JPH06160678A - 共通基板上で光ファイバを光学素子に結合する方法 - Google Patents

共通基板上で光ファイバを光学素子に結合する方法

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JPH06160678A
JPH06160678A JP5185139A JP18513993A JPH06160678A JP H06160678 A JPH06160678 A JP H06160678A JP 5185139 A JP5185139 A JP 5185139A JP 18513993 A JP18513993 A JP 18513993A JP H06160678 A JPH06160678 A JP H06160678A
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fiber
coupling
transverse
optical
substrate
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JP5185139A
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ダニエル・ムソー
Gerard Gelly
ジエラール・ジエリー
Emmanuel Grard
エマニユエル・グラール
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で低コストの光学ヘッダを用いて光学素
子と結合用ファイバとを高精度で接続することを可能に
する。 【構成】 共通基板上で光ファイバを光学素子に接続す
る方法において、結合用ファイバのコアの偏心性を利用
し、ファイバを軸の周りで回転させることによりコアの
垂直方向位置を調整する。この調整は、ファイバを結合
すべき素子を構成するレーザダイオードを担持する基板
の水平基準面にファイバを接触保持しておいて実施す
る。該方法は、光ファイバ通信システム用の伝送ヘッダ
を製造するために使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光送信または受信ヘッ
ダを形成するために、共通基板上において光ファイバ
を、半導体レーザダイオードまたはホトダイオードのよ
うな光学素子に結合することに関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のごとき結合を行なう上で解消すべ
き第１の問題は、結合損失を小さくすることである。こ
れには極めて正確な位置決めが要求される。
【０００３】公知の結合方法においては、まず素子を基
板に一般的には適所にはんだ付けすることにより固定す
る。この方法では、素子の能動領域は基板の基準面より
上の所定の高さに置かれる。この高さは、結合光ファイ
バに備えられた円柱状操作面が上記基準面に支持される
ときに、該ファイバのコアの一端の高さと出来る限り等
しくする。
【０００４】上記操作面は、回転体の形態の円筒形フェ
ルールによって与えられる。ファイバはフェルール内に
その軸と平行に、しかし中心をずらして配置される。こ
れによって垂直方向位置の調整、即ち素子の能動領域と
ファイバのコアとの高低差の補正が可能になる。これは
単に、フェルールを基準面に接触させたままその軸の周
りで回転させることにより行われる。優れた結合を得る
ために要求される位置精度を与えるには、フェルールを
精密に製造する必要がある。
【０００５】横断方向及び長手方向調整は、最終的に結
合用ファイバを基板に固定する前に、フェルールを基準
面に接触させたままで移動させることにより行われる。
【０００６】結合用ファイバは一般に、種々の調整及び
他の操作を容易にするために短い。結合用ファイバを基
板に固定したら、他方の端部を、結合すべきより長いフ
ァイバに融着する。公知の融着方法であれば、得られた
融着部分における光損失は小さい。
【０００７】前述のごとき結合を行なう上で通常解消す
べき第２の問題は、素子、一定長の結合用ファイバ、及
びこれらを結合するのに必要とされるエレメントを含む
光学ヘッダの寸法を出来るだけ小さくすることである。
このために小さい基板が使用される。
【０００８】本発明の目的は、小型で低コストの光学ヘ
ッダを用いて光学素子と結合用ファイバとの間の信頼性
のある結合を可能にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、結合用ファイ
バを構成する光ファイバのコアが該結合用ファイバの円
柱状操作面に関して偏心していることを用いて、共通基
板上で光ファイバを光学素子に結合する方法であって、
前記コアの垂直方向位置の調整が、前記結合用ファイバ
を結合する必要がある素子をも担持している前記基板の
水平基準面に前記操作面を当接させたまま、前記結合用
ファイバを前記操作面の軸の周りで回転させることによ
り行われ、前記操作面が、前記結合用ファイバの光学ク
ラッディングの外側表面である方法にある。
【００１０】
【実施例】本発明がどのように実施されるかを、添付の
