JPH05346517A - レーザ融着接続装置及び方法 - Google Patents

レーザ融着接続装置及び方法

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JPH05346517A
JPH05346517A JP4155210A JP15521092A JPH05346517A JP H05346517 A JPH05346517 A JP H05346517A JP 4155210 A JP4155210 A JP 4155210A JP 15521092 A JP15521092 A JP 15521092A JP H05346517 A JPH05346517 A JP H05346517A
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JP
Japan
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fusion splicing
laser
fusion
optical
silica
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Pending
Application number
JP4155210A
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English (en)
Inventor
Kenichi Morosawa
健一 諸沢
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の石英系光導波路と複数の光ファイバを
同時に、低損失に、且つばらつき無く、再現性良く融着
接続する。 【構成】 CO2 レーザ発振器1,2から出射されたレ
ーザビーム3,4を各々複数に分岐させて複数の石英系
光導波路27〜30と複数の光ファイバ31〜34との
各融着接続部35〜38へ導く。それぞれのレーザビー
ム7〜10を複数の集光レンズ23〜26によって別々
に集光して各融着接続部35〜38へ照射する。また、
全ての融着接続部35〜38の温度が等しくなるように
2本以上のCO2 レーザビームを重ね合せて照射する方
法もとる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CO2 レーザ光を用い
て、同一平面上に形成された複数の石英系光導波路と複
数の光ファイバとを同時に融着接続するレーザ融着接続
装置及び方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】石英を材料に用いた光部品は、リン、ボロ
ン、ゲルマニウム、チタン、フッソ等の不純物をドーパ
ントとして用いることにより、光に対する屈折率を任意
に制御できるため、低損失な光導波路が作製できる。最
近では、ホトリソグラフィーにより光導波路を高精度、
高密度に加工した、光分岐器、波長合分波器、光フィル
ター等の通信用光部品の開発が盛んに行われている。こ
れらの光部品は、同一基板上に光導波路を介して複数の
素子が集積されているため、基板内では光信号を低損失
に伝送し、処理することができる。しかし、通信システ
ムに実用する場合は、他の光部品との光信号の授受が必
要となる。一般に、光信号の伝送は光ファイバによって
行われており、実用上、各々の光部品には光ファイバピ
ッグテイルが取り付けられ、光ファイバどうしは高性能
コネクタにより低損失で簡単に脱着することができるよ
うになっている。光部品と光ファイバとの接続には、光
導波路とファイバとの間に一定の空隙を設け、光軸を機
械的に高精度に調整して各々を固定する方式と、光ファ
イバを光導波路の端面に直接融着接続する方式とがあ
り、それぞれ検討が進められている。各々の方式とも特
長を有しているが、融着接続方式は、光ファイバと光導
波路の端面とを溶融により一体化して永久接続するた
め、マッチングオイル等を必要とせず接続部での反射が
極めて小さい、軸ずれの恐れがなく長期信頼性に優れて
いる等の利点を有している。
【0003】一般に、光導波路と光ファイバとの融着接
続には、エネルギー源としてCO2 レーザ光が用いられ
ている。波長が10.6μmのCO2 レーザ光は石英系材料
に効率よく吸収されるため、融着接続用熱源としては最
適である。しかも、レンズで集光することにより、微小
なスポットで任意の部位に照射し、選択的に溶融させる
ことが可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】単芯の光ファイバと石
英系光導波路は、CO2 レーザ光を用いて、1.0 dB以下
の損失で再現性良く接続できる。しかし、CO2 レーザ
融着接続は、融着接続部の適当な位置に一定のパワー密
度を有するレーザビームを照射して溶融させるため、融
着接続部では石英の流動により軸方向でのコアの伸縮及
び、クラッド表面の隆起が発生する。このため、融着接
続する第1の導波路の近辺に他の第2の導波路がある
と、第1の導波路にファイバを融着接続するときの熱の
影響により第2の導波路のコア、クラッドの変形や、導
波路端面のだれが発生し、第2の導波路とファイバの低
