JPH06300939A - 光導波路と光ファイバの接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、高効率な接続が実現出来、接続時の
調整が容易、環境変化にも強く、信頼性が高い光導波路
と光ファイバの接続構造を提供する。 【構成】本発明は、光導波路の入射側端面と出射側端面
にそれぞれ光ファイバのコア端面を接続する光導波路と
光ファイバの接続構造であって、光導波路の出射側モー
ドフィールド径が、それと接続する光ファイバ伝搬部内
モードフィールド径よりも小さく構成した光導波路と光
ファイバの接続構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信ネット
ワークにおいて光を分岐・合流、または分波・合波する
ために使用される光導波路と光ファイバの接続構造に関
するものであり、特に光の入出射方向が定まっている場
合に用いられる光導波路型部品の接続構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、一つの素子内で、光を分岐・結合
したり、分波・合波あるいは切り換えたりする機能を有
する光導波路と光ファイバとを接続するには、両者の各
端面を突き合わせるバットジョイント法が用いられてい
る。すなわち各光の通るコアの光軸の位置合わせをする
事により、損失の低い場所で固定する方法が用いられて
いる。この手法は、接続部が１ヶ所の場合には容易に接
続が可能であるが、接続部が多数ヶ所にわたる場合、か
つ伝搬光がシングルモード導波の場合には次のような問
題を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、使用する光導波路のコア間ピッチと光ファイバ側
（光ファイバアレイ側）のコア間ピッチの誤差により、
接続部の光軸がずれ、伝搬光にパワーロスが生じ、各ポ
ートによりそれが異なる。コア内を伝搬する光のモード
フィールド径は約１０μｍ程度で、調整時にサブミクロ
ンオーダの位置合わせ精度が必要であり、使用する部品
の精度として各コア間隔もサブミクロンオーダの精度が
要求され、さらにファイバサポートに使用する部品の精
度として各コア間隔もサブミクロンオーダの精度が必要
であるため、製作が困難でありかつコストが高くなる。
また光路の接続部が微細なために温度、振動等の環境変
動による歪み、ズレに弱く信頼性に乏しい等の問題があ
った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術のこ
れらの問題点を解決することを目的とし、基板上あるい
は基板中に形成された光導波路の入射側端面と出射側端
面にそれぞれ光ファイバのコア端面を接続する光導波路
と光ファイバの接続構造であって、伝搬部内モードフィ
ールド径を大きい順に、出射側光ファイバ端面モードフ
ィールド径、光導波路端面モードフィールド径、入射側
光ファイバ端面モードフィールド径として構成した光導
波路と光ファイバの接続構造である。

【０００５】また本発明は、光導波路と光ファイバの接
続構造の入射側において、光導波路側のモードフィール
ド径が入射側光ファイバのそれよりも、僅かに大きく構
成した光導波路と光ファイバの接続構造である。

【０００６】さらに本発明は、上述の光導波路内伝搬光
のモードフィールド径の一部または全部が、接続部光フ
ァイバの前記条件を満足するように構成した光導波路と
光ファイバの接続構造である。

【０００７】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１ないし図３は本発明の実施例の構成および説明
の概略図であり、図において同じ部位は同じ符号で示
す。図１は、本発明による接続部構造の１実施例で、光
ファイバアレイと多分岐器の出力側を示したものであ
り、出力光は光導波路側から光ファイバ内に入射する。
その際、光ファイバ端面のモードフィールド径は拡大さ
れており、導波路のモードフィールド径よりも僅かに大
きく構成されている。光ファイバ端面のモードフィール
ド拡大部はその部分を加熱することにより製作される。
加熱温度としては１４００゜Ｃ程度で、コアの屈折率を
増加させるためにコア内に添加されているＧｅを熱によ
り拡散させる事により分布をクラッド内に広げ、ステッ
プ状からガウシアン状に高屈折率分布を形成する。それ
により、そこでは導波光モードフィールドが広がって伝
搬する。また、無処理部との間は略テーパ状に絞り込ま
れながら伝搬するが、テーパ部を急峻にすると伝搬損失
が増大するため、テーパ状遷移領域は長い方が望まし
く、拡大倍率がｎ倍としたとき、遷移領域の長さをほぼ
ｎ² ｍｍ以上とすると殆ど損失なく伝搬する。

