JPH06208039A - 光導波路の接続方法および接続治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光導波路に光部品あるいは光ファイバを低損
失で接続する接続方法および接続治具に関し、プラスチ
ックなどを用いた低コストの光導波路との接続に際し
て、必要十分な結合損失特性を達成できるとともに、簡
易な工法によって作業時間および接続コストの低減を図
ることを目的とする。 【構成】 平板型の光導波路のコアに接続する光部品あ
るいは光ファイバの端面を破断あるいはへき開によって
形成し、基板に光部品あるいは光ファイバを嵌合する溝
を形成して接続用治具を作製し、接続用治具の溝に、光
部品あるいは光ファイバをその端面と接続用治具の端面
を揃えて嵌め合わせ、さらに接着固定して接続治具を構
成し、光部品あるいは光ファイバの端面と光導波路のコ
アの端面とを突き合わせて調芯し、光導波路の屈折率に
合わせた接着剤を用いて光導波路と接続治具とを接着固
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、光導波路に光部品ある
いは光ファイバを低損失で接続する接続方法および接続
治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の基板材料の上に形成される平板型
の光導波路は、光波の分岐，分波，結合，変調，スイッ
チ，その他光制御の要素となる。この光導波路の構成材
料にはガラス，結晶，半導体，プラスチックその他があ
るが、材料のもつ機能性や作製プロセスに応じて適当な
ものが用いられる。その中でプラスチックを用いた光導
波路は作製プロセスが容易で量産性にすぐれ、他の材料
に比べて格段にコストの低減が可能になっている。

【０００３】ところで、光導波路は、実際には他の光部
品や光ファイバと接続して用いられることになるが、こ
の接続時に生じる光結合損失を可能な限り低減させるこ
とが重要である。また、媒体のコストが低下するにつれ
て、接続作業にかかるコストも無視できなくなってお
り、接続作業の簡易化が要求されている。したがって、
これから低コストの光導波路が用いられていくために
は、他の光部品や光ファイバとの接続を容易な作業でか
つ高精度にできることが重要な課題になっている。

【０００４】光導波路と光部品・光ファイバとを接続す
る従来の接続方法には種々ある。図６は、光導波路と光
ファイバとの接続を行う従来の接続方法の一例を示すフ
ローチャートである。これは、導波路がガラスなどの誘
電体材料の場合に多く用いられる方法であり、結合損失
を極めて小さく抑える方法として用いられている。

【０００５】まず、シリコンやセラミックの基板に、フ
ォトリソグラフィによるエッチングなどの高度の技術に
よりＶ溝を形成し、光ファイバの高精度な位置決めを行
う接続用治具となるＶ溝基板を作製する（Ｓ11）。次
に、このＶ溝基板に光導波路との接続を行う光ファイバ
を固定する（Ｓ12）。次に、Ｖ溝基板ごと光ファイバを
切断する（Ｓ13）。次に、この切断によって傷が入った
光ファイバの端面を高精度に研磨して接続治具を形成す
る（Ｓ14）。なお、このときＶ溝基板も同時に研磨さ
れ、Ｖ溝基板と光ファイバの端面が同一平面になるが、
ここではあくまでも光ファイバの端面の研磨が目的であ
る。次に、光ファイバの端面と、光導波路のコアのある
端面とを対向近接させ、互いに導波する光量が最大にな
るように調芯した後に、接着して固定する（Ｓ15）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の接続
方法では、光ファイバの接続端面を形成するために、高
度な加工技術を用いて作製したＶ溝基板が必要であっ
た。さらに、光ファイバを固定したＶ溝基板ごと切断
し、結合損失を少なくするためにその端面を高精度に研
磨する必要があった。この高精度な研磨工程では、高精
度の研磨装置を必要とするばかりでなく、研磨剤の調合
や補充など多くの経験と作業時間がかかり、コストを高
くする大きな要因になっていた。また、研磨のできない
光部品には適用できない欠点もあった。