損失融着が困難となってしまう。
【0005】同一平面上に形成された複数の石英系光導
波路に多芯のテープファイバ等を接続する場合に、各々
のファイバを1本づつ、順番に融着接続すると、あとか
ら融着接続する導波路の端面にだれが生じ、コアに歪み
が発生するため、ファイバとの光軸調整が困難になり融
着接続後の損失が増加する。このように1本のCO2
ーザビームを用いる方式では各々の融着接続部の損失に
0.5〜3dB のばらつきが発生し、均一な接続ができなか
った。
【0006】また、融着接続に用いられるCO2 レーザ
ビームはシングルモードであり、図6に示すようにガウ
ス型のパワー分布になっている。例えば、4本の光ファ
イバが0.25mm間隔で配置された4芯テープファイバと、
0.25mm間隔で形成された4つの石英系光導波路を夫々融
着接続するために、ビーム径を 2mmに制御したシングル
モードCO2 レーザビームを照射すると、照射部の温度
分布は中心が高く、周辺に向かって低くなる凸分布とな
る。溶融した石英は温度の高い方向に向かって流動する
ため、中心から離れた融着接続部の光導波路及びファイ
バのクラッドは中心に向かって引っ張られ、照射前に調
整したコアの光軸にずれが生じる。このため中央付近で
は0.1 〜0.5dB の接続損失で接続できるのに対し、周辺
の融着接続部では損失が1 〜3dB と非常に大きくなって
しまい、大きなばらつきが生じる。照射するCO2 レー
ザのビーム径を大きくして、融着接続部の範囲でほぼパ
ワー分布が最大、同一に制御すると、融着接続部以外に
照射されるパワーが大きくなり過ぎ、ファイバの変形
や、素子全体の急激な加熱をひき起こし、実用的でな
い。
【0007】本発明の目的は、前期した従来技術の問題
点を解決し、同一平面上に形成された複数の石英系光導
波路と複数の光ファイバとを低損失で、ばらつき無く、
再現性良く融着接続することができるレーザ融着接続装
置並びにレーザ融着接続方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のレーザ融着接続装置は、CO2 レーザ発振器か
ら出射されたCO2 レーザビームを複数に分岐させて、
複数の石英系光導波路と複数の光ファイバとの各融着接
続部へ導くための光学系と、その光学系からのCO2
ーザビームを別々に集光して各融着接続部へ照射するた
めの複数の集光レンズとを備えたことを特徴とし、ま
た、本発明のレーザ融着接続方法は、複数の石英系光導
波路と複数の光ファイバとの融着接続部に、全ての融着
接続部の温度が等しくなるように2本以上のCO2 レー
ザビームを重ね合わせて照射するようにしたことを特徴
とする。
【0009】
【作用】上記構成による本発明のレーザ融着接続装置に
よれば、融着接続する石英系光導波路の数に合わせてC
2 レーザビームを複数に分岐させ、それらを複数の集
光レンズで別々に集光することによって、それぞれの融
着接続部に対して最適となるCO2 レーザビームを同時
に照射することができるので、コアの歪みを抑え低損
失、且つ均一に多芯融着接続を行うことができる。
【0010】また、本発明のレーザ融着接続方法によれ
ば、CO2 レーザビーム内の低パワー側が照射される部
分に別のCO2 レーザビームを照射して、全ての融着接
続部の温度が等しくなるようにビームを重ね合わせるこ
とによって、外側の融着接続部から中央の融着接続部へ
向かっての導波路クラッドの流動が抑制されるため、コ
アの光軸ずれも抑制され、融着接続部間の接続損失のば
らつきが低減できる。融着接続部の温度分布を均一化す
るためには、2本以上のシングルモードビームの照射位
置を抑制して最適重ね合わせ状態を設定し、均一性を高
めるためには、異なる集光径のビームを用いると効果的
である。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図1乃至図5
に従って説明する。
【0012】〈実施例1〉図1に示すレーザ融着接続装
置は、2つのCO2 レーザ発振器1,2を備え、これら
から出射されるCO2 レーザ光3,4をそれぞれ2分岐
することで合計4か所に同時にレーザ照射するものであ
る。この場合、それぞれのCO2 レーザ発振器1,2よ
り水平に出射されたレーザビーム3,4は、ZnSeビ
ームスプリッタ5,6と反射ミラー39,40とにより
融着用ビーム7,8及び9,10に分けられる。各々の
融着用ビーム7〜10に対して、照射時間を制御するた
めのシャッタ11〜14と、レーザパワーを微調整する
アッテネータ15〜18と、ビームを鉛直下方へ反射さ
せる反射ミラー19〜22とからなる光学系が設けられ
ている。さらに、それぞれの反射ミラー19〜22の下
方には、融着用ビーム7〜10を別々に集光し、石英系
光導波路27〜30と0.25mm間隔で配置された光ファイ
バ31〜34との融着接続部35〜38に独立に照射す
るための集光レンズ23〜26が設けられている。石英
系光導波路27〜30と光ファイバ31〜34との光軸
を調整した後に、この装置によって同時に融着用ビーム
7〜10を照射して融着接続を行ったところ、融着接続
部35〜38の接続損失は、夫々0.6、 0.3、 0.3、 0.
