JPH08194125A - 石英系導波路型光部品 - Google Patents
石英系導波路型光部品Info
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- JPH08194125A JPH08194125A JP557895A JP557895A JPH08194125A JP H08194125 A JPH08194125 A JP H08194125A JP 557895 A JP557895 A JP 557895A JP 557895 A JP557895 A JP 557895A JP H08194125 A JPH08194125 A JP H08194125A
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- JP
- Japan
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- substrate
- silica
- optical
- cores
- waveguide type
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＯ2 レーザ光照射時の、基板中の裏面方向
の熱の拡散を制御することにより、表面層とコア下部お
よび基板の温度差を小さくし、また複数の光ファイバと
並列導波路の一括多心融着接続においては、各々の融着
接続部の温度が均一に上昇して、各融着部での溶融速度
差が小さくなるよう補正することにより不完全溶融を防
止し、低損失で高機械強度の融着接続部を有する石英系
導波路型光部品を提供を提供する。 【構成】 石英系基板１上に、石英系材料からなるコア
２を形成すると共に、該コア２を覆うようにクラッド３
を形成した石英系導波路型光部品８において、光導波路
の入出射端面１２の基板側に、溝６を設けたことを特徴
としている。
の熱の拡散を制御することにより、表面層とコア下部お
よび基板の温度差を小さくし、また複数の光ファイバと
並列導波路の一括多心融着接続においては、各々の融着
接続部の温度が均一に上昇して、各融着部での溶融速度
差が小さくなるよう補正することにより不完全溶融を防
止し、低損失で高機械強度の融着接続部を有する石英系
導波路型光部品を提供を提供する。 【構成】 石英系基板１上に、石英系材料からなるコア
２を形成すると共に、該コア２を覆うようにクラッド３
を形成した石英系導波路型光部品８において、光導波路
の入出射端面１２の基板側に、溝６を設けたことを特徴
としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英系導波路型光部品
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石英系導波路型光部品は、石英基板上に
光導波路となるコアを形成しクラッドで覆った構造であ
り、一般的には基板には純粋石英を用い、コアやクラッ
ドにはリン、ボロン等の不純物をドープして屈折率を制
御した石英材料が用いられている。
光導波路となるコアを形成しクラッドで覆った構造であ
り、一般的には基板には純粋石英を用い、コアやクラッ
ドにはリン、ボロン等の不純物をドープして屈折率を制
御した石英材料が用いられている。
【０００３】このような、導波路型光部品は、将来の広
範囲にわたる光通信網に対応し、量産化と低価格化が可
能で、フォトリソグラフィの技術を応用して光回路を形
成できるため、各種機能化や高密度集積化も実現可能で
ある。
範囲にわたる光通信網に対応し、量産化と低価格化が可
能で、フォトリソグラフィの技術を応用して光回路を形
成できるため、各種機能化や高密度集積化も実現可能で
ある。
【０００４】しかし、この石英系導波路型光部品を光通
信網に適用するには、光ファイバとの低損失結合が不可
欠であり、一般には、光ファイバと光導波路の端面を突
合わせ、接着剤等で固定する方式が用いられている。こ
の方式によれば接続損失は多芯の接続の場合でも０．１
ｄＢ以下が実現可能である。しかしながらこの突合わせ
接続方式は、接続部が長期信頼性に欠けたり、接続部の
結合率が周囲温度の変化により変動する等の問題があ