【０００７】本発明は、プラスチックなどを用いた低コ
ストの光導波路との接続に際して、必要十分な結合損失
特性を達成できるとともに、簡易な工法によって作業時
間および接続コストの低減を図ることができる光導波路
の接続方法および接続治具を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
接続方法は、平板型の光導波路のコアに接続する光部品
あるいは光ファイバの端面を破断あるいはへき開によっ
て形成し、基板に光部品あるいは光ファイバを嵌合する
溝を形成して接続用治具を作製し、接続用治具の溝に、
光部品あるいは光ファイバをその端面と接続用治具の端
面を揃えて嵌め合わせ、さらに接着固定して接続治具を
構成し、光部品あるいは光ファイバの端面と光導波路の
コアの端面とを突き合わせて調芯し、光導波路の屈折率
に合わせた接着剤を用いて光導波路と接続治具とを接着
固定する。

【０００９】請求項２に記載の発明の接続治具は、基板
の表面に、平板型の光導波路に接する一端面に対して垂
直方向に形成した溝を有し、その溝に破断あるいはへき
開によって端面形成した光部品あるいは光ファイバを嵌
合させ、かつ基板の一端面と光部品あるいは光ファイバ
の端面とを揃えて固定した構成である。

【００１０】

【作用】本発明の接続方法および接続治具では、光導波
路に接続する光部品あるいは光ファイバの端面を破断あ
るいはへき開によって形成することにより、切断，研磨
を行うことなく高精度の端面を容易に得ることができ
る。また、基板の表面に形成される光部品あるいは光フ
ァイバを嵌合する溝は、従来のＶ溝基板の作製に比べて
簡単な既存の機械加工技術を用いても所定の精度を得る
ことができる。

【００１１】接続治具は、このような基板の溝に、端面
形成した光部品あるいは光ファイバをその端面と基板の
一端面とを揃えて嵌合させる構成であるので、短時間で
所定の精度のものを作製することができる。

【００１２】また、接続治具の光部品あるいは光ファイ
バと光導波路とを調芯し、光導波路の屈折率に合わせた
接着剤を用いてそれらを接着固定するので、接続治具を
改めて研磨することなく必要十分な結合損失特性を達成
することができる。しかも、光部品あるいは光ファイバ
の端面と基板の一端面とは、接着剤によって同一平面状
にして光導波路に接続することができるので、接着剤で
吸収できる程度の凹凸であれば許容することができる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明による接続方法の基本手順を
示すフローチャートである。以下、光導波路と、光導波
路に接続される光ファイバと、光ファイバを保持する接
続用治具を示す図２を参照し、本フローチャートに示す
接続方法について説明する。なお、光導波路と光ファイ
バとの接続を例に説明するが、他の光部品でも同様であ
る。

【００１４】光導波路１１は、特開昭６３−２４３９８
７号公報（ポリメタクリレートおよび光学材料）により
作製されたものを用いる。すなわち、コア１２の大きさ
は断面が８×８μｍの矩形であり、クラッド１３の厚さ
は約20μｍであり、これらを厚さ１ｍｍの基板１４の上
に形成し、 1.3μｍの波長で単一モードの導波が可能な
光導波路１１を構成する。この光導波路１１の端面１５
は、コア１２の光軸に対して直角になるようにダイシン
グソーで切断して形成する。

【００１５】光導波路１１との接続を行う光ファイバ２
１は、被覆を完全に除去してから破断やへき開によって
高精度の端面２２を形成する（Ｓ１）。なお、符号２３
は光ファイバ２１のコアであり、符号２４は光ファイバ
２１のクラッドである。一方、基板１４と同一材料の基
板２５にダイシングソーを用いて溝２６を形成し、光フ
ァイバ２１を保持する接続用治具２７を作製する（Ｓ
２）。

【００１６】次に、この接続用治具２７の溝２６に光フ
ァイバ２１を上方より挿入し、接続用治具２７の端面２
８と光ファイバ２１の端面２２を揃えて嵌め合わせる
（Ｓ３）。次に、光ファイバ２１と接続用治具２７とを
接着固定して接続治具２９を構成する（Ｓ４）。

