JPH06337333A - 光結合回路 - Google Patents
光結合回路Info
- Publication number
- JPH06337333A JPH06337333A JP12563493A JP12563493A JPH06337333A JP H06337333 A JPH06337333 A JP H06337333A JP 12563493 A JP12563493 A JP 12563493A JP 12563493 A JP12563493 A JP 12563493A JP H06337333 A JPH06337333 A JP H06337333A
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- Japan
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- optical
- fiber
- groove
- optical axis
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光素子と光ファイバとの結合が高効率で、低
価格化が容易な光結合回路を得る。 【構成】 光基板１には、半導体レーザ２の光軸に垂直
な方向に側面８が平坦な溝４が形成されており、更に、
光軸方向にはＶ溝５が形成されている。先球ファイバ６
は、コア径１０μｍ、外径１２５μｍの単一モードファ
イバであり、先端のコアは半球状に形成されており、ま
た、その端面のクラッド７は平坦である。このような構
成で、先球ファイバ６をＶ溝５内に配置する事により、
先球ファイバ６の光軸に垂直な方向の位置は規定され
る。また、その先球ファイバ６の平坦なクラッド７を溝
４の側面８に突き当てる事により先球ファイバ６の光軸
方向の位置を規定できる。また、複雑な部材を必要とし
ないため、部材価格が高価になることもない。
価格化が容易な光結合回路を得る。 【構成】 光基板１には、半導体レーザ２の光軸に垂直
な方向に側面８が平坦な溝４が形成されており、更に、
光軸方向にはＶ溝５が形成されている。先球ファイバ６
は、コア径１０μｍ、外径１２５μｍの単一モードファ
イバであり、先端のコアは半球状に形成されており、ま
た、その端面のクラッド７は平坦である。このような構
成で、先球ファイバ６をＶ溝５内に配置する事により、
先球ファイバ６の光軸に垂直な方向の位置は規定され
る。また、その先球ファイバ６の平坦なクラッド７を溝
４の側面８に突き当てる事により先球ファイバ６の光軸
方向の位置を規定できる。また、複雑な部材を必要とし
ないため、部材価格が高価になることもない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光素子と光ファイバを
光結合するための光結合回路に関するものである。
光結合するための光結合回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発光素子や受光素子等と、光伝送路であ
る光ファイバを光結合させる光結合回路は、光通信シス
テムを構成する上で重要なデバイスの１つである。
る光ファイバを光結合させる光結合回路は、光通信シス
テムを構成する上で重要なデバイスの１つである。
【０００３】従来、性能の良い光結合回路としては、例
えばアプライドオプティクス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔ
ｉｃｓ）１９８０年、第１９巻、Ｐ２５７８の桑原氏に
よる論文に記載された先球ファイバを用いるものがあげ
られる。この光結合回路は、入射端をテーパ状に加工し
た先球ファイバを半導体レーザの出射端に近接して、半
導体レーザからの出力光を光ファイバへ結合させるもの
である。通常、先球ファイバと半導体レーザ等を効率よ
く光結合する場合、互いの光軸が一致するように、先球
ファイバの光軸位置を半導体レーザの光軸位置にμｍオ
ーダの精度で位置合わせする必要があり、非常に多くの
工数を必要とする。従って、光結合効率の高い光モジュ
ールは、高価になるという大きな欠点があった。このた
め、位置合わせ工数を低減する手段として、無調整で光
軸位置を位置決めする構成が提案されている。例えば、
光・量子エレクトロニクス研究会の１９８７年、ＯＱＥ
８７−１０１の加藤氏等による論文に記載させているも
のは、シリコン製の光基板上に光軸に平行なＶ溝を設
