JPH05164940A - 光導波路チップと光学部品の接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は光導波路チップと光学部品の接続方法
に関し、高い結合効率を得ることができ且つ簡便な方法
の提供を目的とする。 【構成】光ファイバ１８が挿入固定されたフェルール２
０を、溝１６が形成されたフランジ１２に挿入固定する
ステップと、光導波路チップ２４をベース基板３２に貼
着して、ベース基板３２をその底面から所定量研磨する
ステップと、結合効率を実測しながら、ベース基板の底
面３２Ａを前記溝のフランジ外周側壁面１６Ａに対して
摺動させて光導波路チップ２４及びフランジ１２の相対
的位置関係を調整するステップと、前記結合効率が最大
のところでベース基板３２をフランジ１２に固定するス
テップとから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光導波路チップと光学部
品の接続方法に関する。近年、装置の小型化や機能向上
等を目的として、光変調器、光方向性結合器その他の光
機能デバイスを光導波路チップとして実現したものが多
用されるに至っている。光導波路チップと光ファイバそ
の他の光学部品とを光学的及び機械的に接続するに際し
ては、極めて高精度な位置調整が必要になるので、光導
波路チップと光学部品の簡易な接続方法が要望されてい
る。

【０００２】尚、本願明細書中「光学部品」という用語
は、光導波路チップと接続すべきＬＤ（半導体レーザ）
及びＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光系の若しくはＰ
Ｄ（フォトダイオード）等の受光系の光半導体素子又は
光ファイバを有する部品という意味で使用する。

【０００３】

【従来の技術】図７により、光導波路チップと光ファイ
バの従来の接続方法の一例を説明する。光導波路チップ
は、導波路基板２上に比較的低屈折率なクラッド４とこ
れよりも高屈折率なコア６とを形成して光導波構造を実
現したものである。光導波路チップの入出力端には、コ
ア６の延長上に溝１２が形成されており、光ファイバ８
はこの溝１２に嵌め込まれて光ファイバ８の端面がコア
６の端面に対向するようになっている。１０は光ファイ
バ８を溝１２に固定している接着剤である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した従来方法
による場合、光ファイバの位置決めが不要であることか
ら光導波路チップと光ファイバを容易に接続することが
できるが、溝１２とコア６の位置関係を必ずしも高精度
に特定することができないので、結合効率が低くなるこ
とがあるという問題があった。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みて創作され
たもので、高い光結合効率を得ることができ且つ簡便な
光導波路チップと光学部品の接続方法を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の光導波路チップ
と光学部品の接続方法は、中心細孔に光ファイバが挿入
固定されたフェルールを、該フェルールの外径よりもわ
ずかに大きい内径を有しその長手方向端部に溝が形成さ
れたフランジに挿入固定するステップと、光導波路チッ
プをベース基板に貼着して、上記光導波路チップのコア
中心線と上記ベース基板の底面の距離が上記光ファイバ
の中心線と上記溝のフランジ外周側壁面の距離の実測値
又は設計値に一致するように、上記ベース基板をその底
面から研磨するステップと、上記光ファイバと上記光導
波路チップの光学的結合効率を実測しながら、上記ベー
ス基板の底面を上記フランジ外周側壁面に対して摺動さ
せて上記光導波路チップ及びフランジの相対的位置関係
を調整するステップと、上記光学的結合効率が最大のと
ころで上記ベース基板を上記フランジに固定するステッ
プとを含む。

【０００７】本発明の光導波路チップと光学部品の他の
接続方法は、レンズが挿入固定されその長手方向端部に
は溝が形成された概略円筒形状のフランジの上記溝が形
成されているのと反対側の端部に光半導体素子をその出
射光軸又は入射光軸が上記フランジの幾何学的中心軸と
平行になるように固定するステップと、光導波路チップ
をベース基板に貼着して、上記光導波路チップのコア中
心線と上記ベース基板の底面の距離が上記出射光軸又は
入射光軸と上記溝のフランジ外周側壁面の距離の実測値
又は設計値に一致するように、上記ベース基板をその底
面から研磨するステップと、上記光半導体素子と上記光
導波路チップの光学的結合効率を実測しながら、上記ベ
ース基板の底面を上記フランジ外周側壁面に対して摺動
させて上記光導波路チップ及びフランジの相対的位置関
係を調整するステップと、上記光学的結合効率が最大の
ところで上記ベース基板を上記フランジに固定するステ
ップとを含む。