図面を参照して非限定的な実施例によって説明する。
【００１１】実施例としてここに記載する方法は、下記
の機能に関する限り従来の方法と共通な以下の操作を含
む。
【００１２】−例えば水平に置かれた剛性基板４上に素
子２を固定する操作。基板は、いずれも水平の長手方向
Ｚ及び横断方向Ｘと垂直方向Ｙとを有する。更に基板
は、例えばレーザダイオードである素子よりも低いとこ
ろにある上方水平基準面６を有する。表面の方向及び向
きは当然ながら説明の都合上、基板に対して定義してあ
る。
【００１３】−光ファイバ８を、基準面６の上方で最終
的な結合位置の近傍に予備的に置く操作。結合すべきフ
ァイバが長いファイバである通常のケースでは、本明細
書で使用される“ファイバ”なる語は結合すべきファイ
バそのままを指すのではなく、比較的短い結合用ファイ
バの端部セグメント（または接続用ファイバ）を指し、
このセグメントの他方の端部に、結合すべきファイバが
後続ステップにおいて接続されるものとする。この段階
ではファイバはその長さを前記長手方向にして向けられ
ている。ファイバは、長手方向軸１２を有すると共に光
学クラッディング１４によって包囲されたコア１０を有
する。光学結合は、結合位置にあるコア端部１６を素子
２に対して位置決めすることにより行わわれる。ファイ
バは、これを移動または保持するのに使用される操作面
１８を有する。この表面は長手方向の母線（ｇｅｎｅｒ
ａｔｒｉｃｅｓ）を有する円柱状である。より正確に
は、表面１８はファイバの光学クラッディング１４の周
囲表面である。
【００１４】−所望の結合を得るために、基板４に対す
るファイバの長手方向、横断方向及び垂直方向位置を調
整する操作。少なくとも横断方向及び垂直方向の調整
は、操作面１８に圧力をかけて行われる。
【００１５】−最後に、結合を永久的なものにするため
に、ファイバ８を基板４に固定する操作。
【００１６】本発明によれば、操作面１８は断面２０を
有するが、この断面２０はファイバ８のコア軸１２と同
心の円とは一致しない。断面２０はこの実施例では円形
であるが、楕円または卵形とすることもできる。コア軸
１２は長手方向ファイバ軸２４に対して意図的に偏心さ
せてある。長手方向ファイバ軸２４は、回転体の形状で
ある円柱状操作面１８の軸である。偏心は符号５０で示
してある。
【００１７】ファイバ８の予備配置操作は、この操作面
が基準面６に支持されるように置くことを含み、ファイ
バの垂直方向位置を調整する操作は、ファイバを軸２４
のような長手方向軸の周りで回転させる（矢印２２参
照）ことにより行われる。この回転は、操作面を基準面
に当接させたままで行われる。
【００１８】他の調整時の変位のように、この回転は図
中に両方向矢印によってシンボリックに表されている。
【００１９】実施例として示す好ましい実施態様におい
ては、ファイバ８は円形断面を有し、少なくとも前記フ
ァイバの垂直方向位置２２及び横断方向位置２６を調整
する操作の間は、ファイバガイド２８がファイバ及び基
板４の上方に設置されている。
【００２０】ファイバガイドの下面３０は以下の表面を
含んでいる： −基板４上の固定主案内面３４と協働する可動主案内面
３２。主案内面の少なくとも一部は横断方向母線、即ち
横断方向と平行な母線を有しており、ファイバガイド２
８の横断方向変位２６は許容するが長手方向変位及び垂
直軸の周りの回転を禁止すべく、水平面からは外れてい
る。案内面は例えば横断方向と平行な平面である。そう
すると横断方向案内路が得られる。
【００２１】−基板３４上の固定支持面３８に支持され
ている可動支持面。かかる支持面の少なくとも一部は横
断方向母線を有しており、例えばこの方向と平行な平面
を含む。前記横断方向変位の間、前記ファイバガイドの
垂直方向変位及び水平軸の周りの回転を禁止すべく、垂
直面からは外れている。かかる支持面はこの実施例にお
いては水平である。
【００２２】−長手方向母線、即ち長手方向と平行な母
線を含む壁４２を有する、凹部として形成されたファイ
バ案内及び支持チャネル４０。壁４２は例えば平面であ
って操作面１８に当接しており、水平面からは外れてい
る。壁４２は、ファイバガイドに対するファイバ８の横
断方向変位と垂直軸の周りの回転とを禁止するよう操作
面と接触しているファイバ案内面４２を構成している。
【００２３】上記壁の幾つかは、操作面との接触を保つ
ファイバ支持面を構成すべく、垂直面からは外れてい
る。壁４２は、可動支持面が固定支持面３８と接触して
いる間、ファイバの垂直方向変位及び横断方向軸の周り
の回転を禁止するよう基準面６と協働する。この実施例
においてはファイバ支持面はチャネル４０の２つの傾斜
側部４２であり、これらは更に上述のごときファイバ案
内面をも構成している。
【００２４】ファイバの横断方向位置は、ファイバガイ
ド２８の横断方向変位２６によって調整される。
【００２５】ファイバ８の横断方向位置及び垂直方向位
置を調整する前記操作の各々は、一般に、横断方向及び
垂直方向の最終調整をもたらす一連の部分調整からな
る。
【００２６】この場合、調整はファイバガイド２８を使
用し、 −両方向矢印４４の方向における長手方向位置の調整；
