JPH06208040A - クラッド法で封入された光導波路から光信号を引き出す方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 自由端を有する光ファイバを包含する光伝導
プローブを用い、封入材料でクラッドされた光導波路か
ら光信号を引き出す方法にて、封入材料もしくは光導波
路を除去もしくは破壊することなく、最小限の減衰損失
を以て引出しを行う方法を提供すること。 【構成】 光伝導プローブ３５のファイバ端部を封入光
導波路３０に向けて下方へ挿入する段階と、封入材料３
を弾性変形させながら光伝導プローブのファイバ端部を
封入材料内へ押圧する段階と、光導波路内に存在する光
信号３３の一部分が光伝導プローブ内へ受容されるよ
う、光伝導プローブのファイバ端部を光導波路に対して
ある角度に置くようにする段階とにより主として構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自由端部を有する光フ
ァイバを包含する光伝導プローブを用い、封入材料でク
ラッドされた光導波路を取り巻くエバネセンス場から光
信号を引き出す方法にて、封入材料を除去し若しくは導
波路を破壊することなく光信号の引出しが行われ且つ最
小化された減衰損失を以て前記光信号の引出しが行われ
るようにする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現今の光ファイバ通信分野、そしてまた
特に電気通信分野内においては、光ファイバの通信状況
を確認するために、光信号を引き出し得ることが望まし
い。現在、光信号は、恒久的に取り付けられた引出し装
置を用いてファイバへ引き出されている。ファイバは、
光伝導コアとクラッドとで構成されている。光信号を引
出し装置へ受容され易くするため、引出し場所でクラッ
ドが除去されるか、またはファイバが曲げられる。引出
し装置は、コアからの光信号をそのエバネセンス場を経
て引き出すべく機能する。

【０００３】米国特許第３，９８２，１２３号には、フ
ァイバが破壊されることを必要とせずに光ファイバから
の光信号を引き出す方法が開示されている。この特許の
発明の概念はファイバの通信状況を確認すべくそれを調
査することであり、信号引出しは、何事によらず、どこ
ででも通信を妨げることなく行うことができる。これ
は、この場合、光信号の引出しを行い得るように、光検
出器を組み込んだ材料で構成された引出し装置を光伝導
コア上またはファイバ上に置くことにより達成される。
光ファイバは、低い光学的損失を有するコアと、コアよ
りも低い屈折率を有するクラッドとで構成されている。

【０００４】前記特許に記載された第一方法には、ファ
イバからクラッド材料の全て、またはほとんど全てを除
去することが包含されている。次いで光伝導コア上に検
出器が確実に置かれるが、そのストリップされる領域は
光ファイバ内の波長の少なくとも３倍でなければならな
い。

【０００５】光信号を引き出す第二方法は、クラッド材
料を除去せずに光ファイバを曲げることである。これに
より光信号を、クラッドを経て抽出し且つ光検出器で捕
そくすることができる。引出しは、双方の場合において
恒久的に行われる。

【０００６】米国特許第４，７８４，４５２号には、光
ファイバ上に置かれた引出し装置を用いて引出しを行う
方法が記載されている。このファイバは、光伝導コアお
よび少なくとも一つのクラッド材料で構成されている。
引出し装置、プローブ、は、信号が引き出されたファイ
バと同じ形式の光ファイバである。このプローブは、光
伝導コアを包含する自由端部を備えている。このファイ
バから光信号を引き出すためには、コアを露出させるた
め、クラッドを除去することが必要である。プローブ
は、ファイバの露出された部分に接してプローブの自由
端部を配置し、この露出された領域で使用される。可能
な最良の引出し効果を得るためには、プローブ軸線とフ
ァイバ軸線とにより画定される角度に適応することが必
要である。結合媒質がプローブの領域とファイバの露出
された部分とを連結し、ファイバの露出された部分から
の光信号をプローブに伝導する。中実且つ硬質の材料で
ある結合媒質により、ファイバに対してプローブが固定
される。

