JPH0618728A

JPH0618728A - 光導波路及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0618728A
Application number: JP17553192A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】導波路端面を研磨することなしに、低接続損失
で、引張り及び圧縮強度が強く、融着時のオフセットも
なく、光軸調整に時間を要しない。【構成】石英系ガラスからなる光導波路１の端面６１に
設けられた光ファイバ挿入用凹部５は、炭酸ガスレーザ
光を照射することによって形成される。凹部５の位置
は、光導波路１のコア２と凹部５内に挿入される光ファ
イバのコアとが正確に対向するように形成される。凹部
５の幅Ｗは光ファイバの直径ｄと略等しいか僅かに大き
いように選ばれる。凹部５を、炭酸ガスレーザ光照射に
よって形成すると、石英系ガラスに対してレーザ光は吸
収されるので、容易に凹部が形成され、かつその内壁面
は熱エネルギによって非常にきれいに成型される。従っ
て、光ファイバを容易に挿入することができ、凹部５が
光軸合せ用光ガイドとして役立つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路及びその製造
方法に係り、特に光ファイバを始めとして半導体レー
ザ、発光ダイオード、受光素子、レンズ、干渉膜光フィ
ルタなどの光部品を光導波路に一体的に接続するための
光導波路およびその製造方法に関するものであり、高強
度、低接続損失、低コスト化を実現できるものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信の進展に伴い、光デバイ
スには、大量生産性、高信頼性、結合の無調整
化、自動組立、低損失化などが要求されるようにな
り、これらの課題を解決するために導波路型の光デバイ
スが注目されるようになってきた。そこで、光導波路の
実用化に備えて、光ファイバを始めとする光学部品と光
導波路との接続方法が重要な開発課題となってきた。特
に、光ファイバと光導波路の接続方法として、炭酸ガス
レーザによる融着接続方法が知られている。図１６は、
この方法を実施するための従来の融着接続装置の概略図
を示す。光導波路３１の端面に光ファイバ３２の端面を
圧着した状態で、その圧着端面に上方から炭酸ガスレー
ザ３３のレーザ光をレンズ３８で集光して照射し、光フ
ァイバ３２と光導波路３１とを融着接続する。この際、
両者のコア軸が一致するように、レーザダイオード３
４、パワメータ３５、受光器３６、テレビモニタ３７等
により構成されるパワモニタ装置により、接続部を通過
する光パワが最大となるように監視する。

【０００３】また、図１７は本発明者が先に提案した導
波路型双方向伝送デバイスの概略図を示したものであ
る。すなわち、半導体レーザ４４からの波長λ₁の光信
号はセルフォックレンズ４３、４２を介して光導波路型
合分波器４１のコア４９内に結合され、矢印２１１、２
１２のごとく伝搬して光ファイバ４７内に結合され、光
ファイバ４７内を矢印２１３のごとく伝搬していく。逆
に、光ファイバ４７内を矢印２２１のごとく伝搬してき
た波長λ₂の光信号は光導波路型合分波器４１のコア４
９内に結合され、矢印２２２、２２３のごとく伝搬して
受光素子４５で受光される。なお波長λ₁の光信号の一
部は矢印２１４のごとく伝搬して受光素子４６でモニタ
される。ここで、光導波路型合分波器４１は、基板４８
（ガラス、半導体など）上に形成された低屈折率ｎ_cの
クラッド５０と高屈折率ｎ_w（ｎ_w＞ｎ_c）のコア４９
とからなる。コア４９は断面略矩形状をしており、図の
ように、波長選択性をもった方向性結合器により合分波
器を構成している。セルフォックレンズ４２、受光素子
４５および４６、光ファイバ４７は光導波路型合分波器
４１の端面１１２および１１１に突き合わせることによ
り光導波路型合分波器４１と結合されている。なお、端
面１１１および１１２は結合効率を良くする上から光学
的に鏡面研磨されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の炭酸ガスレーザによる光ファイバと光導波路との融着
接続方法には、次のような問題点があった。

【０００５】（１）炭酸ガスレーザは一方向から照射さ
れるので、非融着部が生じやすい。たとえば、上方部か
ら照射すると、光ファイバと光導波路の両端面の上方部
だけが融着されやすく、レーザの照射されなかった下方
部は融着されにくい。そのため、接続損失が大きく接続
部の引張り及び圧縮強度は弱くなる。これを強くしよう
とすると、レーザ光の照射パワの増大や、照射時間を長
くしなければならないが、これは両端面の形状変化を招
き、結果的に接続損失を増大させることになる。

【０００６】（２）融着部が端面付近のみであるため、
機械的に接続強度が弱い。

【０００７】（３）光導波路端面を鏡面状態に、かつ垂
直性を良くするように研磨しておかないと、光ファイバ
端面との接着強度の増大、低損失接続を実現することが
できない。しかし、この研磨には特殊な治具を要するこ
と、長い時間がかかること、などのため、生産性が悪
く、コスト高となる。また両端面のわずかな非垂直性が
接続強度の劣化は勿論のこと、融着時のオフセットをも
たらし、結果的に接続損失を増大させる。さらに、光軸
調整に多大の時間を要するといった問題点もあった。

