JPH05107425A - 光フアイバ付光波回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光波回路への複数本の入出力光ファイバの接
続を極めて容易に行うことができ、且つ接続点での反射
が発生しないようにする。 【構成】 光波回路２の回路端に、光ファイバ６の外径
より所定量大きな内径の筒部を有すると共にその側壁に
は第１及び第２の貫通孔１１，１２を備えた光ファイバ
ガイド１０を設け、該光ファイバガイド１０の筒部には
前記第１の貫通孔１１より導波路端に近いところまで光
ファイバ６を差し込むと共にその先端と導波路端との間
隙には屈折率の整合した透明弾性体１４を充填し、光フ
ァイバ６と光ファイバガイド１０とは固定用接着剤１３
で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光情報処理の
分野で用いられる導波型の光波回路を用いた光部品であ
る光ファイバ付光波回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】光分波機能や光分岐機能をもつ光波回路
に入出力用光ファイバを接続する場合、光波回路の１つ
の端面に複数本の光ファイバを接続する必要を生ずる。
このような場合に１本ずつ光ファイバを端面に接続して
いく工程を想定すると、隣の既接続ファイバおよびその
固定構造体に現接続作業中の光ファイバおよび光ファイ
バ保持支具が接触しないよう考慮する必要が出て来る。
そのため、従来、光ファイバの複数本接続では、ファイ
バ固定構造を小型にしたり特殊構造のファイバ保持支具
を使用したりしていた。また本数が多くなるにつれてフ
ァイバ被覆材の弾性力も考慮しなければならなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の、光ファイバの
複数本接続では、接続作業は極めて繁雑なものとなり、
これが導波型の光波回路の低価格化を妨げる原因となっ
ていた。

【０００４】そこで、本出願人は図４に示す構造の光フ
ァイバ付光波回路を先に出願した（特願平３−１８７２
４号）。かかる光ファイバ付光波回路では、基板１上に
積層されたクラッド層２′中に光波回路２が形成され、
回路端の光波回路面上には補強材３が設置されている。
かような光波回路２の回路端２箇所には、円筒状の光フ
ァイバガイド４が、その筒部の内径中心が光波回路２の
出力端の光軸に一致するように接着剤５にて固定されて
いる。そして、光ファイバ６と光波回路２の接続は、フ
ァイバ端に光ファイバ６及び光波回路２と屈折率整合が
とれた接着剤７を塗布してガイド４に光ファイバ６が導
波路端に突き当たるまで差込み、接着剤７を硬化させれ
ば実現される。なお、光ファイバガイド４のファイバ挿
入口はその内径が入口に向って漸大する擂鉢状となって
おり、光ファイバ６を挿入し易くしている。

【０００５】しかし、前述した光ファイバ付光波回路の
構造においては、導波路端とファイバ端との間に微小間
隙ができ、接続点での反射が発生するという問題があ
る。なお、微小間隙が発生した状態を図５に示す。一般
に多成分ガラスで作られる光ファイバガイド４の熱膨張
係数は石英製の光ファイバ６のそれより大きいため、接
続作業時（通常室温）より高温の環境下ではファイバ端
と導波路端との接続部において引っ張り力が発生する。
また、接着剤７として通常用いられる紫外線硬化樹脂は
硬化において数％以上収縮するため、これによってもフ
ァイバ端と導波路端との接続部には引っ張り力が働く。
したがって、これらの引っ張り力により、導波路端とフ
ァイバ端との接続部界面が剥離し、図５に示すような微
小間隙８が生じ、これが反射の原因となる。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑み、光波回路
への複数本の入出力光ファイバの接続が極めて容易に行
うことができ、且つ接続点での反射が発生しない光ファ
イバ付光波回路を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る光ファイバ光波回路は、光波回路の回路面に垂
直な導波路端部に、光ファイバの外径より所定量大きな
内径の筒部を有すると共にその側壁には前記導波路端に
近い基端側から先端側に並んだ第１及び第２の貫通孔を
備えた光ファイバガイドが装着され、且つ該光ファイバ
ガイドの筒部には前記第１の貫通孔より前記導波路端に
近いところにその先端が位置するよう光ファイバが差し
込まれており、前記光ファイバガイド内の前記導波路端
から前記光ファイバ端までは前記第１の貫通孔から注入
されると共に当該光ファイバ及び光波回路と屈折率が整
合した透明弾性体で満たされ、また、当該光ファイバは
前記光ファイバガイドのファイバ挿入口より注入された
接着剤により当該光ファイバガイドに固定されているこ
とを特徴とする。