5dBとなり、ばらつきは0.3dB となった。
【0013】また、図2に示すように、外側の融着接続
部35,38に融着用ビーム7,10を照射するための
集光レンズ23,26の焦点距離を中央の融着接続部3
6,37に融着用ビーム8,9を照射するための集光レ
ンズ24,25の焦点距離よりも短くし融着用ビーム7
〜10の照射角度差を小さくして融着接続を行ったとこ
ろ、融着接続部35〜38の接続損失は、夫々 0.5、
0.3、 0.3、 0.4dBとなり、ばらつきは0.2dB となっ
た。
【0014】〈実施例2〉図3に示す装置は、本発明の
レーザ融着接続方法によって石英系光導波路と光ファイ
バとを多芯融着接続するためのものである。この場合、
4本の石英系光導波路41,42、43、44が形成さ
れた光部品45に、o.25mm間隔で配置された4本のシン
グルモード光ファイバ46、47、48、49のテープ
50を融着接続するために、CO2 レーザ発振器51か
ら出射されたレーザビーム52をビームスプリッタ53
で分岐させ、シャッタ54,55及びアッテネータ5
6,57を通した後にミラー58、59により鉛直下方
に反射させ、微調位置合わせ機構の付いたレンズ(焦点
距離15インチ)60、61で集光させ、融着接続部6
2〜65に上方から照射する。このとき、図4に示すよ
うに融着接続部の温度分布が4つの融着接続部62〜6
5で均一になるように融着レーザビーム66、67の位
置をレンズ60及び61で調整する。
【0015】光ファイバ46〜49と石英系光導波路4
1〜44の光軸を調整した後に、シャッタ54、55で
照射時間を制御し、アッテネータ56、57で一定パワ
ーに設定した融着用ビーム66、67を同時に照射して
融着接続したところ、融着接続部62〜65の損失は夫
々、0.3 ,0.4 ,0.4 ,0.3dB となり、ばらつきは0.1d
B であった。
【0016】また、図5に示すように、焦点距離20イン
チの集光レンズ68で集光したレーザビーム69の両側
に、焦点距離15インチの集光レンズ70,71で集光し
たレーザービーム72、73を照射して幅 2mmの範囲で
温度分布を均一に保ち、光導波路間隔0.25mmの8本の石
英系光導波路74〜81と8芯シングルモードテープフ
ァイバ82を融着接続したところ、各々の融着接続部で
の損失は、0.4 ,0.3,0.4 ,0.5 ,0.3 ,0.4 ,0.3
,0.5dB となり、ばらつきは 0.2dBとなった。
【0017】
【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、同一平
面上に形成された複数の石英系光導波路と複数の光ファ
イバを同時に、低損失、かつ小さなばらつきで再現性良
く融着接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ融着接続装置の一実施例を示す
構成図である。
【図2】本発明のレーザ融着接続装置の他の実施例を示
す構成図である。
【図3】本発明のレーザ融着接続方法の一実施例を示す
装置構成図である。
【図4】図3の場合における融着接続部とその温度分布
曲線とを示す図である。
【図5】本発明のレーザ融着接続方法の他の実施例を示
す図である。
【図6】シングルモ−ドCO2 レーザ光のパワー分布曲
線を示す図である。
【符号の説明】
1 CO2 レーザ発振器 2 CO2 レーザ発振器 3 CO2 レーザ光(レーザビーム) 4 CO2 レーザ光(レーザビーム) 5 ビームスプリッタ 6 ビームスプリッタ 7 融着用ビーム 8 融着用ビーム 9 融着用ビーム 10 融着用ビーム 11 シャッタ 12 シャッタ 13 シャッタ 14 シャッタ 15 アッテネータ 16 アッテネータ 17 アッテネータ 18 アッテネータ 19 反射ミラー 20 反射ミラー 21 反射ミラー 22 反射ミラー 23 集光レンズ 24 集光レンズ 25 集光レンズ 26 集光レンズ 27 