【００１７】次に、光ファイバ２１の端面２２と、光導
波路１１のコア１２の端面１５とを対向近接させ、互い
に導波する光量が最大になるように調芯した後に、接着
して固定する（Ｓ５）。

【００１８】この光導波路１１と光ファイバ２１との接
続では、図３に示すような位置調整用の器具が用いられ
る。図３において、光導波路１１は固定の載置台３１に
載せられる。接続治具２９は保持台３２，３３に保持さ
れ、さらに微動台３４，３５に固定される。この微動台
３４，３５は、一方の光ファイバから入射したレーザ光
が他方の光ファイバから出射されるときの導波光量が最
大になるようにモニタしながら移動させ、光導波路１１
のコア１２の位置と光ファイバ２１のコア２３の位置が
一致するように調芯する。その後、この接続部に光導波
路１１に対して屈折率と接着特性を合わせた紫外線硬化
型接着剤を塗布し、紫外線を照射して固定する。

【００１９】この方法による一端面の接続に要する作業
時間は約10分であった。また、接続後の損失を波長 1.3
μｍのレーザ光を用いて測定したところ、両端での結合
損失は 0.5dB以下であった。

【００２０】なお、本実施例では光導波路１１にプラス
チック材料のものを使用したが、ガラス材料その他のも
のを用いても同様に本発明の接続方法を適用することが
できる。

【００２１】図４は、本発明による接続治具２９の実施
例構成であり、(a) は１本の光ファイバ２１を固定する
ためのものであり、(b) は複数本の光ファイバ２１の保
持を可能にするものである。

【００２２】図において、接続治具２９は、基板２５に
溝２６を形成して接続用治具２７とし、その溝２６に光
ファイバ２１を嵌合接着して構成される。この基板２５
は、光導波路１１の基板１４と同種材料であることが好
ましく、その厚さも基板１４と同等のものをダイシング
ソーで幅数ｍｍ，長さ１ｃｍ程度の矩形に切断して用い
る。基板２５の溝２６は、ダイシングソーで幅，深さと
もに約 150μｍに形成される。また、接続用治具２７の
端面２８と溝２６の直交度は、４×10^-5ラジアン以下と
する。なお、基板２５の材料にガラスやシリコンを用い
る場合には、ダイシング時に用いるブレードを適宜選択
することにより同様の加工が可能である。

【００２３】光ファイバ２１は、被覆を完全に除去して
から破断やへき開によって端面２２を形成し、実体顕微
鏡の下でその端面２２と接続用治具２７の端面２８が揃
うように溝２６に嵌め合わせる。なお、光ファイバ２１
の端面２２と接続用治具２７の端面２８は、必ずしも厳
密に同一平面とする必要はなく、光導波路１１との接続
時に用いる接着剤で吸収できる程度（約10μｍ以下）の
凹凸は許容できる。このようにして嵌め合わせた後に、
その上部より紫外線硬化型接着剤４１を光ファイバ２１
の端面２２に回り込まないように塗布し、紫外線を照射
して固定する。

【００２４】このような接続治具２９は、光ファイバ２
１と接続用治具２７の溝２６とが密着しているので接着
強度は高い。また、溝２６の幅と光ファイバ２１の径が
ほぼ同寸法であるので、光ファイバ２１を溝２６の底面
（および一方の側面）に押し付けることにより、端面で
の光軸の折れ曲がり角度を３×10^-3ラジアン以下に抑え
ることができ、結合損失への影響を回避することができ
る。

【００２５】また、図４(b) に示すように、接続用治具
２７の溝２６を複数本形成した場合には、複数本の光フ
ァイバ２１が一括して接続可能になるばかりでなく、紫
外線硬化型接着剤４１に照射する紫外線が各溝２６を介
して回り込みやすくなる。したがって、接続用治具２７
に対する紫外線の照射角度が真上の位置から少しずれて
も、十分な照射量を確保して接着強度を高めることがで
きる。