【０００８】

【作用】本発明方法によると、コア中心線又は光半導体
素子の出射光軸若しくは入射光軸とベース基板の底面の
距離が所定の値になるようにベース基板を研磨した後
に、ベース基板の底面をフランジの溝のフランジ外周側
壁面に対して摺動させて位置関係の調整を行うことがで
きるので、この位置関係の調整は平面的な簡易なものと
なる。また、光学的結合効率が最大のところでベース基
板をフランジに固定するようにしているので、高い結合
効率を得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図１は本発
明方法の実施に使用することができるフランジの斜視図
である。フランジ１２は例えばＳＵＳ材からなり、概略
円筒形状をしている。フランジ１２には、切削加工等に
よって、両端面間を貫通するフェルール挿入孔１４と、
一方の端部を長手方向に切り欠いた形状の溝１６とが形
成されている。溝１６のフランジ外周側壁面１６Ａはフ
ェルール挿入孔１４の幾何学的中心線と平行である。ま
た、溝１６の幅は後述する光導波路チップの厚みよりも
わずかに大きく設定される。

【００１０】図２は図１のフランジを備えたファイバア
センブリの側面図である。このファイバアセンブリは、
中心細孔に光ファイバ１８が挿入固定されたフェルール
２０をフランジ１２のフェルール挿入孔１４に挿入固定
して構成される。２２は光ファイバの被覆である。光フ
ァイバ１８の先端はフェルール２０の端面２０Ａととも
に研磨されており、このフェルールの端面２０Ａは、フ
ランジの溝１６内にわずかに突出している。

【００１１】フランジ１２及びフェルール２０がＳＵＳ
材からなる場合には、フランジのフェルール挿入孔１４
とフェルール２０の外周部とを極めて高精度に加工する
ことができるので、光ファイバ１８をフェルール１２の
幾何学的中心線上に位置させるのが容易である。この場
合、フランジの挿入孔１４に所定深さまで挿入されたフ
ェルール２０をフランジ１２に固定するに際しては、レ
ーザ溶接によることによって、固定前後の位置ずれを生
じさせることなしにフェルール２０をフランジ１２に対
して固定することができる。

【００１２】このように作成されたファイバアセンブリ
について、フェルール端面２０Ａ近傍における光ファイ
バ１８の中心線と溝１６のフランジ外周側壁面１６Ａと
の距離Ｌ₀ を実測しておく。

【００１３】一方、光導波路アセンブリは次のようにし
て作成される。図３は完成した光導波路アセンブリの斜
視図である。光導波路チップ２４は、Ｓｉからなる導波
路基板２６と、導波路基板２６上に火炎加水分解法によ
り形成された所定屈折率のアンダークラッド２８Ａと、
アンダークラッド２８Ａ上に火炎加水分解法及びリアク
ティブイオンエッチング法により屈折率を調整されて且
つ形状を確定されて形成されたコア３０と、コア３０を
覆うようにアンダークラッド２８Ａ上に火炎加水分解法
により形成されたオーバークラッド２８Ｂとからなる。
アンダークラッド２８Ａ、コア３０及びオーバークラッ
ド２８Ｂの主成分はＳｉＯ₂ である。

【００１４】このように製造された光導波路チップにあ
っては、アンダークラッド２８Ａ又はアウタークラッド
２８Ｂの厚みを高精度に制御することが困難であるか
ら、このままではコア３０に対して所定の位置関係を有
する基準面を設定することができない。

【００１５】そこで、本実施例においては、光導波路チ
ップ２４をＳＵＳ材からなるベース基板３２に貼着し
て、ベース基板３２の底面を研磨することによって、こ
の底面とコア３０の中心線とが所定の位置関係を有する
ようにする。

【００１６】具体的には、ベース基板３２の底面３２Ａ
とコア３０の中心線との距離Ｌが図２のファイバアセン
ブリにおいて実測された距離Ｌ₀ に一致するように、ベ
ース基板３２の底面を研磨する。距離Ｌの測定にはビデ
オスケール・メータを用いることができる。また、ベー
ス基板３２の研磨量についてはデジタルマイクロメータ
により測定することができる。