【０００８】

【作用】光ファイバガイドの筒部に光ファイバをその先
端が第１の貫通孔のところまで挿入し、当該光ファイバ
ガイドのファイバ挿入口から固定用接着剤を注入する。
なお、この固定用接着剤は表面張力で第２の貫通孔まで
達する。次に、透明弾性体の硬化前液を第１の貫通孔よ
り滴下し、光ファイバガイド内のファイバ端と導波路端
との間隙を満たし、しかる後、光ファイバをその先端が
第１の貫通孔をこえる所定位置まで差し込み、透明弾性
体及び固定用接着剤を硬化させる。そして、硬化後にお
いては、光ファイバガイドと光ファイバとの熱膨張係数
差は透明弾性体により吸収される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００１０】図１には本実施例の光ファイバ付光波回路
の光ファイバ接続前の斜視図を示す。同図中、１０は光
ファイバガイドであり、側壁に第１及び第２の貫通孔１
１，１２が軸方向に並んで設けられている以外は図４に
示す光ファイバガイド４と同一なものである。よって、
図４と同一作用を示す部材には同一符号を付して重複す
る説明は省略する。

【００１１】そして、光ファイバガイド１０の筒部に光
ファイバ６を差し込み、接続固定した状態の断面図を図
２に示す。光ファイバ６は、その先端が第１の貫通孔１
１をこえて導波路端との距離がｄの位置まで差し込まれ
ており、光ファイバ１０のファイバ挿入口から注入され
て導波路端からＬの距離に設けられた第２の貫通孔１２
の位置まで満たされた固定用接着剤１３によって当該光
ファイバガイド１０に固定されている。また、光ファイ
バガイド１０内の導波路端とファイバ端との間隙は、第
１の貫通孔１１から注入されると共に光ファイバ６と光
波回路２及びクラッド２′との屈折率整合のとれた透明
弾性体１４により満たされている。

【００１２】ここで、距離ｄの目安は以下の考察で得ら
れる。透明弾性体１４の伸び率をａ、光ファイバガイド
４の熱膨張係数をｂとした場合、環境温度範囲がΔＴの
とき、 ａｄ＞ｂＬΔＴ （１） であるように設定されていれば、温度上昇に伴う光ファ
イバガイド１０の熱膨張によるファイバ端の位置変化
（距離ｄの増加）は透明弾性体１４の弾性変化で吸収で
き、剥離による反射の発生は防止できることになる。但
し、接続損失の増加を最小限とするため、距離ｄもまた
最小限とする必要があるのは言うまでもない。したがっ
て、現実には、安全のためａｄをｂＬΔＴの数倍程度に
設定し、しかもなお接続損失の増加が無視できる程度で
あれば良く、かような条件は、例えば以下に述べる実施
例にて可能である。また、上記説明では第２の貫通孔１
２の機能が明確ではなかったが、これは次に述べるファ
イバ挿入固定手順にて明らかになる。

【００１３】図３は図２に示す構成を実現するための手
順を示す図であり、同図を参照しながらファイバ挿入手
順を説明する。まず、光ファイバ６を光ファイバガイド
１０の第１の貫通孔１１まで差し込む。次に、光ファイ
バガイド１０のファイバ挿入口より固定用接着剤１３を
注入し、表面張力で第２の貫通孔１２に達するまで待
つ。なお、接着剤１３は第２の貫通孔１２まで達すると
表面張力による移動が止まる。次に、透明弾性体１４の
硬化前液を第１の貫通孔１１より滴下して光ファイバガ
イド１０内の導波路端とファイバ端との間隙を満たす。
しかる後、光ファイバ６をさらに押し込んでその先端が
導波路端からｄの距離となるようにし、透明弾性体１４
及び固定用接着剤１３を硬化させる。かくて、図２に示
す構造が実現される。なお、上記手順の説明から明らか
なように、光ファイバガイド１０の第２の貫通孔１２
は、光ファイバ６と光ファイバガイド１０との間に信頼
性上問題となる空気間隙を作らないための空気孔の作用
を有する。