り、種々の環境に対応できる光部品を構成するには、よ
り安定で長期信頼性に優れた接続方法が望まれていた。
信網に適用するには、光ファイバとの低損失結合が不可
欠であり、一般には、光ファイバと光導波路の端面を突
合わせ、接着剤等で固定する方式が用いられている。こ
の方式によれば接続損失は多芯の接続の場合でも０．１
ｄＢ以下が実現可能である。しかしながらこの突合わせ
接続方式は、接続部が長期信頼性に欠けたり、接続部の
結合率が周囲温度の変化により変動する等の問題があ
り、種々の環境に対応できる光部品を構成するには、よ
り安定で長期信頼性に優れた接続方法が望まれていた。
【０００５】そこで、石英系導波路が光ファイバと同じ
材質で形成されている点を利用した融着接続法が検討さ
れている。光ファイバと同じ材質で形成されている石英
系光導波路と光ファイバとの融着は、低損失で優れた光
学特性を有する光部品を実現できる。例えば、融着接続
に、一般に使用されているＣＯ2 レーザを用いると、単
芯の接続で０．１８ｄＢ以下が達成できる。
材質で形成されている点を利用した融着接続法が検討さ
れている。光ファイバと同じ材質で形成されている石英
系光導波路と光ファイバとの融着は、低損失で優れた光
学特性を有する光部品を実現できる。例えば、融着接続
に、一般に使用されているＣＯ2 レーザを用いると、単
芯の接続で０．１８ｄＢ以下が達成できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光部品
と光ファイバの端面を突合せて、上方からＣＯ2 レーザ
を照射すると、レーザエネルギーの大部分が光部品の表
面層であるクラッドで吸収され、接続部の下部の基板と
光ファイバが十分に融着せず、機械強度が低下するとい
う問題があった。
と光ファイバの端面を突合せて、上方からＣＯ2 レーザ
を照射すると、レーザエネルギーの大部分が光部品の表
面層であるクラッドで吸収され、接続部の下部の基板と
光ファイバが十分に融着せず、機械強度が低下するとい
う問題があった。
【０００７】つまり、図８に示すように石英系光導波路
の入出射端面と光ファイバの端面を突合せた部分に、上
方からＣＯ2 レーザ光１０を照射すると、ＣＯ2 レーザ
光１０は純粋石英からなる石英基板１よりもリンやボロ
ンをドープしたコア２やクラッド３での吸収率が高いた
め、基板１より、速く温度が上昇し、石英系光導波路の
クラッドと光ファイバの上部は十分に溶融して接続され
るのに対し、光ファイバの下部と石英基板はレーザ光が
直接照射される上層部に比べ、到達するレーザエネルギ
ー１６が少なく、さらに、図９に示すように、レ−ザー
照射により発生した熱１７は、石英基板１内で裏面側に
向かって拡散してしまうため、温度が上昇しにくくな
り、不完全溶融が生じていた。
の入出射端面と光ファイバの端面を突合せた部分に、上
方からＣＯ2 レーザ光１０を照射すると、ＣＯ2 レーザ
光１０は純粋石英からなる石英基板１よりもリンやボロ
ンをドープしたコア２やクラッド３での吸収率が高いた
め、基板１より、速く温度が上昇し、石英系光導波路の
クラッドと光ファイバの上部は十分に溶融して接続され
るのに対し、光ファイバの下部と石英基板はレーザ光が
直接照射される上層部に比べ、到達するレーザエネルギ
ー１６が少なく、さらに、図９に示すように、レ−ザー
照射により発生した熱１７は、石英基板１内で裏面側に
向かって拡散してしまうため、温度が上昇しにくくな
り、不完全溶融が生じていた。
【０００８】この不完全溶融は製造上約３０％で発生
し、正常な融着接続では、引張り強度１０Ｎ以上が得ら
れるのに対し、不完全溶融が生じた融着接続では引張り
強度５Ｎ以下で破断してしまう。
し、正常な融着接続では、引張り強度１０Ｎ以上が得ら
れるのに対し、不完全溶融が生じた融着接続では引張り
強度５Ｎ以下で破断してしまう。
【０００９】また、複数の並列した石英系光導波路に複
数の光ファイバを同時に融着接続する一括多心融着接続
においては、ＣＯ2 レーザがガウス型の強度分布を有す
るために、レーザ光のエネルギー分布は照射した中心部
付近にエネルギーが集中し、中心から離れるにつれて、
急激にエネルギーが減少する。このため、２５０μｍ間
隔で形成した４芯の石英系光導波路に４芯テ−プファイ