け、かつ光軸に垂直な方向には高精度な穴径を有した薄
板を設けて、先球ファイバをそのＶ溝内に配置し、ファ
イバ先端をその穴に挿入し、突き当てる事により、光軸
位置を無調整で規定する方式である。
えばアプライドオプティクス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔ
ｉｃｓ）１９８０年、第１９巻、Ｐ２５７８の桑原氏に
よる論文に記載された先球ファイバを用いるものがあげ
られる。この光結合回路は、入射端をテーパ状に加工し
た先球ファイバを半導体レーザの出射端に近接して、半
導体レーザからの出力光を光ファイバへ結合させるもの
である。通常、先球ファイバと半導体レーザ等を効率よ
く光結合する場合、互いの光軸が一致するように、先球
ファイバの光軸位置を半導体レーザの光軸位置にμｍオ
ーダの精度で位置合わせする必要があり、非常に多くの
工数を必要とする。従って、光結合効率の高い光モジュ
ールは、高価になるという大きな欠点があった。このた
め、位置合わせ工数を低減する手段として、無調整で光
軸位置を位置決めする構成が提案されている。例えば、
光・量子エレクトロニクス研究会の１９８７年、ＯＱＥ
８７−１０１の加藤氏等による論文に記載させているも
のは、シリコン製の光基板上に光軸に平行なＶ溝を設
け、かつ光軸に垂直な方向には高精度な穴径を有した薄
板を設けて、先球ファイバをそのＶ溝内に配置し、ファ
イバ先端をその穴に挿入し、突き当てる事により、光軸
位置を無調整で規定する方式である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】先球ファイバは、通常
先端が平坦形状を有しないテーパ形状であるため、光軸
方向の位置を規定する場合には、従来のように高精度な
穴径を有した薄板などの複雑な位置決め部材に先球ファ
イバのテーパ端面を挿入し突き当てる必要があった。こ
れにより、位置合わせ工数は低減できるが部材価格が高
価となり、結局、光結合効率の高い光モジュールは、高
価になるという大きな欠点があった。
先端が平坦形状を有しないテーパ形状であるため、光軸
方向の位置を規定する場合には、従来のように高精度な
穴径を有した薄板などの複雑な位置決め部材に先球ファ
イバのテーパ端面を挿入し突き当てる必要があった。こ
れにより、位置合わせ工数は低減できるが部材価格が高
価となり、結局、光結合効率の高い光モジュールは、高
価になるという大きな欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光結合回路は、
光素子と、前記光素子と光軸が一致した光ファイバが同
一光基板上に配置された光結合回路において、前記光フ
ァイバは、端面付近の前記光基板上に光軸に略垂直な側
面を有した溝を設け、前記光ファイバは、平坦なクラッ
ド面が前記光基板の溝側面に突き当てられていることを
特徴とする。また、前記光基板上に略光軸に平行なＶ溝
が形成され、かつ前記Ｖ溝内に前記光ファイバが配置さ
れている事を特徴とする。
光素子と、前記光素子と光軸が一致した光ファイバが同
一光基板上に配置された光結合回路において、前記光フ
ァイバは、端面付近の前記光基板上に光軸に略垂直な側
面を有した溝を設け、前記光ファイバは、平坦なクラッ
ド面が前記光基板の溝側面に突き当てられていることを
特徴とする。また、前記光基板上に略光軸に平行なＶ溝
が形成され、かつ前記Ｖ溝内に前記光ファイバが配置さ
れている事を特徴とする。
【０００６】
【作用】光ファイバの位置合わせ方向は、光軸方向と光
軸に垂直な方向に分ける事ができる。この中で、光ファ
イバの光軸に垂直な方向の位置は、光ファイバを光基板
上に形成した、光軸に平行なＶ溝内に配置する事により
規定される。一方、光軸方向の位置は、Ｖ溝と同一光基
板上に形成した光軸に垂直な方向の平坦な溝側面に、光
ファイバ端面の平坦なクラッド面を突き当てる事により
規定される。従って、本発明では、平坦な溝側面と平坦
なクラッド面とＶ溝により光ファイバの調整位置を規定
できるため、光ファイバの高精度な位置合わせは必要で
はなく、光ファイバを無調整で規定の位置に置く事がで
きる。また、光軸方向の位置を規定するのに、平坦な側
面を有する溝と平坦なクラッド面を有する光ファイバを
用いるだけで良く、従来のような高精度な穴径を有する
複雑な部材を必要としないため、部材価格が高価になる
こともない。この結果、本光結合回路を用いた光結合効