及び −それぞれが垂直方向部分調整２２とそれに続く横断方
向部分調整２６とを含む一連の複合部分調整 の順番で行われる。
【００２７】上記ケースにおいてファイバ８を基板に固
定する前記操作は、最終垂直方向調整の後で且つ最終横
断方向調整の前に、ファイバをファイバガイド２８に固
定する部分固定操作を含む。
【００２８】最終横断方向調整の後、別の部分固定操作
によってファイバガイドを基板４に固定する。
【００２９】種々の固定操作は接着によって行われる。
【００３０】上述のファイバ８は、上述の操作によって
素子２への優れた結合が実現されるべく選択された結合
用ファイバを構成する。更にファイバ８は、要求される
偏心５０があっても、結合用ファイバを結合すべきより
長いファイバにこれら２つのファイバの端部どうしを融
着することにより有効に光学結合し得るように選択され
る。該方法は更に、結合用ファイバ８を基板に固定した
後、結合すべきファイバ５２（図２）を結合用ファイバ
に融着する。結合すべきファイバ５２は通常は同心のコ
アを有しており、従ってこのコアは結合用ファイバ８の
コアとは一列に配置されない。例えば直径が１２５μｍ
の一般的なファイバのケースで要求される偏心は２μｍ
である。これは、フランスのＭａｒｓ−Ａｃｔｅｌ社に
よって市販されているＶＳＭ装置のような市販装置によ
って融着を行なっても、２つの同心コアファイバ間の融
着によってもたらされるものを越える光損失がもたらさ
れることはないことを意味する。そのような損失は全く
容認可能である（・・・ｄＢ）。
【００３１】上記偏心は、基準面より上にある素子２の
能動領域の高さに関して素子２を固定する場合に起こり
得る誤差を補正するのに十分である。
【００３２】上記誤差は通常は、素子２の製造の際にエ
ピタキシャル堆積される半導体層の厚さの誤差、素子を
基板に固定するはんだの厚さの誤差、及び基準面を形成
する反応性イオンエッチングの深さの誤差のみに依存す
る。
【００３３】最後に、適当な結合用ファイバを得ること
は容易であり且つ安価である。先に特定した偏心は、現
在の技術で製造されるファイバに典型的なものである。
【００３４】基板４及びファイバガイド２８は単結晶シ
リコンで製造されるのが好ましく、支持面及び／または
案内面３２、３４、３６、３８、４２並びに基準面６の
少なくとも幾つかは、これらのエレメントの主結晶平面
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するためのデバイスの斜視
図である。
【図２】デバイスに結合すべきより長いファイバに融着
された結合用ファイバを示す図である。
【符号の説明】
２ 素子 ４ 基板 ６ 基準面 １０ コア １４ 光学クラッディング １８ 操作面 Ｘ 水平横断方向 Ｙ 垂直方向 Ｚ 水平長手方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エマニユエル・グラール フランス国、91240・サン・ミツシエル・ シユール・オルジユ、アレ・デ・プリユニ ユス・８

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 結合用ファイバを構成する光ファイバの
    コアが該結合用ファイバの円柱状の操作面に関して偏心
    していることを用いて共通基板上で光ファイバを光学素
    子に結合する方法であって、前記コアの垂直方向位置の
    調整が、前記結合用ファイバを結合する必要がある素子
    をも担持している前記基板の水平基準面に前記操作面を
    当接させたまま、前記結合用ファイバを前記操作面の軸
    の周りに回転させることにより行われ、前記操作面が、
    前記結合用ファイバの光学クラッディングの外側表面で
    ある光ファイバを光学素子に結合する方法。
  2. 【請求項２】 上方水平基準面を有する剛性基板を得る
    操作と、 前記素子を前記基板に、前記基準面より上の所定の高さ
    で固定する操作と、 前記基準面より上にある素子の前記所定の高さにその厚
    さが適合しているシリカ光学クラッディングを有する光
    ファイバであって、前記クラッディングの側面が、前記
    ファイバの操作面を構成しており且つ前記ファイバの軸
    を構成する軸を有しており、前記クラッディング軸に対
    して要求された偏心を有するコアを有しており、前記結
    合用ファイバを構成するファイバを選択する操作と、 前記結合用ファイバの前記操作面を前記基準面に当接さ
    せる操作と、 前記ファイバを前記素子に少なくとも不完全に光学結合
    すべく、前記結合用ファイバを前記基準面上で位置決め
    する操作と、 前記光学結合を改善するために、前記ファイバをその軸
    の周りで回転させることにより垂直方向位置調整を行な
    う操作とを含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記素子に結合すべきファイバが前記結
    合用ファイバとは別のものであり、要求される偏心が、
    前記結合用ファイバを前記結合すべきファイバにこれら