バを融着接合する際、ＣＯ2 レーザを、中央の２本の導
波路が光ファイバと良好に融着するように制御して照射
すると、両端の２本の導波路はＣＯ2 レーザのエネルギ
ーが不足して、温度が上昇しにくいため、不完全溶融が
生じて、機械強度が著しく低下するという問題があっ
た。
数の光ファイバを同時に融着接続する一括多心融着接続
においては、ＣＯ2 レーザがガウス型の強度分布を有す
るために、レーザ光のエネルギー分布は照射した中心部
付近にエネルギーが集中し、中心から離れるにつれて、
急激にエネルギーが減少する。このため、２５０μｍ間
隔で形成した４芯の石英系光導波路に４芯テ−プファイ
バを融着接合する際、ＣＯ2 レーザを、中央の２本の導
波路が光ファイバと良好に融着するように制御して照射
すると、両端の２本の導波路はＣＯ2 レーザのエネルギ
ーが不足して、温度が上昇しにくいため、不完全溶融が
生じて、機械強度が著しく低下するという問題があっ
た。
【００１０】ＣＯ2 レーザ光の照射量は、融着接続部の
損失を最少にするために制限され、一定以上は照射でき
ないため、レーザ光の照射量を増加して、これら問題を
解決することはできない。
損失を最少にするために制限され、一定以上は照射でき
ないため、レーザ光の照射量を増加して、これら問題を
解決することはできない。
【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ＣＯ2 レーザ光照射時の、基板中の深さ方向の熱の
拡散を制御することにより、表面層とコア下部および基
板の温度差を小さくし、また複数の光ファイバと並列導
波路の一括多心融着接続においては、各々の融着接続部
の温度が均一に上昇して、各融着部での溶融速度差が小
さくなるよう補正することにより不完全溶融を防止し、
低損失で高機械強度の融着接続部を有する石英系導波路
型光部品を提供することにある。
し、ＣＯ2 レーザ光照射時の、基板中の深さ方向の熱の
拡散を制御することにより、表面層とコア下部および基
板の温度差を小さくし、また複数の光ファイバと並列導
波路の一括多心融着接続においては、各々の融着接続部
の温度が均一に上昇して、各融着部での溶融速度差が小
さくなるよう補正することにより不完全溶融を防止し、
低損失で高機械強度の融着接続部を有する石英系導波路
型光部品を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、石英系基板上に、石英系材料から
なるコアを形成すると共に、該コアを覆うようにクラッ
ドを形成した石英系導波路型光部品において、光導波路
の入出射端面の基板側に、溝を設けたことを特徴とする
石英系導波路型光部品である。
に請求項１の発明は、石英系基板上に、石英系材料から
なるコアを形成すると共に、該コアを覆うようにクラッ
ドを形成した石英系導波路型光部品において、光導波路
の入出射端面の基板側に、溝を設けたことを特徴とする
石英系導波路型光部品である。
【００１３】請求項２の発明は、溝を不均一な形状にし
た請求項１記載の石英系導波路型光部品である。
た請求項１記載の石英系導波路型光部品である。
【００１４】請求項３の発明は、複数の光導波路を並列
に形成した石英系導波路型光部品において、外側の光導
波路から中央の光導波路に向かって、基板が厚くなるよ
うな溝を設けたことを特徴とする請求項２記載の石英系
導波路型光部品である。
に形成した石英系導波路型光部品において、外側の光導
波路から中央の光導波路に向かって、基板が厚くなるよ
うな溝を設けたことを特徴とする請求項２記載の石英系
導波路型光部品である。
【００１５】
【作用】上記構成によれば、入射端面の基板側に設けた
溝で、深さ方向の熱の拡散を抑制することにより、ＣＯ
2 レーザ光照射時のファイバ下部と表面層との温度差を
低減できる。
溝で、深さ方向の熱の拡散を抑制することにより、ＣＯ
2 レーザ光照射時のファイバ下部と表面層との温度差を
低減できる。
【００１６】また、複数の光ファイバと並列導波路の一
括多心融着接続においては、各々の融着接続部の温度が
均一に上昇して、各融着部での溶融速度差が小さくなる
よう補正することができる。
括多心融着接続においては、各々の融着接続部の温度が