【０００７】光伝導コアをポリイミドで構成できること
が各種の実験に示されている。ニュー・ディヴェロプメ
ンツ（Ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ）（１９９
０）、オプティカル・シン・フィルムズ（Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ）III ，ＳＰＩＥ 第１３２
３巻所載、米国、シアトル（Ｓｅａｔｔｌｅ）、ボーイ
ング・エアロスペース・アンド・イレクトロニクス（Ｂ
ｏｅｉｎｇ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ）社、Ｃ．Ｐ．チェン（Ｃｈｉｅｎ）およ
びＫ．Ｋ．チャークリーヴォルトリー（Ｃｈａｋｒａｖ
ｏｒｔｏｒｙ）による論文「ディペンデンス・オブ・プ
リカーサ・ケミストリー・アンド・キュアリング・コン
ディションズ・オン・オプティカル・ロス・キャラクタ
リスティックス・オブ・ポリイミド・ウェイヴガイズ
（Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｕｒｉｎｇ Ｃｏｎｄ
ｉｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｏｓｓ Ｃｈ
ａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）」、には、ポリアミドが光フ
ァイバ・コアに対する良好な材料であることが開示され
ている。ポリアミドは、他の集積回路材料と両立し得る
良好な熱安定性および３．５という誘電指標を備えてい
る。この材料は、ＧＨｚ周波数範囲の光電気回路におけ
る如き光伝送器として充分に機能する。ポリアミドの利
点は、コアを製造する際、コアを一緒に固く包み得るこ
とである。そのほかのポリアミドのデータは、それが、
紫外線に露出された場合、１．６（１．５８〜１．６
２）の屈折率と約１ｄＢ／cmのコア内の光学的損失とを
有していることである。

【０００８】光伝導コアの屈折率整合媒質としてシリコ
ーン・エラストマを用い、諸実験が行われた。雑誌ＩＥ
ＥＥ、プロスィーディングス・イレクトロニック・コン
ポネンツ・コンティニュウド（Ｐｒｏｃ．Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ，Ｃｏｍｐｏｎ．Ｃｏｎｔ．）第３９号、４８６〜
９ページ所載、米国、ニュージャージー（Ｎ．Ｊ．）
州、エイティー アンド ティー・ベル・ラボラトリー
ズ（ＡＴ＆Ｔ ＢｅｌｌＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）
社、ロバート・Ｗ・フィラス（Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ．Ｆｉ
ｌａｓ）、Ｂ．Ｈ．ジョンソン（Ｂ．Ｈ．Ｊｏｈｎｓｏ
ｎ）およびＣ．Ｐ．ウォン（Ｃ．Ｐ．Ｗｏｎｇ）による
論文「インデックス・マッチング・エラストマーズ・フ
ォア・ファイバ・オプティックス（Ｉｎｄｅｘ Ｍａｔ
ｃｈｉｎｇＥｌａｓｔｏｍｅｒｓ ｆｏｒ Ｆｉｂｅｒ
Ｏｐｔｉｃｓ）」、には、シリコーン・エラストマー
が、良好なコア屈折率整合材料であることが開示されて
いる。ジフェニルの濃度および温度の関数としての共重
合体反射は、エラストマ内にコアを封入された単一モー
ド導波路の反射強度を測定することによって得られる。
シリコーンゴム材料について、コアの屈折率と同じ屈折
率を得ることができる。シリコーンゴムは、異なる構成
要素間の界面として利用することができる。別の方法
は、例えば、水分やダストに対する防護物としてシリコ
ーンゴムを利用することである。

【０００９】現在、空気は、光波伝導体の光伝導コアに
対する屈折媒質として利用されている。空気は、ポリイ
ミドよりもはるかに低い屈折率を備えている。空気の屈
折率は１、ポリイミドの屈折率は１．６、そしてシリコ
ーンゴムの屈折率は１．５である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】周知されている初期の
諸解決策についての一つの欠点は、恒久的に取り付けら
れた装置を用いて光ファイバから光信号が引き出されて
いることである。これは、光信号がファイバから、クラ
ッドが除去されているその上の特定の場所で引き出され
ることを意味する。初期の諸解決策は、そのほかの数多
くの諸欠点に煩わされている。この欠点の一つは、ファ
イバ導波路上でしか光信号を引き出し得ないこと、およ
び引出しが生起すべき場所からクラッドを除去する必要
があることである。引出し装置は、光ファイバ上の、ク
ラッドが除去された場所へ確実に布置されなければれな
らない。恒久的な分枝における引出しは過度に高い損失
をもたらす。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光ファ
イバから光信号を引き出す周知された初期の諸方法の場
合に遭遇する諸欠点を除去することにある。

【００１２】本発明は、弾性材料内に封入された光導波
路へ直接に接する光伝導プローブを用いて光信号を引き
出す方法に関する。この光信号引出し方法は、２形式の
導波路上で行うことができる。この方法は、一方の場合
には支持体上にある光導波路上、他方の場合には光ファ
イバ上に適用することができる。この方法は、光信号を
引き出すために封入材料を除去し若しくは導波路を曲げ
ることを必要とせずに、コアのエヴァネセンス場からの
光信号を抽出すべく、プローブを挿入して光導波路の光
伝導コアと直接接触させることにより実施される。この
プローブには、光信号が引き出されるファイバと同じ形
式の光ファイバが包含されている。プローブ・ファイバ
は、自由ファイバ端部を備えている。

