても同様に行う。

【００１７】なお、光ファイバ１７と光カプラ１０とを
接合する方法としては、接着剤を用いる方法に限定され
ることなく、くぼみ１８に光ファイバ１８を嵌合した後
に、光ファイバ１７と光カプラ１０端面を融着接合して
も良い。

【００１８】図４および図５は、上記光カプラ１０の製
造方法の一例を説明するためのものである。この光カプ
ラ１０を製造するには、まず、ファイバ型導波路１３と
なる２本のファイバ母材を並べてサポート材と複合一体
化してツインコアファイバ母材を作製し、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１５を作製す
る。次に、得られたツインコアファイバ１５を適宜な長
さに切断し（図４）、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ファイバ型導波路１３の部位に沿っ
て、くぼみ１８が形成される。

【００１９】次に、図５に示すように両端面にくぼみ１
８を形成したツインコアファイバ１５の中央部を酸水素
バーナ２１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。

【００２０】そして、好ましくはツインコアファイバ１
５の延伸部分の径を精密に測定し、あるいは各ファイバ
型導波路１３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。

【００２１】この光カプラ１０は、光ファイバ１７と接
合すべき端面に、光ファイバ１７が嵌合される大きさの
くぼみ１８を形成し、光ファイバを接合する際に、この
くぼみ１８内に光ファイバ１７を嵌合して固定すること
により、精密な軸合わせを行うことなく、低損失の接合
を行うことができる。従って、この光カプラ１０におい
ては、光ファイバとの結合を安価にかつ簡便に行うこと
ができる。

【００２２】なお、上記実施例ではツインコアファイバ
１５を用いた光カプラに本発明を適用させた場合を例と
したが、サポート部内に２本１組の導波路を複数組配置
したマルチコアファイバを用い、ファイバ端面のそれぞ
れの導波路の部位にくぼみを形成し、かつ延伸部分を形
成してマルチカプラを構成することも可能である。

【００２３】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。

【００２４】（実験例）　　図１に示す光カプラを作製
した。ツインコアファイバ母材として、コア部外径１．
６ｍｍ、クラッド部外径２０ｍｍのファイバ型導波路母
材を２本並べ、これらをサポート部で囲み、外径６０ｍ
ｍの断面円形のツインコアファイバ母材を作製した。コ
ア部はＧｅＯ２添加石英ガラス（屈折率１．４６１）、
クラッド部はＢ２Ｏ３添加石英ガラス（ＧｅＯ２を若干
添加して屈折率を調整。屈折率１．４５５）、サポート
部はフッ素添加石英ガラス（屈折率１．４５４）の各材
料を用いた。

【００２５】このツインコアファイバ母材を線引炉に入
れて線引し、外径３７５μｍのツインコアファイバを得
た。このツインコアファイバ中のファイバ型導波路は、
コア径約１０μｍ、クラッド径１２５μｍであった。こ
のツインコアファイバを約５０ｍｍの長さに切断し、さ
らにそのファイバ端面を２５％の塩酸に浸漬した。処理
時間は約２時間であるが、この時間の短縮をするには、
必要に応じて酸を加熱しても良い。この結果、ツインコ
アファイバの端面は、２つのファイバ型導波路の部位に
沿ってくぼみが生じた。この侵食の理由は、Ｂ２Ｏ３、
ＧｅＯ２が添加された導波路部分がサポート部に比べ、
塩酸に対して溶けやすいためである。このくぼみの直径
は１２５〜１２６μｍで、一般の光ファイバ外径と同一
ないし若干大きかった。また形成されたくぼみの深さは
約２０μｍであった。

【００２６】次に、両端面にくぼみを形成したツインコ
アファイバの中央を酸水素バーナで加熱しつつ延伸し、
延伸部分を形成した。この延伸部分の最小径は３５μｍ
、延伸長は１８ｍｍとした。この延伸により、図１と同
様の光カプラを得た。

【００２７】得られたカプラの両端面に形成されたくぼ
みの中に、光ファイバを接着剤とともに挿入して固めた
。この作業は非常に簡単であった。ファイバの軸合わせ
は、顕微鏡を観察しながらで十分行える。時間的には、
接着剤の種類にもよるが数分で終了させることも可能で
ある。このカプラ端面と光ファイバとの接続損失を測定
した結果、接続損失は、２０個のサンプルに対して、最
小値０．０５ｄＢ、最大値０．４ｄＢ、平均値０．１２
ｄＢと、非常に低損失で接続されていた。

【００２８】なお、接続すべき光ファイバの外径がくぼ
みの穴径よりも大きい場合には、光ファイバの端部をフ
ッ酸で処理して細め、くぼみに嵌合可能な太さとした後
、接続することも可能であった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光部
品は、光ファイバと接合すべき端面に、光ファイバが嵌
合されるくぼみを形成し、光ファイバを接合する際に、
くぼみ内に光ファイバを嵌合して固定することにより、
精密な軸合わせを行うことなく低損失の接合を行うこと
ができる。従って、この光部品においては、光ファイバ
との結合を安価にかつ簡便に行うことができる。

【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斜視図で
ある。

【図２】図１の光部品と光ファイバとの接続方法を説明
するための斜視図である。

【図３】同光ファイバとの接続状態を示す要部側面図で
ある。

【図４】図１に示す光部品の製造方法の一例を説明する
ための図で、ツインコアファイバの斜視図である。

【図５】同じくツインコアファイバの延伸工程を示す側
面図である。

【図６】従来の光カプラの構造を示す斜視図である。

【図７】従来の基板型導波路を示す斜視図である。

【図８】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　　　　光カプラ（光通信用部品）１１　　　　コ
ア １２　　　　クラッド １３　　　　ファイバ型導波路 １４　　　　サポート部 １５　　　　ツインコアファイバ １６　　　　延伸部分 １７　　　　光ファイバ １８　　　　くぼみ ２０　　　　接着剤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光ファイバに結合すべき光通信用部品
   の端面に、物理的、化学的処理によって光ファイバが嵌
   合可能なくぼみを形成したことを特徴とする光ファイバ
   の接合が容易な光通信用部品。
2. 【請求項２】　　上記くぼみを形成する部位が、ボロン
   、リン、ゲルマニウム、フッ素の内の少なくとも１つの
   酸化物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、その周囲がくぼみ形成のための化学処
   理に対して安定な石英系ガラスからなり、かつ上記くぼ
   みは、光通信用部品の端面を化学処理し、ドーパントを
   含むガラス部位を侵食して形成したことを特徴とする請
   求項１記載の光ファイバの接合が容易な光通信用部品。