率の高い光モジュールは低価格で作製できる。
軸に垂直な方向に分ける事ができる。この中で、光ファ
イバの光軸に垂直な方向の位置は、光ファイバを光基板
上に形成した、光軸に平行なＶ溝内に配置する事により
規定される。一方、光軸方向の位置は、Ｖ溝と同一光基
板上に形成した光軸に垂直な方向の平坦な溝側面に、光
ファイバ端面の平坦なクラッド面を突き当てる事により
規定される。従って、本発明では、平坦な溝側面と平坦
なクラッド面とＶ溝により光ファイバの調整位置を規定
できるため、光ファイバの高精度な位置合わせは必要で
はなく、光ファイバを無調整で規定の位置に置く事がで
きる。また、光軸方向の位置を規定するのに、平坦な側
面を有する溝と平坦なクラッド面を有する光ファイバを
用いるだけで良く、従来のような高精度な穴径を有する
複雑な部材を必要としないため、部材価格が高価になる
こともない。この結果、本光結合回路を用いた光結合効
率の高い光モジュールは低価格で作製できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明について、図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例を示す（ａ）上面図と
（ｂ）側面図である。シリコン（Ｓｉ）製の光基板１の
上面に半導体レーザ２が金錫（ＡｕＳｎ）半田３を介し
て接合されている。また、光基板１には、半導体レーザ
２の光軸に垂直な方向に側面８が平坦な溝４が形成され
ており、更に、光軸方向にはＶ溝５が形成されている。
先球ファイバ６は、コア径１０μｍ、外径１２５μｍの
単一モードファイバであり、先端のコアは半球状に形成
されており、また、その側面のクラッド面７は平坦であ
る。コアを半球状に形成する事で、半球レンズの集光作
用により光素子と光ファイバとを高効率に光結合でき
る。先端のコアが半球状に形成され、かつクラッド面が
平坦な先球ファイバ６の作製方法は、例えば、特願平４
−３５号の「光結合回路とその製造方法」に詳細に記載
されている。光ファイバのコアドーパント濃度の違いに
よりエッチング速度が異なるエッチング液で光ファイバ
側面をエッチングすることにより、クラッドは平坦で、
コアが半球状の先球ファイバが形成される。例えば、光
ファイバの入射端面を平坦に研磨した後、４９％濃度の
フッ酸（ＨＦ）と４０％のフッ化アンモニウム（ＮＨ4
Ｆ）を１対１０の重量比で混合したエッチング液で３時
間エッチングする。次にエッチングした光ファイバ端面
を放電により表面を加熱溶融すると、クラッドは平坦で
コアが半球状の先球ファイバが得られる。
する。図１は、本発明の一実施例を示す（ａ）上面図と
（ｂ）側面図である。シリコン（Ｓｉ）製の光基板１の
上面に半導体レーザ２が金錫（ＡｕＳｎ）半田３を介し
て接合されている。また、光基板１には、半導体レーザ
２の光軸に垂直な方向に側面８が平坦な溝４が形成され
ており、更に、光軸方向にはＶ溝５が形成されている。
先球ファイバ６は、コア径１０μｍ、外径１２５μｍの
単一モードファイバであり、先端のコアは半球状に形成
されており、また、その側面のクラッド面７は平坦であ
る。コアを半球状に形成する事で、半球レンズの集光作
用により光素子と光ファイバとを高効率に光結合でき
る。先端のコアが半球状に形成され、かつクラッド面が
平坦な先球ファイバ６の作製方法は、例えば、特願平４
−３５号の「光結合回路とその製造方法」に詳細に記載
されている。光ファイバのコアドーパント濃度の違いに
よりエッチング速度が異なるエッチング液で光ファイバ
側面をエッチングすることにより、クラッドは平坦で、
コアが半球状の先球ファイバが形成される。例えば、光
ファイバの入射端面を平坦に研磨した後、４９％濃度の
フッ酸（ＨＦ）と４０％のフッ化アンモニウム（ＮＨ4
Ｆ）を１対１０の重量比で混合したエッチング液で３時
間エッチングする。次にエッチングした光ファイバ端面
を放電により表面を加熱溶融すると、クラッドは平坦で
コアが半球状の先球ファイバが得られる。
【０００８】尚、先球ファイバ６の側面には、金属膜で
あるクロム（Ｃｒ）をコーティングしてある。この理由
は、上述のエッチング工程でファイバ外径が細るのを防
ぐためと、ファイバをＶ溝内に配置した後、半田などに
よる固定を容易にするためである。従って、コーティン
グ材料は、特に限定されず、チタン（Ｔｉ）、金（Ａ
ｕ）等でも良く、また、コーティングを施さなくても本