【００１３】この方法は次の如きもので、第一段階で
は、光伝導プローブのファイバ端部が、封入された光導
波路に向けて下方へ押圧される。第二段階では、封入材
料３２内へプローブのファイバ端部が押圧され、この材
料の弾性により許容される範囲に、即ち、残留変形、降
伏が恒久的にならぬように、前記材料が弾性的に変形さ
れる。最終段階では、光信号の一部分がプローブにより
取り上げられるように、プローブのファイバ端部が光導
波路２３に対してある角度に置かれる。プローブは、所
与の光信号を引き出すべく、ある角度に置かれる。この
角度が変更されると、プローブ内に別の光信号が得られ
る。

【００１４】可能な最良の引出しを得るため、光伝導プ
ローブのファイバ端部が光導波路と幅を等しくされてい
ることは銘記されるべきである。更にまた、プローブ
は、光伝導コアと同じ材料または同等以上に高い屈折率
を有する材料から作られる。

【００１５】この方法はまた、望むならば、光伝導プロ
ーブが光導波路へ恒久的に固定されることを可能にさせ
る。光信号引出し作業の完了と同時にプローブは、その
当初の存在のこん跡を残すことなく取り除かれる。光導
波路から光信号を引き出す場合、引出しを生起させ得る
ためのそれ以上の処置は不要である。

【００１６】光ファイバ上に第一方法段階を実施するに
先立ち、引出しを生起させ得るよう、硬質支持面上にフ
ァイバを置かなければならない。ファイバが余りにたわ
み性である場合には、先ず硬質支持面上にファイバを置
くことなくファイバへプローブを挿入することが不可能
である。

【００１７】本発明によれば、光導波路上の所与の引出
し場所へ引出し装置を恒久的に固定することを必要とせ
ずに光信号を引き出すことができる、という利点が得ら
れる。別の利点は、導波路が支持体上へしっかり着座し
ている場合に光導波路から光を引き出すことができるこ
とである。それ以前に光信号は、光導波路に取り付けら
れた支持体からは引き出されていない。従って、この種
のシステムから光信号を容易に引き出し得ることがわか
る。そのほかの利点は、望むならば引出しを一時的に行
うことができ且つ、光引出しプロセス中、弾性的封入に
よりダスト、空気および湿度などの外部環境の影響に対
して防護される、という事実にある。

【００１８】本発明のそのほかの諸目的およびそれによ
りもたらされる諸利点は、添付図面に関連して後段に説
明する好適な諸実施例により明白となろう。

【００１９】

【実施例】添付図面の諸図は一定の比例に応じて描かれ
ておらず、単に、本発明の概念を得るに必要な部分を示
すものである。

【００２０】第一実施例が図１から図３に示されてい
る。

【００２１】図１には、支持体２１、連結装置２５、光
導波路２３および光を発出または受容する光学的構成要
素２４から成る集成装置２０が示されている。

【００２２】図２は、図１に示す装置２０の断面図で、
前記図は光学的構成要素２４に関する図１の線Ａ−Ａに
ついて描かれている。支持体２１は、光伝導コア３０に
対する屈折媒質として機能すべく意図された極めて薄い
層４０をそこへ塗布している。コア３０の一方の端部と
構成要素２４との間には極めて狭いギャップ３１が存在
する。連結装置２５は、コア３０の他方の端部へ直接に
連結されている。構成要素２４およびコア３０は弾性封
入材料３２で被覆されている。破線の円３４は、封入材
料３２に接して押圧され且つコア３０から光信号３３を
引き出す光伝導プローブ３５を示す。プローブ３５は、
鋼３０からの光信号３３を結合するエバネセンス場を受
容する。プローブ３５によりコア３０から受容された光
信号３３は、光信号３３に対応しながら極めてエネルギ
の乏しい光信号３６を形成する。