【００１７】尚、距離Ｌ₀ の実測値と設計値の誤差が十
分小さい場合には、この設計値に前述の距離Ｌが一致す
るように研磨を行ってもよい。図４は、光ファイバと光
導波路チップを接続するに際しての位置調整の説明図で
ある。まず、ベース基板の底面３２Ａがフランジの溝の
フランジ外周側壁面１６Ａに密着し且つ光導波路チップ
２４の端面がフェルール２０の端面２０Ａに密着するよ
うに光導波路アセンブリをファイバアセンブリの溝に挿
入する。

【００１８】この状態で両アセンブリのいずれか一方を
例えば微動台を用いて紙面に垂直な方向に移動させる
と、ファイバアセンブリ側の基準面（溝のフランジ外周
側壁面１６Ａ）と光導波路アセンブリ側の基準面（ベー
ス基板３２の底面３２Ａ）とが一致していることから、
いずれかの位置で光ファイバ１８の端面と光導波路のコ
ア３０とが相対向することになる。

【００１９】この位置は、光ファイバ１８の図示しない
端部に光源を接続しておくとともに、光導波路チップ２
４の出射端側に光センサ３４を設けておき、光センサ３
４の出力信号をパワーメータ３６で読みとって、光導波
路チップ２４から出射する光の強度が最大になる位置に
よって知ることができる。

【００２０】そしてこのようにして相対的な位置関係が
特定されたならば、ベース基板３２をフランジ１２にレ
ーザ溶接することによって、上記相対的位置関係は確定
する。レーザ溶接により固定を行った場合、接続終了後
における結合効率の経時変化が少ない。

【００２１】このように本実施例によると、ファイバア
センブリ或いは光導波路アセンブリを一方向にのみ移動
させることによって最大光結合効率が得られる位置を特
定することができるので、相対位置関係の調整が容易で
ある。

【００２２】尚、フェルール２０の中心細孔をフェルー
ルの外周に対して偏心させておくと、フェルール２０を
フランジ１２に対して回転させることによって、光ファ
イバ１８の中心線と溝のフランジ外周側壁面１６Ａとの
距離を偏心量に応じて変化させることができるので、Ｌ
₀ の実測値の測定誤差或いは設計値の公差を無視するこ
とができない場合に、これを補正することができる。

【００２３】次に、図３のような光導波路アセンブリと
接続可能なＬＤアセンブリについて説明する。このＬＤ
アセンブリは、前実施例と同じように溝１６を有するフ
ランジ１２′の中心孔に球レンズ４０を圧入固定し、光
半導体素子４２をフランジ１２′の端部に位置調整の後
固定して構成される。光半導体素子４２は、ケース４６
と、ケース４６内に設けられたＬＤチップ４４と、ＬＤ
チップ４４を外部回路と接続するための端子４８，５０
とを備えている。

【００２４】光半導体素子４２のフランジ１２′に対す
る位置調整に際しては、フランジ１２′を固定治具５２
により固定しておく。そして、端子４８，５０に駆動電
源５８を接続してＬＤチップ４４を発光させ、レンズ４
０を介して概略平行光ビームとして出射するＬＤチップ
４４からの光の光軸ＯＡがフランジ１２′の幾何学的中
心軸と平行になるように調整する。この調整は、光半導
体素子のケース４６のフランジ外部に位置する大径部を
微動台のヘッド５４により紙面の左右方向或いは紙面の
表面側から裏面側に向かう方向に移動させることによっ
て行うことができる。

【００２５】また、出射光軸の平行度の確認は、出射光
を赤外線カメラ５６により受けて、そのモニタ画像にお
ける同心円状の干渉縞の位置等により知ることができ
る。この位置調整が終了したならば、光半導体素子４２
はそのケースの大径部をフランジ１２′にレーザ溶接す
ることによってフランジ１２′に固定される。