均一に上昇して、各融着部での溶融速度差が小さくなる
よう補正することができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１８】図１は本発明の石英系導波路型光部品の一
実施例を示す斜視図であり、図２は図１の本発明の石英
系導波路型光部品の作製方法を示す図であり、図３は光
ファイバと接続した様子を示す図である。
実施例を示す斜視図であり、図２は図１の本発明の石英
系導波路型光部品の作製方法を示す図であり、図３は光
ファイバと接続した様子を示す図である。
【００１９】図１に示すように石英系導波路型光部品８
は，厚さ１ｍｍの石英基板１上に、光導波路であるコア
２を２本、その中間で接近するように左右に配し、これ
らのコア２を覆うようにクラッド３を形成し、その側面
のコア２の入出射端面１２付近の基板１側に縦幅ｃ＝５
００μｍ、横幅ｄ＝１７５μｍに切欠した溝６を、側面
に平行に設けた。
は，厚さ１ｍｍの石英基板１上に、光導波路であるコア
２を２本、その中間で接近するように左右に配し、これ
らのコア２を覆うようにクラッド３を形成し、その側面
のコア２の入出射端面１２付近の基板１側に縦幅ｃ＝５
００μｍ、横幅ｄ＝１７５μｍに切欠した溝６を、側面
に平行に設けた。
【００２０】この溝６は、図２（ａ）に示すように、基
板裏面側から、幅４００μｍのダイアモンドブレード５
を用いて基板裏面に垂直に、深さ５００μｍまで削り、
縦幅ｃ＝５００μｍ、横幅ｅ＝４００μｍの溝６を設
け、図２（ｂ）に示すように、幅５０μｍのダイアモン
ドブレード７を用いて基板裏面に垂直に溝６の中心に位
置させて切断することにより形成する。
板裏面側から、幅４００μｍのダイアモンドブレード５
を用いて基板裏面に垂直に、深さ５００μｍまで削り、
縦幅ｃ＝５００μｍ、横幅ｅ＝４００μｍの溝６を設
け、図２（ｂ）に示すように、幅５０μｍのダイアモン
ドブレード７を用いて基板裏面に垂直に溝６の中心に位
置させて切断することにより形成する。
【００２１】次に実施例の作用を述べる。
【００２２】図３に示すように、上記の石英系光導波路
光部品８の入出射端面とシングルモード光ファイバ９の
端面を突合せて、ＣＯ2 レーザ光１０を照射すると、基
板１に設けた溝６により基板の厚さが薄くなった部分に
おいて、熱の拡散が防げるため、コア下部および基板の
温度を上昇させ、不完全溶融を防ぐことができる。
光部品８の入出射端面とシングルモード光ファイバ９の
端面を突合せて、ＣＯ2 レーザ光１０を照射すると、基
板１に設けた溝６により基板の厚さが薄くなった部分に
おいて、熱の拡散が防げるため、コア下部および基板の
温度を上昇させ、不完全溶融を防ぐことができる。
【００２３】この石英系光導波路光部品８の接続損失は
０．１ｄＢ以下であり、１００個作製して、引張り試験
を行ったところ、大部分の融着接続において破断強度は
１８Ｎ以上を示し、１８Ｎ以下の融着接続は５％以下と
なった。
０．１ｄＢ以下であり、１００個作製して、引張り試験
を行ったところ、大部分の融着接続において破断強度は
１８Ｎ以上を示し、１８Ｎ以下の融着接続は５％以下と
なった。
【００２４】図４は他の実施例を示したものである。図
４に示すように、石英基板１上に光導波路であるコア２
を２本、その中間で接近するように左右に配し、これら
のコア２を覆うようにクラッド３を形成し、ダイシング
した石英系導波路型光部品１１に、基板１の接合側面に
２００μｍダイヤモンドブレード１３を垂直に当て、幅
２００μｍの溝１４を設けて、図５に示すように石英系
導波路型光部品を作製した。
４に示すように、石英基板１上に光導波路であるコア２
を２本、その中間で接近するように左右に配し、これら
のコア２を覆うようにクラッド３を形成し、ダイシング
した石英系導波路型光部品１１に、基板１の接合側面に
２００μｍダイヤモンドブレード１３を垂直に当て、幅
２００μｍの溝１４を設けて、図５に示すように石英系
導波路型光部品を作製した。
【００２５】この石英系導波路型光部品１１の入出射端
面とシングルモード光ファイバ９の端面を突合せて、Ｃ
Ｏ2 レーザ光１０を照射すると、基板１の裏面に溝６を
設けた上記実施例と同様の接続損失と、破断強度が得ら
れた。
面とシングルモード光ファイバ９の端面を突合せて、Ｃ