発明の効果は失われない。光基板のＶ溝５の作製方法
は、機械加工でも良く、また、一般に用いられているシ
リコンの異方性エッチング技術を用いても容易に形成で
きる。また、側面８が平坦な溝４は、機械加工等に用い
られるダイシングソーで形成しても良く、またレーザ加
工技術、ドライエッチング技術などを用いても形成でき
る。
あるクロム（Ｃｒ）をコーティングしてある。この理由
は、上述のエッチング工程でファイバ外径が細るのを防
ぐためと、ファイバをＶ溝内に配置した後、半田などに
よる固定を容易にするためである。従って、コーティン
グ材料は、特に限定されず、チタン（Ｔｉ）、金（Ａ
ｕ）等でも良く、また、コーティングを施さなくても本
発明の効果は失われない。光基板のＶ溝５の作製方法
は、機械加工でも良く、また、一般に用いられているシ
リコンの異方性エッチング技術を用いても容易に形成で
きる。また、側面８が平坦な溝４は、機械加工等に用い
られるダイシングソーで形成しても良く、またレーザ加
工技術、ドライエッチング技術などを用いても形成でき
る。
【０００９】このような構成で、先球ファイバ６をＶ溝
５内に配置する事により、先球ファイバ６の光軸に垂直
な方向の位置は規定される。また、その先球ファイバ６
の平坦なクラッド面７を溝４の平坦な側面８に突き当て
る事により、先球ファイバ６の光軸方向の位置を規定で
きる。従来では、先球ファイバの端面がテーパ状である
ため、先球ファイバを複雑な部材に突き当てる必要があ
ったが、突き当てる互いの面を平坦面にする事により、
簡易な構成で光軸方向の位置を規定できる。尚、半導体
レーザ２の実装精度が光結合効率に関係するが、１μｍ
程度の接合精度は現状のマウンタ装置で実現可能である
ため、半導体レーザ２の実装精度は、特に問題とならな
い。
５内に配置する事により、先球ファイバ６の光軸に垂直
な方向の位置は規定される。また、その先球ファイバ６
の平坦なクラッド面７を溝４の平坦な側面８に突き当て
る事により、先球ファイバ６の光軸方向の位置を規定で
きる。従来では、先球ファイバの端面がテーパ状である
ため、先球ファイバを複雑な部材に突き当てる必要があ
ったが、突き当てる互いの面を平坦面にする事により、
簡易な構成で光軸方向の位置を規定できる。尚、半導体
レーザ２の実装精度が光結合効率に関係するが、１μｍ
程度の接合精度は現状のマウンタ装置で実現可能である
ため、半導体レーザ２の実装精度は、特に問題とならな
い。
【００１０】このように、本発明は、先球ファイバ６を
無調整で最適位置に位置決めできるため、位置調整に従
来のような多くの工数を必要とせず、また、複雑な部材
を必要としないため、部材価格が高価になることもな
い。この結果、モジュールの低価格化が容易である。本
実施例では、結合損失３ｄＢと従来の同程度の高効率結
合の光統合回路が得られた。
無調整で最適位置に位置決めできるため、位置調整に従
来のような多くの工数を必要とせず、また、複雑な部材
を必要としないため、部材価格が高価になることもな
い。この結果、モジュールの低価格化が容易である。本
実施例では、結合損失３ｄＢと従来の同程度の高効率結
合の光統合回路が得られた。
【００１１】以上、上述の実施例では先球ファイバとし
て単一モードファイバを用いたがこれに限定されず、コ
アドーパント濃度が集束型分布である集束型多モードフ
ァイバでも同様の効果が得られる。
て単一モードファイバを用いたがこれに限定されず、コ
アドーパント濃度が集束型分布である集束型多モードフ
ァイバでも同様の効果が得られる。
【００１２】また、光基板１の材質としてシリコンを用
いたがこれに限定されず、例えばインジウム−リン（Ｉ
ｎＰ）、ガリウム−ヒソ（ＧａＡｓ）、ガラス、セラミ
ック等でも良い。
いたがこれに限定されず、例えばインジウム−リン（Ｉ
ｎＰ）、ガリウム−ヒソ（ＧａＡｓ）、ガラス、セラミ
ック等でも良い。
【００１３】また、光ファイバ６のコアが先球化されて
いるが、光結合の高効率化が必要でない場合には、もち
ろんコアを先球化せず、平坦のままでも良い。
いるが、光結合の高効率化が必要でない場合には、もち
ろんコアを先球化せず、平坦のままでも良い。
【００１４】また、光反射特性を向上させるため、半球
化したコア表面上に無反射コートを施しても良い。
化したコア表面上に無反射コートを施しても良い。
【００１５】また、光素子として半導体レーザ２を用い
たが、これは半導体光増幅素子、光スイッチでも良く、
また、フォトダイオードでも良い。尚、半導体光増幅素