【０００８】一方、上述した従来の導波路型双方向伝送
デバイスにも次のような問題点があった。

【０００９】（４）光導波路端面１１１および１１２を
光学的に鏡面状態に、かつ垂直性を良くするように研磨
しておかないと、光学的に高結合効率を実現することが
できず、上記（３）と同様な問題がある。

【００１０】（５）レンズ、受光素子等の光部品を光軸
調整後、光導波路型合分波器４１と接着剤、ハンダ、レ
ーザ照射などで固定する際にオフセットが生じやすく、
結合効率の低下をもたらす。また光軸調整の際の基準、
すなわち物理的位置決め部となるものがないために、調
整時間が長くかかり、生産性が悪い。また、光部品を支
え固定するための支持具が必要となるため、部品点数の
増大化を招き、光軸ずれの要因も増大する。

【００１１】そこで、本発明の目的は、前記した従来技
術の欠点を解消し、低接続損失で高強度特性を実現する
ことができ、しかも光ファイバ等の光部品をガイドに沿
って挿入し、アライメント（光軸合せ）を短時間、かつ
簡単に行え、再現性よく融着接続が行える融着接続に適
した光導波路及びその製造方法を提供することにある。

【００１２】また、本発明の目的は、高結合効率、低コ
ストで生産性の高い光部品を一体化した光導波路および
その製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、光導波路
の入出射端面に光導波路と接続すべき光部品の挿入用ガ
イドとなる凹部を少なくとも１つ設けた光導波路であ
る。

【００１４】第２の発明は、凹部内に光部品を挿入した
ときに、光部品端面と凹部内の光導波路端面が面接触す
るようにその凹部内光導波路端面は少なくとも光部品端
面の面積分だけ平坦に形成されている光導波路である。

【００１５】第３の発明は、接続端面からの反射光を光
部品の伝送路以外に放射させるために、光部品を挿入し
たときの凹部内光導波路端面は光の入出射光軸に対して
直角より数度傾いている光導波路である。

【００１６】第４の発明は、凹部の深さは光導波路の上
面から基板の下面まで貫通する深さか、またはその途中
までの深さである光導波路である。

【００１７】第５の発明は、光導波路の基板上の低屈折
率層上に形成され、表面全体が低屈折率のクラッド層で
覆われている直線あるいは曲線からなる高屈折率のコア
パターン、もしくはコアパターンを構成要素とする光方
向性結合器、光合分波器、光フィルタ、光リング共振
器、光スターカプラなどの光信号処理回路を少なくとも
一つ有している光導波路である。

【００１８】第６の発明は、光導波路の上面または下面
から炭酸ガスレーザ光を照射して光部品接続用端面に光
部品挿入ガイド用の凹部を形成する光導波路の製造方法
である。

【００１９】第７の発明は、炭酸ガスレーザ光を照射す
る代わりに、超音波を当てて凹部を形成する光導波路の
製造方法である。

【００２０】第８の発明は、光導波路上面に炭酸ガスレ
ーザ光を照射するか、超音波を当てて凹部を形成する際
に、光導波路か炭酸ガスレーザ光のいずれか一方、また
は光導波路か超音波振動子のいずれか一方を移動させて
凹部を形成する光導波路の製造方法である。

【００２１】第９の発明は、光導波路の凹部内に半導体
レーザ，発光ダイオード，受光素子などの能動素子、レ
ンズ、干渉膜光フィルタ、ミラーなどの光部品を挿入接
続した光導波路である。

【００２２】第１０の発明は、上記光部品を光導波路の
凹部に挿入接続する接続方法において、光導波路の凹部
内に光部品を挿入し、光導波路の凹部と光部品との接続
端面の少なくとも１箇所を炭酸ガスレーザ、あるいはＡ
ｒガスレーザ光によって融着した光導波路の製造方法で
ある。

【００２３】第１１の発明は、光導波路と光部品との接
続端面の周りを接着剤で固定した光導波路の製造方法で
ある。

【００２４】第１２の発明は、光部品の一つが光ファイ
バであり、凹部が光ファイバ挿入用ガイドとなる凹部で
ある光導波路である。

【００２５】第１３の発明は、光ファイバ挿入ガイド用
の凹部の幅が光ファイバ直径の略整数倍である光導波路
である。ここで、整数が２以上のときに凹部に挿入する
光ファイバとしては、複数本の光ファイバが偏平に並ん
だ光ファイバアレイが適当である。

【００２６】第１４の発明は、光ファイバを光導波路に
挿入接続する接続方法において、光導波路の凹部内に光
ファイバアレイを挿入し、光導波路の凹部と光ファイバ
アレイとの接触面の少なくとも１箇所を炭酸ガスレー
ザ、あるいはＡｒガスレーザ光によって融着した光導波
路の製造方法である。

