JPH0862448A - 石英系ガラス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法 - Google Patents
石英系ガラス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法Info
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- JPH0862448A JPH0862448A JP19307994A JP19307994A JPH0862448A JP H0862448 A JPH0862448 A JP H0862448A JP 19307994 A JP19307994 A JP 19307994A JP 19307994 A JP19307994 A JP 19307994A JP H0862448 A JPH0862448 A JP H0862448A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低損失かつ高強度で融着接続できる石英系ガ
ラス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法を提供す
る。 【構成】 石英系ガラス導波路素子１と光ファイバ２と
を、両者の光軸が略一致するように突合わせ調心した
後、この突合わせ部Ａにレーザ光Ｌｃを照射して加熱し
両者を融着接続する方法において、石英系ガラス導波路
素子１と光ファイバ２のコアの光軸が鉛直となるように
両者を配置して融着接続することを特徴としている。
ラス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法を提供す
る。 【構成】 石英系ガラス導波路素子１と光ファイバ２と
を、両者の光軸が略一致するように突合わせ調心した
後、この突合わせ部Ａにレーザ光Ｌｃを照射して加熱し
両者を融着接続する方法において、石英系ガラス導波路
素子１と光ファイバ２のコアの光軸が鉛直となるように
両者を配置して融着接続することを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英系ガラス導波路素
子と光ファイバとの融着接続方法に関する。
子と光ファイバとの融着接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、石英系の材料からなる石英系ガラ
ス導波路型光部品は、石英系ガラス導波路型素子（以下
「導波路素子」という。）と、石英系光ファイバ（以下
「光ファイバ」という。）とを融着接続することによ
り、低損失かつ永久接続が可能なため、光波長合分波器
や光スターカプラ等の受動的な光部品として開発が盛ん
に行われている。
ス導波路型光部品は、石英系ガラス導波路型素子（以下
「導波路素子」という。）と、石英系光ファイバ（以下
「光ファイバ」という。）とを融着接続することによ
り、低損失かつ永久接続が可能なため、光波長合分波器
や光スターカプラ等の受動的な光部品として開発が盛ん
に行われている。
【０００３】この導波路素子と光ファイバとを融着接続
する方法としては種々の方法が提案されているが、図３
に示す方法が最も一般的である。
する方法としては種々の方法が提案されているが、図３
に示す方法が最も一般的である。
【０００４】同図において、まず図示しない金属パッケ
ージ内に固定された導波路素子１と、コアおよびクラッ
ドからなる光ファイバ２とを微動台３ａ、３ｂを用いて
突合わせ、結合損失が最小となるように光軸調整を行
う。この光軸調整は、半導体レーザ４から出射したレー
ザ光Ｌｓをレンズ５ａ、５ｂを介して光ファイバ２の一
端に入射すると共に、これら微動台３ａ，３ｂを用いて
導波路素子１の反対側から出射する光パワーが最大とな
るように光パワーメータ６の指示値を見ながら調整する
ことで行われる。
ージ内に固定された導波路素子１と、コアおよびクラッ
ドからなる光ファイバ２とを微動台３ａ、３ｂを用いて
突合わせ、結合損失が最小となるように光軸調整を行
う。この光軸調整は、半導体レーザ４から出射したレー
ザ光Ｌｓをレンズ５ａ、５ｂを介して光ファイバ２の一
端に入射すると共に、これら微動台３ａ，３ｂを用いて
導波路素子１の反対側から出射する光パワーが最大とな
るように光パワーメータ６の指示値を見ながら調整する
ことで行われる。
【０００５】次に、この光ファイバ２の端面を導波路素
子１の端面に約５μｍの圧着量で圧着し、炭酸ガスレー
ザ７から出射したレーザ光ＬｃをＺｎ−Ｓｎレンズ８を
用いて集光した後、導波路素子１と光ファイバ２との突
合わせ部に炭酸ガスレーザ光を照射する。炭酸ガスレー
ザの照射条件としては照射時間約２ｓｅｃ、炭酸ガスレ
ーザパワー約７Ｗ、接続部での炭酸ガスレーザ光のスポ
ットサイズ約５００μｍとして、両者を融着接続する。
尚、図中９、１０はそれぞれミラー１１、１２と共に炭
酸ガスレーザビーム位置検出、導波路素子１と光ファイ
バ２との光軸調整に用いられるＨｅ−Ｎｅレーザ、１３
は炭酸ガスレーザ光の電力測定用のカロリーメータであ
る。１４、１５および１６は導波路素子から出射する光
のモニタに用いられるテレビカメラ、モニター、ハーフ