【００１４】次に、さらに具体的な実施例を示す。光波
回路には、厚み１ｍｍのＳｉ基板１上に火炎直接堆積法
で形成されたＴｉドープ石英系光波回路２を用いた。光
波回路２は波長１．５５μｍにて単一モード動作し、ク
ラッド層２′の厚み５０μｍ、光波回路２のコアサイズ
７μｍ角、及びコアとクラッドの屈折率差は０．２％で
ある。光波回路２の端部には、光ファイバガイド１０を
装着するため、厚さ０．５ｍｍのガラス板を補強材３と
して張り付けてある。光ファイバガイド１０としては、
内径１２６μｍ、外径１ｍｍの光ファイバ接続用ガラス
スリーブを１．５ｍｍに切断したものを導波路端に内径
中心が光軸に一致するように接着剤５にて装着した。な
お、この光ファイバガイド１０には、あらかじめ導波路
端から０．３ｍｍ及び１ｍｍの距離に幅０．２ｍｍ、深
さ０．５ｍｍの第１及び第２の貫通孔１１，１２をダイ
シングソーで加工して設けてある。次に、この光ファイ
バガイド１０に外径１２５μｍの石英製単一モードファ
イバからなる光ファイバ６を第１の貫通孔１１まで挿入
した後、該光ファイバガイド１０のファイバ挿入口に紫
外線硬化接着剤１３を塗布し、表面張力で第２の貫通孔
１２に達するまで待った。その後、透明弾性体１４とし
て屈折率が１．４５９の２液混合硬化型シリコン樹脂を
第１の貫通孔１１に滴下し、光ファイバガイド１０の空
隙が満たされるのを待ってから、光ファイバ６をその先
端が導波路端から２μｍの距離になるまで押し込んだ。
この押し込みは、実際には、光ファイバ６が導波路端に
突き当たるまで押し込み、しかる後に２μｍ戻すことで
行った。なお、２μｍ戻すことによる接続損失の増加は
０．０５ｄＢ以下であった。次に、紫外線を照射して接
着剤１３を硬化させて固定し、最後にシリコーン樹脂を
室温硬化させて完成した。

【００１５】このようにして作製した光ファイバ付光波
回路について室温から１３０℃までの温度範囲で接続損
失および反射減衰量を測定した結果、接続損は、０．１
５ｄＢおよび反射減衰量は４５ｄＢであり、それらの温
度依存性は観測されず、高品質高信頼度のファイバ接続
が実現されていた。

【００１６】なお、ここで用いた光ファイバガイド１０
の熱膨張係数ｂは５×１０^-6／℃、シリコーン樹脂の伸
び率ａは０．５（５０％）であった。上述したように導
波路端からファイバ端までの距離ｄ及び第２の貫通孔１
２までの距離Ｌは、それぞれ２μｍ、１０００μｍであ
るので、作製時室温（３０℃）との温度差ΔＴを１００
℃としてもａ×ｄ＝０．５×２＝２μｍ、ｂ×Ｌ×ΔＴ
＝０．５μｍとなって上記実施例は（１）式を満たして
いた。このことから、（１）式は、導波路端とファイバ
端との距離ｄの目安を与える式として有効である。

【００１７】また、上記実施例では光ファイバ６の光フ
ァイバガイド１０への挿入を容易化するために、光ファ
イバガイド１０のファイバ挿入口を擂鉢状としたが光フ
ァイバ６の先端を円錐状としてもよいことは言うまでも
ない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では光ファ
イバと導波路端との界面に適切な厚みの屈折率整合した
透明弾性体を設けて、光ファイバガイドと光ファイバと
の熱膨張係数差を吸収する構造としてあるので、接続点
での反射の発生が防止できる。したがって、本発明の接
続構造を採用した光ファイバ付光波回路部品は、特に、
系内の反射の発生に敏感な光アンプと組み合わせた光伝
送系や、低い誤り率を要求される高速ディジタル光伝送
系へ適用すればきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る光ファイバ付光波回路を説明す
るための斜視図である。

【図２】一実施例に係る光ファイバ付光波回路を示す断
面図である。

【図３】一実施例に係る光ファイバ付光波回路の製造手
順を説明するための説明図である。

【図４】従来技術に係る光ファイバ付光波回路を示す斜
視図である。

【図５】従来技術に係る光ファイバ付光波回路を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 光波回路 ２′ クラッド層 ３ 補強材 ５ 光ファイバガイド固定用接着剤 ６ 光ファイバ １０ 光ファイバガイド １１ 第１の貫通孔 １２ 第２の貫通孔 １３ 固定用接着剤 １４ 透明弾性体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光波回路の回路面に垂直な導波路端部
   に、光ファイバの外径より所定量大きな内径の筒部を有
   すると共にその側壁には前記導波路端に近い基端側から
   先端側に並んだ第１及び第２の貫通孔を備えた光ファイ
   バガイドが装着され、且つ該光ファイバガイドの筒部に
   は前記第１の貫通孔より前記導波路端に近いところにそ
   の先端が位置するよう光ファイバが差し込まれており、
   前記光ファイバガイド内の前記導波路端から前記光ファ
   イバ端までは前記第１の貫通孔から注入されると共に当
   該光ファイバ及び光波回路と屈折率が整合した透明弾性
   体で満たされ、また、当該光ファイバは前記光ファイバ
   ガイドのファイバ挿入口より注入された接着剤により当
   該光ファイバガイドに固定されていることを特徴とする
   光ファイバ付光波回路。