石英系光導波路 28 石英系光導波路 29 石英系光導波路 30 石英系光導波路 31 光ファイバ 32 光ファイバ 33 光ファイバ 34 光ファイバ 35 融着接続部 36 融着接続部 37 融着接続部 38 融着接続部 39 反射ミラー 40 反射ミラー 41 石英系光導波路 42 石英系光導波路 43 石英系光導波路 44 石英系光導波路 45 光部品 46 光ファイバ 47 光ファイバ 48 光ファイバ 49 光ファイバ 51 CO2 レーザ発振器 52 レーザビーム 53 ビームスプリッタ 54 シャッタ 55 シャッタ 56 アッテネータ 57 アッテネータ 58 ミラー 59 ミラー 60 集光レンズ 61 集光レンズ 62 融着接続部 63 融着接続部 64 融着接続部 65 融着接続部 66 融着用ビーム 67 融着用ビーム 68 集光レンズ 69 レーザビーム 70 集光レンズ 71 集光レンズで 72 レーザービーム 73 レーザービーム 74 石英系光導波路 75 石英系光導波路 76 石英系光導波路 77 石英系光導波路 78 石英系光導波路 79 石英系光導波路 80 石英系光導波路 81 石英系光導波路 82 8芯シングルモードテープファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 6/255

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CO2 レーザ光を用いて、同一平面上に
    形成された複数の石英系光導波路と複数の光ファイバと
    を融着接続するレーザ融着接続装置において、CO2
    ーザ発振器から出射されたレーザビームを複数に分岐さ
    せて上記石英系光導波路と上記光ファイバとの各融着接
    続部へ導くための光学系と、その光学系からのレーザビ
    ームを別々に集光して各融着接続部へ照射するための複
    数の集光レンズとを備えたことを特徴とするレーザ融着
    接続装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、焦点距離が各々異な
    る複数の集光レンズを備えたことを特徴とするレーザ融
    着接続装置。
  3. 【請求項3】 CO2 レーザ光を用いて、同一平面上に
    形成された複数の石英系光導波路と複数の光ファイバと
    を融着接続するレーザ融着接続方法において、上記石英
    系光導波路と上記光ファイバとの融着接続部に、全ての
    融着接続部の温度が等しくなるように2本以上のCO2
    レーザビームを重ね合わせて照射するようにしたことを
    特徴とするレーザ融着接続方法。
  4. 【請求項4】 請求項3において、上記CO2 レーザビ
    ームを焦点距離が各々異なる複数の集光レンズを用いて
    別々に集光し、上記融着接続部へ別々の方向から照射す
    るようにしたことを特徴とするレーザ融着接続方法。
JP4155210A 1992-06-15 1992-06-15 レーザ融着接続装置及び方法 Pending JPH05346517A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6520689B2 (en) 2001-07-17 2003-02-18 Corning Incorporated Optical fiber splicing method and device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6520689B2 (en) 2001-07-17 2003-02-18 Corning Incorporated Optical fiber splicing method and device

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