【０００８】ここで、入射側のコア拡大光ファイバ側の
接続部のモードフィールド径を大きく設定する事によ
り、製作時の光導波路側コア間ピッチ誤差、光ファイバ
アレイ間のピッチ誤差によるズレ量を吸収する事が出来
る。光ファイバ側のモードフィールド径を１．５倍程度
増大させた場合、回折による損失増大は０．１ｄＢ程度
で殆ど問題はない。

【０００９】図４に、等しいモードフィールド径の光導
波路の接続におけるズレ量と増大する過剰損失との関係
を示す。モードフィールド径が大きい程ズレによる損失
の増大が少ないことが分かる。

【００１０】また、光導波路コア径も含め接続部モード
フィールド径が拡大されているために、損失の増大が
０．１ｄＢの場合のトレランス特性は、接続部モードフ
ィールド径がＳＭ光ファイバ導波光のモードフィールド
径のｎ倍とすると、等しいＳＭ光ファイバ導波光モード
フィールド径同士の接続のトレランス特性はｎ倍程度と
なり、各ポート接続時の誤差量による損失変動が緩和さ
れる。

【００１１】

【表１】

【００１２】表１に、それらの関係の等しいモードフィ
ールド径の接続のトレランス特性を示す。すなわち接続
部においてモードフィールド径を４倍にすると、０．１
ｄＢの損失変動のトレランス特性は４倍に増大する。本
発明においては、出力側のモードフィールド径をわずか
に大きくしている関係で、さらにトレランス特性は増大
する。

【００１３】図２に示したように入力側においては条件
は前記出力側の場合と逆で、光ファイバ側より光導波路
側のモードフィールド径の方が大きくなるように構成さ
れており、同様に効率よく伝搬する。

【００１４】本発明は、光導波路全体のモードフィール
ド径が大きいものとして述べているが、他の実施例にお
いて、例えば局所的な熱処理により光導波路内コアのド
ーパントを拡散する事により光導波路の入出力側のみコ
アを拡大、すなわちその部分のモードフィールド径を拡
大して用いてもよい。

【００１５】よって本発明によれば、各モードフィール
ド径は次の条件を満たす事になる。すなわち、光導波路
入力側においては、光導波路入力側モードフィールド径
が光ファイバ入力側モードフィールド径より大きく、光
導波路出力側においては、光ファイバ出力側モードフィ
ールド径が光導波路出力側モードフィールド径よりも大
きい。また、光導波路入出力側のモードフィールド径は
必ずしも等しい必要性はない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、光導波路と光ファイバの接続端面のモードフィール
ド径を略一致させる事により、容易に高効率な接続が実
現出来る。また接続部光路径を拡大し、安定低損失接続
部構造を実現できる。さらに入射側よりも出射側のモー
ドフィールド径を僅かに大きくしているため、接続時の
調整が容易であり、環境変化にも強く、信頼性が高い。
さらに、予め導波路のモードフィールド径が大きな光導
波路を準備しているため、後行程の熱処理等により端面
部のみ拡大するという操作が不要である。

【００１７】また各コア間ピッチ誤差によるポート間の
出力変動が、モードフィールド径拡大、および出力側径
大により緩和されて殆どなくなり、接続部のモードフィ
ールド径が大きいので、接続調整時の位置合わせが容易
でサブミクロンオーダからミクロンオーダに位置合わせ
の精度緩和が可能であり、したがって使用する部品の製
作精度も緩和され、部品の量産低価格化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す略図で、図（ａ）は光導
波路の複数出力部構造を示す上面略図、図（ｂ）は光導
波路の側断面略図。

【図２】本発明実施例の光導波路入力部構造を示す上面
略図。

【図３】本発明実施例の各部導波光の強度分布（モード
フィールド径）を示す説明図。

【図４】各モードフィールド径同士の接続における、光
軸ズレによる損失特性説明図。

【符号の説明】

１ 光導波路 １ａ 光導波路コア ２ 光フ
ァイバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上あるいは基板中に形成された光導波
   路の入射側端面と出射側端面にそれぞれ光ファイバのコ
   ア端面を接続する光導波路と光ファイバの接続構造にお
   いて、伝搬部内モードフィールド径を大きい順に、出射
   側光ファイバ端面モードフィールド径、光導波路端面モ
   ードフィールド径、入射側光ファイバ端面モードフィー
   ルド径として構成した事を特徴とする光導波路と光ファ
   イバの接続構造。