子及び光スイッチ等の場合には、溝４、Ｖ溝５及び先球
ファイバ６を半導体増幅素子または光スイッチを対称に
入出力側にそれぞれ設ければ良い。
たが、これは半導体光増幅素子、光スイッチでも良く、
また、フォトダイオードでも良い。尚、半導体光増幅素
子及び光スイッチ等の場合には、溝４、Ｖ溝５及び先球
ファイバ６を半導体増幅素子または光スイッチを対称に
入出力側にそれぞれ設ければ良い。
【００１６】また、本実施例では単チャンネルの場合を
示したがこれに限定されず、多チャンネルのアレイ光結
合回路でも良い。
示したがこれに限定されず、多チャンネルのアレイ光結
合回路でも良い。
【００１７】
【発明の効果】以上述べた通り、光素子と光ファイバと
の結合が高効率で、低価格化が容易な光結合回路が得ら
れる。
の結合が高効率で、低価格化が容易な光結合回路が得ら
れる。
【図１】本発明の一実施例を示す（ａ）上面図、（ｂ）
側面図である。
側面図である。
１ シリコン光基板 ２ 半導体レーザ ３ 金錫半田 ４ 溝 ５ Ｖ溝 ６ 先球ファイバ ７ クラッド面 ８ 溝の側面
Claims (2)
- 【請求項１】 光素子と、前記光素子と光軸が一致した
光ファイバが同一光基板上に配置された光結合回路にお
いて、前記光ファイバの端面付近の前記光基板上に光軸
に略垂直な側面を有した溝を設け、前記光ファイバは、
平坦なクラッド面が前記光基板の溝側面に突き当てられ
ていることを特徴とする光結合回路。 - 【請求項２】 前記光基板上に光軸に略平行なＶ溝が形
成され、かつ前記Ｖ溝内に前記光ファイバが配置されて
いる事を特徴とする請求項１に記載の光結合回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12563493A JPH06337333A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 光結合回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12563493A JPH06337333A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 光結合回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06337333A true JPH06337333A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=14914898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12563493A Pending JPH06337333A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 光結合回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06337333A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019533834A (ja) * | 2016-11-02 | 2019-11-21 | カールスルーエ インスティテュート フュア テクノロジ | 光学システムを製造する方法および光学システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0393285A (ja) * | 1989-09-06 | 1991-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP12563493A patent/JPH06337333A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0393285A (ja) * | 1989-09-06 | 1991-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019533834A (ja) * | 2016-11-02 | 2019-11-21 | カールスルーエ インスティテュート フュア テクノロジ | 光学システムを製造する方法および光学システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960507 |