【００２６】このように作成されたＬＤアセンブリを光
導波路アセンブリに接続するに際しては、図６に示すよ
うに、図４で説明した方法と同じように光センサ３４及
びパワーメータ３６を用いて、最大光結合効率が与えら
れる位置を知ることができる。但し、この場合、ＬＤチ
ップ４４から出射した光のレンズ４０による集束点が光
導波路のコア３０の端面に対して最適な位置にくるよう
に、光導波路アセンブリを紙面の左右方向にも位置調整
することが望ましい。

【００２７】尚、本発明を適用してフォトダイオードチ
ップを備えた光半導体素子と光導波路チップを接続する
場合には、フォトダイオードチップの受光径が約１００
μｍ程度であり位置ずれに対する許容量が大きいので、
ＬＤチップを備えた光半導体素子の場合のように光半導
体素子とフランジ間の位置調整を行う必要はない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高い結合効率を得ることができ且つ簡便な光導波路チッ
プと光学部品の接続方法の提供が可能になるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるフランジの斜視図であ
る。

【図２】本発明の実施例におけるファイバアセンブリの
側面図である。

【図３】本発明の実施例における光導波路アセンブリの
斜視図である。

【図４】本発明の実施例におけるファイバアセンブリと
光導波路アセンブリの相対位置関係の調整の説明図であ
る。

【図５】本発明の実施例におけるＬＤアセンブリの光軸
調整の説明図である。

【図６】本発明の実施例におけるＬＤアセンブリと光導
波路アセンブリの相対位置関係の調整の説明図である。

【図７】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１２，１２′ フランジ １６ 溝 １８ 光ファイバ ２４ 光導波路チップ ３２ ベース基板 ４２ 光半導体素子 ４４ ＬＤチップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心細孔に光ファイバ(18)が挿入固定さ
   れたフェルール(20)を、該フェルールの外径よりもわず
   かに大きい内径を有しその長手方向端部に溝(16)が形成
   されたフランジ(12)に挿入固定するステップと、 光導波路チップ(24)をベース基板(32)に貼着して、上記
   光導波路チップのコア中心線と上記ベース基板の底面の
   距離が上記光ファイバ(18)の中心線と上記溝(16)のフラ
   ンジ外周側壁面(16A) の距離の実測値又は設計値に一致
   するように、上記ベース基板(32)をその底面から研磨す
   るステップと、 上記光ファイバ(18)と上記光導波路チップ(24)の光学的
   結合効率を実測しながら、上記ベース基板の底面(32A)
   を上記フランジ外周側壁面(16A) に対して摺動させて上
   記光導波路チップ(24)及びフランジ(12)の相対的位置関
   係を調整するステップと、 上記光学的結合効率が最大のところで上記ベース基板(3
   2)を上記フランジ(12)に固定するステップとを含むこと
   を特徴とする光導波路チップと光学部品の接続方法。
2. 【請求項２】 上記中心細孔は上記フェルール(20)の外
   周に対して偏心しており、上記相対的位置関係の調整に
   際して上記フェルール(20)を上記フランジ(12)に対して
   回転させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載
   の光導波路チップと光学部品の接続方法。
3. 【請求項３】 レンズ(40)が挿入固定されその長手方向
   端部には溝(16)が形成された概略円筒形状のフランジ
   (12′) の上記溝が形成されているのと反対側の端部に
   光半導体素子(42)をその出射光軸又は入射光軸が上記フ
   ランジ (12′)の幾何学的中心軸と平行になるように固
   定するステップと、 光導波路チップ(24)をベース基板(32)に貼着して、上記
   光導波路チップのコア中心線と上記ベース基板の底面の
   距離が上記出射光軸又は入射光軸と上記溝(16)のフラン
   ジ外周側壁面(16A) の距離の実測値又は設計値に一致す
   るように、上記ベース基板(32)をその底面から研磨する
   ステップと、 上記光半導体素子(42)と上記光導波路チップ(24)の光学
   的結合効率を実測しながら、上記ベース基板の底面(32
   A) を上記フランジ外周側壁面(16A) に対して摺動させ
   て上記光導波路チップ(24)及びフランジ (12′) の相対
   的位置関係を調整するステップと、 上記光学的結合効率が最大のところで上記ベース基板(3
   2)を上記フランジ (12′) に固定するステップとを含む
   ことを特徴とする光導波路チップと光学部品の接続方
   法。