【００２７】第１５の発明は、光導波路と光ファイバと
の接続方法において、光ファイバまたは光ファイバアレ
イの接続端に、接続端を支持して補強する補強用部材を
取り付け、補強部材ごと光ファイバまたは光ファイバア
レイを光導波路の凹部内に挿入し、光導波路の凹部と光
ファイバまたは光ファイバアレイとの接続端面の少なく
とも１箇所を炭酸ガスレーザ、あるいはＡｒガスレーザ
光によって融着した光導波路の製造方法である。

【００２８】光部品には、上記した半導体レーザなどの
光部品の他に、電気回路、金属、ハンダ、誘電体、磁性
体などからなる電気及び光学部品も含まれる。

【００２９】また、光ファイバおよび光ファイバアレイ
の補強用部材の材料としては、ガラス、高分子材料、磁
性材料、金属材料などが好ましい。

【００３０】また、凹部内の端面を光の入出射光軸に対
して直角より傾ける角度は、２〜９度程度が好ましい。

【００３１】また、凹部内の壁面と光部品間を固定する
接着剤としては、例えば、無機あるいは有機用の接着剤
がある。

【００３２】

【作用】炭酸ガスレーザ光の照射や超音波を当てること
により光導波路の入出射端面に凹部を形成した場合に
は、光導波路端面を鏡面研磨する必要がなく、ただ単に
光導波路をダイサー、あるいは炭酸ガスレーザ光照射な
どにより切り出した後、光の入出射端面を炭酸ガスレー
ザ光照射や超音波振動により凹部を形成すれば良い。こ
の炭酸ガスレーザ光照射や超音波振動によって形成した
凹部の内壁面は非常に滑らかであり、鏡面研磨した面と
ほぼ同等であるからである。特に炭酸ガスレーザ光照射
により形成した凹部の内壁面は熱エネルギ吸収によって
形成されるので、鏡面状態が得られる。

【００３３】従って、光部品挿入ガイド用の凹部を短時
間で製作でき、かつ余分な研磨治具、研磨材等が不要と
なり、大幅な低コスト化を図れる。また凹部は、光部品
の挿入用ガイドとなるように形成されるから、この凹部
内に挿入した光部品を凹部に余裕を設けた方向のみを調
整するだけで光軸合せが完了する。その結果、光軸調整
および組立に要する時間短縮を図ることができる。特
に、凹部の幅と光部品の幅とを略同等寸法とした場合に
は、光部品を接着剤等で固定する際のオフセットも生じ
にくく、高結合効率を達成できる。

【００３４】また、光部品を光ファイバとした場合に
は、光ファイバの直径と略等しい凹部が光導波路に形成
されるので、光軸調整が容易であることと、低接続損失
特性を実現することができる。また、光ファイバは凹部
内に挿入されるため、光ファイバの端面以外に、光ファ
イバの外周もその長さ方向に沿って光導波路の凹部と融
着あるいは接着剤で固定することができるので、高接続
強度を実現することができる。

【００３５】さらに、上記理由で光導波路の端面を研磨
する必要がないので、大幅な低コスト化を期待すること
ができる。また、光導波路および光ファイバの両端面の
垂直性が多少悪くても光ファイバ外周にて融着、あるい
は接着剤により固定できるので、機械的に高い接続強度
を得ることができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。まず、光
ファイバ融着接続用の光導波路について述べ、次に光部
品融着接続用の光導波路型双方向伝送路について述べ
る。第１実施例（図１）図１に本発明の凹部を設けた光導波路の第１の実施例を
示す。光導波路１の一方の入出射端面６１に光ファイバ
挿入用凹部５を設けた実施例である。（ａ）は光導波路
１の正面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその右側
面図、（ｄ）は左側面の斜視図を示したものである。図
示例の光導波路１は埋込み型構造で構成され、基板４上
のクラッド３の中にコア２が埋め込まれた構造である。
コア２のパターンは、この実施例では、直線状のパター
ンとしている。基板４にはガラス（石英系ガラス、多成
分系ガラスなど）、強誘電体（ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａ
Ｏ₃など）、磁性体（ＹＩＧなど）、半導体（ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ、Ｓｉなど）などを用いることができるが、
この実施例では石英系ガラスが用いられている。基板４
上に設けたクラッド３には屈折率がｎ_cの上記材料を用
いることができるが、この実施例では石英系ガラス（た
とえば、ＳｉＯ₂、あるいはＳｉＯ₂にＢ、Ｆ、Ｔｉ、
Ｐ、Ｇｅ、Ａｌなどの屈折率制御用添加物を少なくとも
１種含んだもの）が用いられている。コア２にも屈折率
がｎ_w（ｎ_w＞ｎ_c）の上記材料を用いることができる
が、この実施例では石英系ガラスが用いられる。一方の
端面６１に設けられた光ファイバ挿入用凹部５は、後述
するように、炭酸ガスレーザ光を照射することによって
形成するか、あるいは超音波振動子を用いて形成する。
この凹部５の形状は、正面から見てＵ字形、側面から見
て平行な貫通溝であり、入出射端面となるＵ字形の底部
が平面ではなく、曲面となっているのは、この凹部５内
に光ファイバを挿入して融着したとき、光ファイバのク
ラッドの入出射端面に対する融着接続を促進するため、
および先球光ファイバとの融着接続を容易にするためで
ある。