【００２３】図３は、図１のＢ−Ｂについての光導波路
３３の拡大断面図である。図３には、光伝導コア３０、
支持体２１上の薄層４０および封入材料３２から成る光
導波路２３が示されている。封入材料の屈折率は、コア
３０の屈折率よりも低い。層４０は支持体２１上にあ
り、コア３０は層４０の頂部にある。封入材料３２は、
支持体２１上にある全てのものを被覆する。光伝導プロ
ーブ３５がコア３０に向けて下方へ押圧されると、封入
材料３２内に一時的変形４１が形成される。最適引出し
を達成するため、プローブ３５がその最大限の位置まで
押し下げられると、プローブ３５とコア３０との間に非
常に狭いギャップ４２が形成される。

【００２４】図１に示す支持体２１は、通常それで半導
体が構成される種類のシリコン・ディスクである。支持
体２１は、幾つかの光導波路２３、構成要素２４および
連結装置２５をその上に取り付けることもできる。支持
体２１はまた、コア３０よりも低い屈折率を支持体２１
が有するという条件で、回路板材料、ガラス材料または
何れか任意の種類の材料で構成することもできる。コア
３０における減衰は、できる限り低いことが重要であ
る。

【００２５】図２および図３に示す実施例においては、
光導波路２３が３部分から成っている。これらの部分
は、支持体２１へ塗布された薄層４０、コア３０および
封入材料３２である。支持体２１がシリコン製である場
合、層４０は二酸化けい素で構成される。層４０の屈折
率はコア３０の屈折率よりも、そこからの光を伝導させ
ないために、低いことが必要である。図２および図３の
例示の場合、光伝導コア３０は多重モード・コアである
が、それを単一モード・コアとして作ることもできる。

【００２６】封入材料３２はシリコーン・エラストマ、
例えばシリコーンゴム、である。この封入材料は、光信
号がコア３０から引き出され得るように意図されてい
る。封入材料は弾性を有するため、プローブ３５をコア
３０に向けて押し下げることができる。シリコーンゴム
は光学的に伝導性である。封入材料３２は支持材２１お
よびそこに取り付けられる構成要素２４，２５に使用し
得ると共に、この材料は更に成形可能であり、そのこの
材料を硬化させ、且つ弾性にさせることができる。

【００２７】前述の集成要素２０は、光導波路へ直接に
挿入された光伝導プローブ３５により光信号３３を引き
出すために用いられる。弾性封入材料を通して下方へプ
ローブ３５を挿入することにより、コア３０の回りのエ
バネセンス場が引き出され得る程にコア３０へ近接する
ことができる。これにより、コア３０には全く損失を生
じない。プローブ３５は封入材料内へ余り深く挿入され
ないことが重要であるが、それは、その場合、そこでの
変形４１が恒久的となり得るからである。他方、プロー
ブ３５が封入材料３２内へ充分に深く押圧されなけれ
ば、プローブはエバネセンス場を受容することができな
い。プローブ３５とコア３０との間の距離は、μ未満
の、適切な水準の大きさでなければならない。各引出し
作業において同じ距離を得るため、距離測定器を用いて
正確な距離を得ることができる。

【００２８】本方法には、光伝導プローブのファイバ端
部を封入光導波路に向けて押し下げる段階、封入材料３
２をその材料の弾性が許容する範囲まで弾性的に変形さ
せながらプローブ３５のファイバ端部を前記材料内へ押
圧する段階および、光信号の一部分がプローブによって
受容されるように、プローブ３５のファイバ端部を光導
波路に対してある角度に置く段階が包含される。プロー
ブ３５は所与の光信号を引き出すため、ある角度に置か
れる。この角度が変更されると、プローブ内に別の光信
号が得られる。

【００２９】可能な最強の光信号３３を得るため、光伝
導プローブ３５のファイバ端部が光導波路と幅を等しく
されることは銘記されるべきである。更にまたプローブ
３５は、コア３０と同じ材料、または同等以上に高い屈
折率を有する材料から製造されるべきである。プローブ
３５はまた、プラスチック・ファイバから製造すること
もできる。

【００３０】本方法はまた、望むならば、光伝導プロー
ブ３５が光導波路へ恒久的に固定されることを可能にさ
せる。プローブ３５は、光信号引出し作業の完了と同時
に、プローブが挿入された場所に材料の残留変形を残さ
ずに取り除かれる。光導波路上の光信号３３を引き出す
場合、引出しを生起させ得るためにそれ以上の処置は不
要である。