Ｏ2 レーザ光１０を照射すると、基板１の裏面に溝６を
設けた上記実施例と同様の接続損失と、破断強度が得ら
れた。
【００２６】更にその他の実施例として、図６に示すよ
うに厚さ１ｍｍの石英基板１上に、光導波路であるコア
１８，１９，２０，２１を２５０μｍの間隔で４本並設
し、これらのコア１８，１９，２０，２１を覆うように
クラッド３を形成し、ダイヤモンドブレード２３を用い
て、石英系導波路型光部品２２の平行して並んだ４本の
内、中央の２本のコア１９，２０の付近から、外側のコ
ア１８，２１のそれぞれに向けて、基板１の厚さが次第
に薄くなるように溝２４，２５を設けた。
うに厚さ１ｍｍの石英基板１上に、光導波路であるコア
１８，１９，２０，２１を２５０μｍの間隔で４本並設
し、これらのコア１８，１９，２０，２１を覆うように
クラッド３を形成し、ダイヤモンドブレード２３を用い
て、石英系導波路型光部品２２の平行して並んだ４本の
内、中央の２本のコア１９，２０の付近から、外側のコ
ア１８，２１のそれぞれに向けて、基板１の厚さが次第
に薄くなるように溝２４，２５を設けた。
【００２７】この実施例の効果を述べる。
【００２８】この光部品２２の入出射端面と４芯テープ
ファイバ２６の端面をそれぞれを突合せ、ＣＯ2 レーザ
光を照射し、一括多心融着接続を行った。一括多心融着
接続２７した状態を図７に示す。レーザ光を照射時、基
板１に設けた溝２４，２５により基板の厚さが薄くなっ
た部分（コア１８，２１に近接した基板部分）は、熱の
拡散が防げられるため、速く温度が上昇し、溶融速度の
大きい中央のコア１９，２０との溶融速度差を小さくす
ることができる。その結果、外側のコア１８，２１付近
の不完全溶融を防ぐことができる。
ファイバ２６の端面をそれぞれを突合せ、ＣＯ2 レーザ
光を照射し、一括多心融着接続を行った。一括多心融着
接続２７した状態を図７に示す。レーザ光を照射時、基
板１に設けた溝２４，２５により基板の厚さが薄くなっ
た部分（コア１８，２１に近接した基板部分）は、熱の
拡散が防げられるため、速く温度が上昇し、溶融速度の
大きい中央のコア１９，２０との溶融速度差を小さくす
ることができる。その結果、外側のコア１８，２１付近
の不完全溶融を防ぐことができる。
【００２９】この一括多心融着接続２７の接続損失は
０．０６〜０．１５ｄＢとなり、接続損失のばらつきは
０．０９ｄＢと、極めて均一な一括多心融着接続を得る
ことができる。
０．０６〜０．１５ｄＢとなり、接続損失のばらつきは
０．０９ｄＢと、極めて均一な一括多心融着接続を得る
ことができる。
【００３０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、光ファイ
バと石英系導波路型光部品のＣＯ2 レーザ融着接合にお
いて、基板裏面方向への熱の拡散を制御することによ
り、不完全溶融を防止し、低損失で高機械強度の融着接
続部を再現性よく提供することができる。また、複数の
光導波路と光ファイバを同時に接続する一括多心融着接
続においては、各溶融接続部の溶融速度差を小さくする
ことにより、不完全溶融を防止し、低接続損失で、接続
損失のばらつきの小さい融着接続部を提供することがで
きる。
バと石英系導波路型光部品のＣＯ2 レーザ融着接合にお
いて、基板裏面方向への熱の拡散を制御することによ
り、不完全溶融を防止し、低損失で高機械強度の融着接
続部を再現性よく提供することができる。また、複数の
光導波路と光ファイバを同時に接続する一括多心融着接
続においては、各溶融接続部の溶融速度差を小さくする
ことにより、不完全溶融を防止し、低接続損失で、接続
損失のばらつきの小さい融着接続部を提供することがで
きる。
【図１】本発明による石英系導波路型光部品の一実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図２】図１に示した本発明の作製方法を示す図であ
る。
る。
【図３】図１に示した本発明とシングルモード光ファイ
バをＣＯ2 レーザで照射している状態を示す図である。
バをＣＯ2 レーザで照射している状態を示す図である。
【図４】本発明による石英系導波路型光部品の他の実施
例の作製方法を示す図である。
例の作製方法を示す図である。