【００２６】また、複数の光ファイバ２１を固定した接
続治具２９の調芯では、１本の光ファイバで代表し、他
の光ファイバについて省略することができれば作業が容
易になる。それには、複数の光ファイバ２１を接続用治
具２７の溝２６の底面に押し付けるとともに、図５に示
すように一方向に力をかけて押し曲げ、各溝の一側面に
各光ファイバを押し付ける。このとき、各光ファイバは
力方向と反対の側面に押し付けられて揃うので、それぞ
れの間隔を各溝２６の間隔に一致させることができる。
なお、各溝２６の間隔（例えば 250μｍ）に対してダイ
シングソーによる加工精度（±１μｍ以下）は十分に高
いので、図５に示す方法により容易に各光ファイバ２１
の位置出しを行うことができる。これにより、１本の光
ファイバについて調芯を行えば、他の光ファイバについ
ての調芯は省略することが可能となる。

【００２７】また、光ファイバ２１の径に対して溝２６
の深さを浅くし、溝２６に嵌合させた光ファイバ２１を
その上部から別な基板で押さえ付けることにより、容易
に光ファイバ２１を溝２６の底面に押し付けることがで
き、高さ方向の位置出しを確かなものにすることができ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、あらかじ
め端面形成した光部品や光ファイバを接続用治具に固定
した接続治具により接続を行うので、簡単な作業で低結
合損失を実現することができる。

【００２９】また、接続治具に固定される光ファイバの
位置決めが容易であり、複数の光ファイバを一括して接
続する接続治具も実現することができる。また、接続治
具は、端面形成した光部品や光ファイバを接続用治具の
溝に嵌め合わせて固定すればよいので、切断や研磨工程
などの時間とコストがかかる作業が不要となり、短時間
で大量に製作することができ、接続コストの低減が可能
となる。

【００３０】したがって、低コストの光導波路を大量に
使用する場合でも、光部品や光ファイバとの接続が低結
合損失かつ低コストで実現することができ、光装置全体
の性能向上とコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による接続方法の基本手順を示すフロー
チャート。

【図２】実施例各部の構成を示す図。

【図３】本発明接続方法で用いる位置調整用器具の構成
例を示す図。

【図４】本発明による接続治具の実施例構成を示す図。

【図５】実施例における接続用治具２７と光ファイバ２
１との関係を示す図。

【図６】光導波路と光ファイバとの接続を行う従来の接
続方法の一例を示すフローチャート。

【符号の説明】

１１ 光導波路 １２ コア １３ クラッド １４ 基板 １５ 端面 ２１ 光ファイバ ２２ 端面 ２３ コア ２４ クラッド ２５ 基板 ２６ 溝 ２７ 接続用治具 ２８ 端面 ２９ 接続治具 ３１ 載置台 ３２，３３ 保持台 ３４，３５ 微動台 ４１ 紫外線硬化型接着剤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板型の光導波路のコアに接続する光部
   品あるいは光ファイバの端面を破断あるいはへき開によ
   って形成し、 基板に前記光部品あるいは光ファイバを嵌合する溝を形
   成して接続用治具を作製し、 前記接続用治具の溝に、前記光部品あるいは光ファイバ
   をその端面と前記接続用治具の端面を揃えて嵌め合わ
   せ、さらに接着固定して接続治具を構成し、 前記光部品あるいは光ファイバの端面と前記光導波路の
   コアの端面とを突き合わせて調芯し、前記光導波路の屈
   折率に合わせた接着剤を用いて前記光導波路と前記接続
   治具とを接着固定することを特徴とする光導波路の接続
   方法。
2. 【請求項２】 基板の表面に、平板型の光導波路に接す
   る一端面に対して垂直方向に形成した溝を有し、その溝
   に破断あるいはへき開によって端面形成した光部品ある
   いは光ファイバを嵌合させ、かつ基板の一端面と光部品
   あるいは光ファイバの端面とを揃えて固定した構成であ
   ることを特徴とする光導波路の接続治具。