    ２つのファイバの端部を融着することにより有効に光学
    結合させ得るように選択されており、更に前記結合用フ
    ァイバを前記基板に固定し、 前記結合すべきファイバを前記結合用ファイバに融着す
    ることを更に含む請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記操作面が回転円柱状である請求項２
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記剛性基板が、いずれも水平の長手方
    向及び横断方向と垂直方向とを有しており、前記結合用
    ファイバの位置決めが、一定長の前記ファイバを前記長
    手方向に沿って向けること、及び前記ファイバの長手方
    向及び横断方向位置を調整することを含み、 少なくとも前記ファイバの垂直方向位置及び横断方向位
    置を調整する前記操作の間、前記光ファイバ及び前記基
    板の上にファイバガイドが置かれており、前記ファイバ
    ガイドの下面が、 前記基板上にある固定主案内面と協働する可動主案内面
    であって、前記主案内面の少なくとも一部は横断方向母
    線を有しており、前記ファイバガイドの横断方向変位を
    許容しその長手方向変位及び垂直軸の周りの回転を禁止
    すべく、水平面から外れている可動主案内面と、 前記基板上にある固定支持面に支持されている可動支持
    面であって、該支持面の少なくとも一部は横断方向母線
    を有しており、前記ファイバガイドの横断方向変位の間
    その垂直方向変位及び水平軸の周りの回転を禁止すべ
    く、垂直面からは外れている可動支持面と、 凹部として形成されたファイバ案内及び支持チャネルで
    あって、前記光ファイバの前記操作面に当接する長手方
    向母線を含む壁を有しており、前記可動支持面が前記固
    定支持面と接触している間、前記壁の一部が、前記ファ
    イバガイドに対する前記光ファイバの横断方向変位と垂
    直軸の周りの前記光ファイバの回転とを禁止するファイ
    バ案内面を構成すべく、水平面からは外れており、前記
    壁の一部が、前記ファイバの垂直方向変位と横断方向軸
    の周りの回転とを禁止するよう前記基準面と協働するフ
    ァイバ支持面を構成すべく、水平面からは外れており、
    前記ファイバの横断方向位置を調整する操作が、前記フ
    ァイバガイドの横断方向変位によって行われる請求項４
    に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記調整操作が、前記ファイバガイドを
    用いて、 長手方向位置調整、 それぞれが垂直方向部分調整とそれに続く横断方向部分
    調整とを含む一連の複合部分調整の順番で行われる請求
    項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 最終の垂直方向調整の後で且つ最終の横
    断方向調整の前に前記光ファイバを前記ファイバガイド
    に固定する部分固定操作を含み、更に前記最終の横断方
    向調整の後に前記ファイバガイドを前記基板に固定する
    別の部分固定操作を含む請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記固定操作が接着によって行われる請
    求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記基板及び前記ファイバガイドが単結
    晶シリコンでできており、前記支持面及び／または案内
    面並びに基準面の少なくとも幾つかが主結晶平面である
    請求項５に記載の方法。
JP5185139A 1992-07-29 1993-07-27 共通基板上で光ファイバを光学素子に結合する方法 Pending JPH06160678A (ja)

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FR9209392 1992-07-29
FR929209392A FR2694419B1 (fr) 1992-07-29 1992-07-29 Procédé de couplage d'une fibre optique à un composant sur un substrat commun.

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JP5185139A Pending JPH06160678A (ja) 1992-07-29 1993-07-27 共通基板上で光ファイバを光学素子に結合する方法

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US (1) US5337392A (ja)
EP (1) EP0581671A1 (ja)
JP (1) JPH06160678A (ja)
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