【００３７】のこの凹部５の位置は、光導波路１のコア
２とこの凹部５内に挿入した光ファイバのコアとが正確
に対向するように形成される。

【００３８】従って、凹部５の幅Ｗは光ファイバの直径
ｄと略等しいかわずかに大きいように選ばれる。凹部５
の長さＬはできる限り長い方が接続強度を向上させる上
で有利であるが、長すぎると資源の有効利用が図れない
ばかりか小型化に反することとなるので、通常、１ｍｍ
から１０ｍｍ程度に設定される。凹部５の内壁面及び残
った端面６１は研磨する必要はないので、従来法に比
し、大幅な作製時間短縮と低コスト化を期待できる。凹
部５を、炭酸ガス（ＣＯ₂）レーザ光照射によって形成
した場合、石英系ガラスに対して上記レーザ光は吸収さ
れるので、容易に凹部が形成され、かつその内壁面は熱
エネルギによって非常に平坦に成型される。従って、光
ファイバの挿入が容易であり、かつ、この凹部が正確な
光軸合せ用ガイドとして役立つ。

【００３９】第２実施例（図２）図２は本発明の凹部付き光導波路の第２の実施例を示し
たものである。この実施例でも、一方の端面６１のみに
凹部５を設けたものであるが、光ファイバ挿入用凹部５
の形状として、光導波路の上面（コア側）から下面（基
板側）まで貫通させずに途中まで掘った、いわゆるＶ字
型断面形状（あるいはＵ字型でもよい。）としたもので
ある。このＶ字型断面形状の凹部５は、ちょうど円形の
加工物を固定するのに用いられるＶブロックの機能を有
し、光ファイバ端を支持して補強する。この形状は、炭
酸ガスレーザ光が上面から下面にまで貫通しない場合に
容易に得ることができる。すなわち、炭酸ガスレーザ光
のパワ、照射時間、ビームスポット径、レーザ光の移動
時間などによって容易に制御することができる。Ｖ字型
断面の角度θも上記パラメータによって変えることがで
きる。

【００４０】第３実施例（図３）図３は本発明の凹部付き光導波路の第３の実施例を示し
たものである。この実施例では、基板４とクラッド３と
の間に屈折率がｎ_b（ｎ_b＜ｎ_w）の低屈折率層２４を
設けて、光導波路１のより一層低損失化を図るようにし
てある。なお、クラッド３の屈折率ｎ_cとこの低屈折率
層２４の屈折率ｎ_bとの関係を選定することにより、コ
ア２内への光の閉じ込めを強めると共に（ｎ_b＞
ｎ_c）、低屈折率層２４とクラッド３との界面不整によ
る散乱損失の低減を図っている（ｎ_b≦ｎ_c）。

【００４１】また、光導波路１の一端面のみでなく、両
端面６１及び６２に光ファイバ挿入用凹部５１及び５２
が設けられている。なお上記凹部５１及び５２内に設け
られた５３及び５４は上記凹部５１及び５２内に挿入し
た光ファイバ端面が光導波路端面に面接触するように入
れた座ぐりである。すなわち、この座ぐり５３、５４に
よって、融着したクラッドの広がりを許容して、コア同
士の接続を良好にしている。座ぐり５３、５４も炭酸ガ
スレーザ光を光導波路１の幅方向である矢印２５１、２
５３方向、あるいは２５２、２５４方向に移動しながら
照射することによって形成することができる。

【００４２】スターカプラの実施例（図４）図４は本発明の凹部付き光導波路型スターカプラの実施
例を示したものである。光導波路型スターカプラは４入
力４出力の実施例を示している。この実施例以外に、１
入力Ｎ出力、Ｍ入力Ｍ出力、Ｍ入力Ｎ出力であってもよ
い。ただし、Ｎ、Ｍ：≧２である。

【００４３】入出力ポートの４つのコア７１〜７４に対
して４本の光ファイバからなる光ファイバアレイを挿入
接続するための挿入用凹部９１及び９２が入出射端面６
１及び６２に設けられている。なお、端面６１及び６２
は既述した理由から研磨していなくてもよい。なお、４
つの入出力ポート間には光信号をミキシングし、分配す
るためのミキシング部８が設けられているが、このミキ
シング部８のコアパターン形状は入出力ポート数、光導
波路の長さ、コアとクラッドとの屈折率差などによって
変る。