【００３１】図４には、集成装置の別の実施例が示され
ている。図４は、光伝導コア２および弾性封入材料３か
ら成る光ファイバ１を示す。コア２の屈折率は、封入材
料３の屈折率よりも高い。プローブ３５がコア２に向か
い封入材料３へ押し下げられて、封入材料３の変形４１
をもたらす。プローブ３５が、その最良の引出し能力が
得られるその最大限の位置まで押し下げられると、プロ
ーブ３５と光伝導コア２との間に極めて狭いギャップ４
２が形成される。コア２は、例えばポリイミドで構成す
ることもでき、望ましくはシリコーン・ゴムであるが、
弾性材料で封入される。この材料が弾力性であるため、
プローブ３５を封入材料３内へ挿入することができ、エ
バネセンス場へプローブ３５が到達すると引出しを開始
できる。望むならば、引出し装置を取り去ることができ
る。光ファイバは、種々の電話局間または、例えば、種
々のコンピュータ間に広く行きわたっている。関連する
距離は恐らく長大であり、時折ファイバに立ち入ってそ
れらの通信状況を確認することが必要である。図示の実
施例の場合、光導波路は、支持体へ固定されておらず、
自在に位置する光ファイバ１である。

【００３２】光導波路２３から光信号を引き出すために
利用される本方法は、光ファイバから光信号を引き出す
ためにも利用することができる。光ファイバから諸信号
を引き出す場合には、引出しを生起させるため、第一方
法段階に先立ち、硬質の支持面上にファイバを置かなけ
ればならない。光ファイバが過度にたわみ性の場合に
は、硬質の支持面上にファイバを載置しない限り、ファ
イバへプローブを挿入することは不可能である。

【００３３】弾性封入材料の使用によってもたらされる
別の利点は、材料および引き出された光信号内へプロー
ブを押し下げ得ることである。別の利点は、前述の実施
例による光導波路を安価且つ簡単に製造し得ることであ
る。本方法は、一時的な場合に、光導波路から光信号が
引き出されることを可能にさせる。

【００３４】本発明が、前記に説明され且つ図示された
その実施例に限定されないこと、および添付クレイムの
範囲内で諸修正をなし得ることは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す、シリコン・ディス
ク上に取り付けられた光導波路の平面図。

【図２】本発明の第一実施例を示す、図１の線Ａ−Ａに
ついてのシリコン・ディスク上に取り付けられた光導波
路の一部分の拡大断面図にて、光伝導プローブを用いて
光導波路から光信号を引き出す方法を示す図。

【図３】本発明の第一実施例を示す、図１の線Ｂ−Ｂに
ついてのシリコン・ディスク上に取り付けられた光波伝
導体の一部分の拡大断面図にて、光伝導プローブを用い
て光導波路から光信号を引き出す方法を示す図。

【図４】本発明の第二実施例を示す、光ファイバの断面
図にて、光伝導プローブを用いて光ファイバから光信号
を引き出す方法を示す図。

【符号の説明】

１ 光ファイバ ２ 光伝導コア ３ 封入材料 ２３ 光導波路 ３０ 光伝導コア ３３ 光信号 ３５ 光伝導プローブ ３６ 光信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自由ファイバ端部を有する光ファイバを
   包含する光伝導プローブを用い、クラッド法で封入され
   た光導波路を取り巻くエバネセンス場から光信号を引き
   出す方法にて、封入材料を除去し若しくは光導波路を破
   壊することなく光信号の引出しが行われ且つ最小化され
   た減衰損失を以て引出しが行われるようにする方法にお
   いて、光伝導プローブのファイバ端部を封入光導波路に
   向けて下方へ挿入する段階、封入材料をその機械的諸性
   質が許容する範囲まで弾性的に変形させながら光伝導プ
   ローブのファイバ端部を前記材料内へ押圧する段階およ
   び、導波路内に存在する光信号の一部分がプローブ内へ
   受容されるように、光伝導プローブのファイバ端部を光
   導波路に対してある角度に置く段階を包含することを特
   徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の、光伝導プローブによ
   り光を引き出す方法において、可能な最良の引出し結果
   を得るため、プローブが光導波路と幅を等しくされるこ
   とを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の、光伝
   導プローブにより光を引き出す方法において、プローブ
   が、導波路の光伝導コアと同じ材料、または同等以上に
   高い屈折率を有する材料から製造されることを特徴とす
   る方法。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２または請求項３に記
   載の、光伝導プローブにより光を引き出す方法におい
   て、光伝導プローブが光導波路へ恒久的に固定されるこ
   とを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４の何れか一つの項
   に記載の、光伝導プローブにより光を引き出す方法に
   て、導波路が光ファイバである場合の方法において、光
   引出し作業に先立ち、第一方法段階で硬質支持面上に光
   ファイバを置くことを特徴とする方法。