【図５】本発明による石英系導波路型光部品の他の実施
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図６】本発明による複数の光導波路を並列に形成した
石英系導波路型光部品の一実施例を示す斜視図である。
石英系導波路型光部品の一実施例を示す斜視図である。
【図７】図６の石英系導波路型光部品に４芯テープファ
イバを一括多心融着接続した状態を示す斜視図である。
イバを一括多心融着接続した状態を示す斜視図である。
【図８】従来の石英系導波路型光部品と光ファイバとの
融着接続部における光ファイバ下部と石英基板へのＣＯ
2 レーザのエネルギー到達状況を示す図である。
融着接続部における光ファイバ下部と石英基板へのＣＯ
2 レーザのエネルギー到達状況を示す図である。
【図９】従来の石英系導波路型光部品と光ファイバとの
融着接続部におけるＣＯ2 レーザの熱拡散を示す図であ
る。
融着接続部におけるＣＯ2 レーザの熱拡散を示す図であ
る。
１ 石英基板 ２ コア ３ クラッド ６ 溝 ８ 石英系導波路型光部品 １２ 入出射端面
Claims (3)
- 【請求項１】 石英系基板上に、石英系材料からなるコ
アを形成すると共に、該コアを覆うようにクラッドを形
成した石英系導波路型光部品において、光導波路の入出
射端面の基板側に、溝を設けたことを特徴とする石英系
導波路型光部品。 - 【請求項２】 溝を不均一な形状にした請求項１記載の
石英系導波路型光部品。 - 【請求項３】 複数の光導波路を並列に形成した石英系
導波路型光部品において、外側の光導波路から中央の光
導波路に向かって、基板が厚くなるような溝を設けたこ
とを特徴とする請求項２記載の石英系導波路型光部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP557895A JPH08194125A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 石英系導波路型光部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP557895A JPH08194125A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 石英系導波路型光部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08194125A true JPH08194125A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11615117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP557895A Pending JPH08194125A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 石英系導波路型光部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08194125A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016218280A (ja) * | 2015-05-21 | 2016-12-22 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | Ｓｉフォトニクス光波回路及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-01-18 JP JP557895A patent/JPH08194125A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016218280A (ja) * | 2015-05-21 | 2016-12-22 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | Ｓｉフォトニクス光波回路及びその製造方法 |
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