【００４４】凹部付き光導波路製造方法の実施例（図
５）図５は本発明の光導波路製造方法の実施例を示したもの
である。これは光導波路１の上面に、炭酸ガスレーザ１
０からのレーザビーム１３１をミラー１８を介して真下
に反射させ、レンズ１２で絞って所望のビームスポット
径Ｄとなるように照射する。ここで、このレーザビーム
１３１のビームスポット径Ｄは凹部の形状寸法に応じて
数十μｍφから数百μｍφの範囲より選ぶ。そして照射
しながら、光導波路１を矢印１４１方向あるいは矢印１
４２方向へ移動させることにより、凹部５を形成する。
なお、逆にビームの方を動かしてもよい。実験による
と、凹部５の幅Ｗ（図１参照）として、たとえば、直径
１２５μｍの穴を得るには、炭酸ガスレーザ光のパワは
５０〜１００Ｗでよく、凹部の深さＴ（図２参照）は照
射時間に依存し、たとえばＴ＝０．５ｍｍの場合、４ｍ
ｍ／秒で光導波路を移動しながらの照射でよく、またＴ
＝１ｍｍの場合には１〜２ｍｍ／秒で穴をあけることが
できる。したがっＴ、Ｌが数ｍｍの場合、後述するよう
に、光導波路をスライドすることによって連続的な凹部
を形成することができる。また、これよりも大きな穴な
いし凹部を形成する場合であっても、炭酸ガスレーザの
パワは数十Ｗから百数十Ｗの範囲であれば十分に加工で
き、数分以内で加工が完了する。なお凹部形成位置を正
確に設定するために、炭酸ガスレーザ光を照射する前
に、予めＨｅ−Ｎｅレーザ９の光を光導波路１上に照射
し、正確な位置を定めておく。この場合、光導波路１は
Ｘ、ＹおよびＺ方向に微調整することができる微動台
（図示せず）に設置されている。

【００４５】また、クリーンな雰囲気で加工するため
と、揮散したガラス微粉が周辺に付着するのを防ぐため
にレーザビームの外周を空気、窒素、アルゴンなどのガ
スでシールしながら行うとよい。

【００４６】融着接続構造の実施例（図６）図６は本発明の光導波路１に光ファイバ１５を融着接続
した構造の実施例を示したものである。まず、光ファイ
バ１５は光ファイバ挿入用凹部５内に挿入され、光ファ
イバ１５のコア１６と光導波路１のコア２の光軸が一致
するように合わせられる。その後、従来と同様の方法に
より、光導波路１の端面と光ファイバ１５の端面１８０
を炭酸ガスレーザ光によって融着接続する。次に、光フ
ァイバ１５のクラッド１７と光導波路１のクラッド３と
の凹部５内における周辺接触面を炭酸ガスレーザ光によ
って融着接続する。これらの融着接続により凹部開口の
周りに融着部１８１及び１８２が形成される。この構造
は、上方部から照射した場合、光ファイバと光導波路の
両端面の上方部だけが融着接続される従来構造に比し、
広い領域にわたって光導波路１と光ファイバ１５が融着
接続されるので、接続部の機械的強度が大きい。なお、
図６（ｂ）は貫通形凹部、（ｃ）はＶ字形凹部の場合を
示している。

【００４７】スターカプラの融着構造の実施例（図７）図７は本発明の光導波路型スターカプラ７に光ファイバ
アレイ１９１及び１９２を融着接続した構造の実施例を
示したものである。この場合も光導波路端面１８０、１
８５と光ファイバアレイ端面とを融着接続した後、光フ
ァイバアレイ１９１、１９２と光導波路１とを凹部９
１、９２内における周辺接触面を融着接続する。これら
の融着接続により融着部１８１、１８２、１８３及び１
８４が形成される。

【００４８】光導波路型合分波器の融着構造の実施例
（図８）図８は光導波路型合分波器２１に、レンズ付き半導体レ
ーザ回路（光結合用レンズ、半導体レーザ以外に、電気
駆動回路を含んでいてもよい。）２２、光フィルタ付き
受光素子回路（干渉膜光フィルタ、受光素子の他に、電
気駆動回路、プリアンプ回路などを含んでいてもよ
い。）２３を実装したものに光ファイバ１５を融着接続
し、凹部開口の周囲に融着部１８を形成した構造の実施
例である。光導波路型合分波器２１としては、上記実施
例以外に、光フィルタ、光リング共振器、光スイッチな
どの光信号処理回路を構成してもよい。また外付け部品
として誘電体、磁性体、金属等からなる電気及び光学部
品が実装されていてもよい。

【００４９】接着剤を使った実施例（図９）図９は光導波路１と光ファイバ１５とを上述したように
融着接続した後に、その融着接続した部分全体に更に接
着剤２０を塗布して、より一層接着強度を強くするよう
にした構造の実施例である。ここで接着剤２０には通
常、よく用いられているもの、たとえば、エポキシ樹
脂、ＵＶ樹脂などを用いることができる。

【００５０】補強部材を使用した実施例（図１０及び図
１１）図１０及び図１１は光ファイバ１５及び光ファイバアレ
イ１９を補強部材２６に予め融着しておき、この補強部
材２６付きの光ファイバ及び光ファイバアレイを光導波
路の凹部内に挿入し、炭酸ガスレーザ光によって融着接
続するようにしたものである。補強部材２６は、Ｖブロ
ック状に形成されており、円形の光ファイバ１５、偏平
な光ファイバアレイ１９を固定して補強する。この場
合、光ファイバ１５及び光ファイバアレイ１９の端面と
光導波路端面を融着接続し、その後、補強部材２６の側
面と光導波路とを融着接続する。

【００５１】以上の実施例は、光ファイバとの接続を前
提とした光導波路の説明を行ったが、次に光ファイバに
限定されず、広く光ファイバを含む光部品との接続を前
提とした導波路型双方向伝送デバイスについて説明す
る。

【００５２】導波路型双方向伝送デバイスの第１実施例
（図１２）図１２に本発明の光導波路型双方向伝送デバイスの第１
の実施例を示す。光導波路１は既述した実施例と同じく
埋込み型であり、この光導波路１内には図１７と同じ光
合分波器４１が構成されており、４つの入出射端面に凹
部が形成されている。すなわち、右側端面１１２には、
レンズ挿入用凹部５３、受光素子挿入用凹部１２１が、
また左側端面１１１には、光ファイバ挿入用凹部５４、
受光素子挿入用凹部１２２がそれぞれ形成されている。
これらの凹部５３、５４、１２１、１２２は、後述する
ように、炭酸ガスレーザ光照射によって光導波路型合分
波器４１の上下に貫通して形成される。残された端面１
１１および１１２は研磨する必要はない。また、形成さ
れた各凹部内の端面１１３〜１１６は炭酸ガスレーザ光
によって平坦に加工される。

【００５３】各凹部５３、５４、１２１、１２２の幅
は、それぞれの凹部内に挿入する光部品の幅と略同等寸
法となるように加工され、これが光アライメントの基準
面、すなわち幅方向及び上下方向のガイド面として作用
する。光導波路の材料としては、炭酸ガスレーザによる
加工の容易さから、ガラス材料が好ましい。たとえば、
基板４８には石英ガラス、高珪酸ガラス（商品名：バイ
コールガラス）、多成分系ガラス（たとえば、コーニン
グガラス社の７０５９ガラス）を用いることができる。
コア４９およびクラッド５０には石英系ガラス（ＳｉＯ
₂、あるいはＳｉＯ₂にＢ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚ
ｎ、Ｆなどの屈折率制御用添加物を少なくとも１種含ん
だもの）、多成分系ガラスなどを用いることができる。

【００５４】導波路型双方向伝送デバイスの第２実施例
（図１３）図１３は本発明の光導波路型合分波器の第２の実施例を
示したものである。これは各端面１１３〜１１６にそれ
ぞれ光部品を突き合わせた際に生じる屈折率の不整合に
よる反射光を光伝送路以外に放射させるために、各端面
１１３〜１１６を光軸１１９に対して直角よりθだけ傾
けさせた構成のものである。ここで、θは小さいと反射
光の光伝送路内への放射が大きくなるため大きい値が好
ましいが、あまり大きくすると結合効率が悪くなるの
で、２〜９度の範囲から選ばれる。なお、上述した光導
波路型双方向伝送デバイスに形成される凹部も図５と同
じ方法によって形成する。

【００５５】光部品一体化光導波路の実施例（図１４）図１４は本発明の光導波路型合分波器に光部品を一体的
に固定した、いわゆる光部品一体化光導波路の実施例を
示したものである。それぞれの凹部５２、１２１、１２
２および５４内にセルフォックレンズ４２、不要光抑圧
用しぼり５６付きの受光素子４５、受光素子４６、およ
び光ファイバ４７が挿入され、接着剤５５で固定されて
いる。接着剤５５は既述したように無機あるいは有機用
の接着剤でよい。このような構成を採用することによ
り、それぞれの光部品４２、５２、４５、４６、および
４７を支え、固定するための支持具が不要となり、部品
点数の低減化をはかることができる。また、光軸ずれの
要因も低減する。

【００５６】光部品一体化光導波路の他の実施例（図１
５）図１５に示すように、光ファイバ４７を直接凹部５４に
挿入する代りに、セルフォックレンズ５７を挿入、固定
しておき、その後からセルフォックレンズ５８付きの光
ファイバ４７を着脱部品５８として取り付ければ、光部
品一体化光導波路のパッケージ内への実装方法が容易と
なり、また信頼性も向上するので有効となる。

【００５７】本発明は上記実施例に限定されない。まず
光導波路で構成する光信号処理回路としては、光合分波
器以外に、光フィルタ、光スターカプラ、光方向性結合
器、光スイッチ、光変調器などを用いてもよい。またセ
ルフォックレンズ４２の代りに、球レンズ、半球レンズ
を用いてもよい。

【００５８】なお、図１２および図１３において、の凹
部５３、１２１、１２２および５４は光導波路１の上面
から下面まで貫通しているが、これは必ずしも貫通して
いなくてもよく、途中まで形成されていてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば次のよ
うな効果を発揮する。

【００６０】（１）請求項１に記載の光導波路によれ
ば、凹部に光部品を挿入接続するので、光部品と光導波
路との接続強度が大幅に増大し、しかも凹部がガイドの
役割を果すので、光軸調整が容易である。

【００６１】（２）請求項２に記載の光導波路によれ
ば、凹部内の挿入接続される光部品との接触面を平坦に
形成してあるので、接続損失を大幅に低減でき、光導波
路および光ファイバを始めとした光部品端面の垂直性が
多少悪くても接続損失の増大や接続強度の劣化が小さ
い。

【００６２】（３）請求項３に記載の光導波路によれ
ば、凹部端面が入出射光軸に対して傾いているので、接
続端面からの反射光を光部品の伝送路以外に放射させる
ことができる。

【００６３】（４）請求項４に記載の光導波路によれ
ば、凹部を貫通形とした場合には、光導波路の厚さ方向
に、挿入光部品の位置調整が自在にでき、また凹部を途
中までの深さとした場合には、光導波路の厚さ方向の位
置決めも容易となる。

【００６４】（５）請求項５に記載の光導波路によれ
ば、光部品が光導波路に良好に接続されるので、光導波
路が有する光信号処理回路の性能を十分に発揮できる。

【００６５】（６）請求項６に記載の光導波路の製造方
法によれば、光部品挿入ガイド用の凹部を炭酸ガスレー
ザ光により形成するので、凹部内壁が平坦となり光導波
路端面を研磨する必要がないので、大幅な製造時間の短
縮と製造コストの低減を期待できる。光導波路端面を単
に切断するだけで、光学的に鏡面研磨を施す必要がな
い。そのため、光導波路の製作時間が大幅に短縮でき、
また研磨治具、研磨材などが不要となるため、大幅な低
コスト化を期待できる。

【００６６】（７）請求項７に記載の光導波路の製造方
法によれば、炭酸ガスレーザ光による場合と同等の平坦
さが凹部内壁に得られる。

【００６７】（８）請求項８に記載の光導波路の製造方
法によれば、レーザ光ないし超音波振動子か、光導波路
かのいずれかを動かすだけで、凹部を容易に形成するこ
とができる。

【００６８】（９）請求項９に記載の光導波路によれ
ば、結合効率の高い光部品一体化光導波路を得ることが
できる。

【００６９】（１０）請求項１０に記載の光導波路の製
造方法によれば、光部品が凹部にガイドされているの
で、光部品と接続端面の少なくとも１箇所を融着するだ
けで、接続損失が小さく、接続強度の強い光導波路が得
られるので、低コストで生産性を高めることができる。

【００７０】（１１）請求項１１に記載の光導波路の製
造方法によれば、接続端面の周りを接着剤により固定す
るので、接続強度が一層向上する。

【００７１】（１２）請求項１２に記載の光導波路によ
れば、凹部が光ファイバ挿入用ガイドとなっているの
で、光ファイバの融着接続が確実、かつ容易になる。

【００７２】（１３）請求項１３に記載の光導波路によ
れば、凹部は、これに挿入する光部品の幅と略同等寸法
に形成されるので、光部品は凹部内に挿入し、厚さ方向
のみを調整するだけで光軸合せができる。その結果、光
軸調整および組立に要する時間を大幅に短縮することが
できる。また凹部幅が基準面となるので、光部品を接着
剤などで固定する際のオフセットが生じにくく、高結合
率を達成できる。

【００７３】（１４）請求項１４に記載の光導波路の製
造方法によれば、光ファイバが凹部にガイドされている
ので、光部品と接続端面の少なくとも１箇所を融着する
だけで、接続損失が小さく、接続強度の強い光導波路が
得られるので、光ファイバ融着接続型光導波路の生産性
を高めることができる。

【００７４】（１５）請求項１５に記載の光導波路の製
造方法によれば、補強部材を取り付けたので、より強固
に光導波路に光ファイバまたは光ファイバアレイを接続
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による貫通型凹部をもつ光
導波路の構成図。

【図２】本発明の第２実施例によるＶ字形凹部をもつ光
導波路の構成図。

【図３】本発明の第３実施例による座ぐり付きＶ字形凹
部をもつ光導波路の構成図。

【図４】本発明の実施例による座ぐり付き貫通型凹部を
もつ光導波路型スターカプラの構成図。

【図５】本発明の実施例による凹部をもつ光導波路の製
造方法を示す説明図。

【図６】本発明の実施例による光導波路に光ファイバを
融着接続した構造図。

【図７】本発明の実施例による光導波路型スターカプラ
に光ファイバを融着接続した構造図。

【図８】本発明の実施例による光部品実装光導波路型合
分波器に光ファイバを融着接続した構造図。

【図９】本発明の実施例による光導波路に光ファイバを
融着接続し更に接着剤を塗布した構造図。

【図１０】本発明の実施例による融着接続に用いる光フ
ァイバを補強部材に実装した構成図。

【図１１】本発明の実施例による融着接続に用いる光フ
ァイバアレイを補強部材に実装した構成図。

【図１２】本発明の実施例による導波路型双方向伝送デ
バイスの構成図。

【図１３】本発明の実施例による凹部の端面を傾斜した
導波路型双方向伝送デバイスの構成図。

【図１４】本発明の実施例による光部品一体化光導波路
の構成図。

【図１５】本発明の実施例による光ファイバを着脱自在
とした光部品一体化光導波路の構成図。

【図１６】従来の光導波路と光ファイバの融着接続装置
の概略図。

【図１７】従来の光部品組合せ型光導波路の概略図。

【符号の説明】

１光導波路２コア３クラッド４基板５光ファイバ挿入用凹部７光導波路型スターカプラ８ミキシング部９Ｈｅ−Ｎｅレーザ１０炭酸ガスレーザ１２レンズ１５光ファイバ１６コア１７クラッド１８融着部１９光ファイバアレイ２０接着剤２１光導波路型合分波器２２レンズ付き半導体レーザ回路２３光フィルタ付き受光素子回路２４低屈折率層２６補強部材４１光導波路型合分波器４２セルフォックレンズ４３セルフォックレンズ４４半導体レーザ４５受光素子４６受光素子４７光ファイバ４８基板４９コア５０クラッド５１光ファイバ挿入用凹部５２光ファイバ挿入用凹部５３レンズ挿入用凹部５４光ファイバ挿入用凹部５５接着剤５６不要光抑圧用しぼり５７セルフォックレンズ５８セルフォックレンズ５９着脱部品６１端面６２端面７１コア７２コア７３コア７４コア９１光ファイバアレイ挿入用凹部９２光ファイバアレイ挿入用凹部１１１端面１１２端面１１３端面１１４端面１１５端面１１６端面１２１受光素子挿入用凹部１２２受光素子挿入用凹部１３１レーザビーム１３２レーザビーム１４１光導波路の移動方向１４２光導波路の移動方向１８１融着部１８２融着部１８３融着部１８４融着部１９１光ファイバアレイ１９２光ファイバアレイＤビームスポット径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波路の入出射端面に光導波路と接続す
べき光部品の挿入用ガイドとなる凹部を少なくとも１つ
設けたことを特徴とする光導波路。
【請求項２】上記凹部内に光部品を挿入したときに、光
部品端面と凹部内の光導波路端面とが面接触するように
該凹部内光導波路端面は少なくとも光部品端面の面積分
だけ平坦に形成されていることを特徴とする請求項１に
記載の光導波路。
【請求項３】上記凹部内光導波路端面は光の入出射光軸
に対して直角より数度傾いていることを特徴とする請求
項１または２に記載の光導波路。
【請求項４】上記凹部の深さは光導波路の上面から基板
下面まで貫通する深さか、またはその途中までの深さで
あることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の光導波路。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の光導
波路において、該光導波路は、基板上に設けた低屈折率
層上に形成され、表面全体が低屈折率のクラッド層で覆
われている直線あるいは曲線からなる高屈折率のコアパ
ターン、もしくはコアパターンを構成要素とする光方向
性結合器、光合分波器、光フィルタ、光リング共振器、
光スターカプラなどの光信号処理回路を少なくとも一つ
有していることを特徴とする光導波路。
【請求項６】光導波路に炭酸ガスレーザ光を照射して光
部品接続用端面に光部品挿入ガイド用の凹部を形成する
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項７】上記炭酸ガスレーザ光を照射する代わり
に、超音波を当てて上記凹部を形成することを特徴とす
る請求項６に記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】上記光導波路上面に炭酸ガスレーザ光を照
射するか、超音波を当てて凹部を形成する際に、光導波
路か炭酸ガスレーザ光のいずれか一方、または光導波路
か超音波振動子のいずれか一方を移動させて凹部を形成
することを特徴とする請求項６または７に記載の光導波
路の製造方法。
【請求項９】請求項１ないし５のいずれかに記載の光導
波路において、光導波路の凹部内に半導体レーザ，発光
ダイオード，受光素子などの光能動素子、レンズ、干渉
膜光フィルタ、ミラーなどの光部品を挿入接続したこと
を特徴とする光導波路。
【請求項１０】請求項９に記載の光導波路の凹部に光部
品を挿入接続する光導波路の製造方法において、光導波
路の凹部内に光部品を挿入し、光導波路の凹部と光部品
との接続端面の少なくとも１箇所を炭酸ガスレーザ、あ
るいはＡｒガスレーザ光によって融着したことを特徴と
する光導波路の製造方法。
【請求項１１】請求項９に記載の光導波路の製造方法に
おいて、光導波路と光部品との接続端面の周りを接着剤
で固定したことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１２】上記光部品の一つが光ファイバであり、
上記凹部が光ファイバ挿入用ガイドとなる凹部であるこ
とを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光
導波路。
【請求項１３】上記光ファイバ挿入ガイド用の凹部の幅
が光ファイバ直径の略整数倍であることを特徴とする請
求項１２に記載の光導波路。
【請求項１４】請求項１３に記載の光導波路に光ファイ
バを挿入接続する光導波路の製造方法において、光導波
路の凹部内に光ファイバアレイを挿入し、光導波路の凹
部と光ファイバアレイとの接触面の少なくとも１箇所を
炭酸ガスレーザ、あるいはＡｒガスレーザ光によって融
着したことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１５】請求項１３または１４に記載の光導波路
の製造方法において、光ファイバまたは光ファイバアレ
イの接続端に、接続端を支持して補強する補強用部材を
取り付け、補強部材ごと光ファイバまたは光ファイバア
レイを光導波路の凹部内に挿入し、光導波路の凹部と光
ファイバまたは光ファイバアレイとの接続端面の少なく
とも１箇所を炭酸ガスレーザ、あるいはＡｒガスレーザ
光によって融着したことを特徴とする光導波路の製造方
法。