ミラーをそれぞれ示す。
子１の端面に約５μｍの圧着量で圧着し、炭酸ガスレー
ザ７から出射したレーザ光ＬｃをＺｎ−Ｓｎレンズ８を
用いて集光した後、導波路素子１と光ファイバ２との突
合わせ部に炭酸ガスレーザ光を照射する。炭酸ガスレー
ザの照射条件としては照射時間約２ｓｅｃ、炭酸ガスレ
ーザパワー約７Ｗ、接続部での炭酸ガスレーザ光のスポ
ットサイズ約５００μｍとして、両者を融着接続する。
尚、図中９、１０はそれぞれミラー１１、１２と共に炭
酸ガスレーザビーム位置検出、導波路素子１と光ファイ
バ２との光軸調整に用いられるＨｅ−Ｎｅレーザ、１３
は炭酸ガスレーザ光の電力測定用のカロリーメータであ
る。１４、１５および１６は導波路素子から出射する光
のモニタに用いられるテレビカメラ、モニター、ハーフ
ミラーをそれぞれ示す。
【０００６】一般に炭酸ガスレーザ光は、石英系材料の
融着接続熱源として最適である。その理由としては、そ
の波長が１０．６μｍで石英系材料に効率よく吸収され
ると共に、レンズで集光することができ、微小なスポッ
トとして石英系材料上の任意の部位に照射して選択的に
溶融させることができるからである。
融着接続熱源として最適である。その理由としては、そ
の波長が１０．６μｍで石英系材料に効率よく吸収され
ると共に、レンズで集光することができ、微小なスポッ
トとして石英系材料上の任意の部位に照射して選択的に
溶融させることができるからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで図３は従来の
融着接続装置を上から見たときの上面図であり、導波路
素子１の光軸と光ファイバ２の光軸とが水平に配置さ
れ、炭酸ガスレーザ光は導波路素子１に対して上方から
照射している。光ファイバ同士の融着接続のように同じ
円柱状の形状をしている場合は、加熱によって光ファイ
バが溶融しても大きなガラスの流動は発生せず、加熱時
間を長くしても光ファイバのコアの軸ずれやコアの変形
による大きな損失増加は起こらない。
融着接続装置を上から見たときの上面図であり、導波路
素子１の光軸と光ファイバ２の光軸とが水平に配置さ
れ、炭酸ガスレーザ光は導波路素子１に対して上方から
照射している。光ファイバ同士の融着接続のように同じ
円柱状の形状をしている場合は、加熱によって光ファイ
バが溶融しても大きなガラスの流動は発生せず、加熱時
間を長くしても光ファイバのコアの軸ずれやコアの変形
による大きな損失増加は起こらない。
【０００８】しかしながら、ガラス導波路素子と光ファ
イバとを融着接続する場合、両者の形状が大きく異なっ
ており、また熱容量も異なっているためガラスの流動、
特に光ファイバ側に大きな流動が起きやすく、高強度に
融着接続するために炭酸ガスレーザ光照射回数を多くし
ていくと、重力の影響で光ファイバのコアが径方向（下
向き）に軸ずれしたり変形したりするので、損失が大き
く増加する。
イバとを融着接続する場合、両者の形状が大きく異なっ
ており、また熱容量も異なっているためガラスの流動、
特に光ファイバ側に大きな流動が起きやすく、高強度に
融着接続するために炭酸ガスレーザ光照射回数を多くし
ていくと、重力の影響で光ファイバのコアが径方向（下
向き）に軸ずれしたり変形したりするので、損失が大き
く増加する。
【０００９】これとは逆に損失増加を抑えるためにレー
ザ照射回数を少なくすると、例えば光ファイバの突合わ
せ端面が直角に切断されていなかったり、導波路素子の
端面が直角研磨されていない等によって両者の突合わせ
面に隙間が生じていると、隙間側の融着部が十分に一体
化せず融着強度を低下させる「ノッチ」が発生する。
ザ照射回数を少なくすると、例えば光ファイバの突合わ
せ端面が直角に切断されていなかったり、導波路素子の
端面が直角研磨されていない等によって両者の突合わせ
面に隙間が生じていると、隙間側の融着部が十分に一体
化せず融着強度を低下させる「ノッチ」が発生する。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低損失かつ高強度で融着接続できる石英系ガラス導
波路素子と光ファイバとの融着接続方法を提供すること
にある。
し、低損失かつ高強度で融着接続できる石英系ガラス導
波路素子と光ファイバとの融着接続方法を提供すること
にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、石英系ガラス導波路素子と光ファイバと
を、両者の光軸が略一致するように突合わせ調心した
後、この突合わせ部にレーザ光を照射して加熱し両者を
融着接続する方法において、石英系ガラス導波路素子と
光ファイバのコアの光軸が鉛直となるように両者を配置
して融着接続するものである。
に本発明は、石英系ガラス導波路素子と光ファイバと
を、両者の光軸が略一致するように突合わせ調心した
後、この突合わせ部にレーザ光を照射して加熱し両者を
融着接続する方法において、石英系ガラス導波路素子と
光ファイバのコアの光軸が鉛直となるように両者を配置
して融着接続するものである。
【００１２】上記構成に加え本発明は、レーザ光が炭酸
ガスレーザであり、その炭酸ガスレーザを集光させて突
合わせ部に水平方向に照射するものである。
ガスレーザであり、その炭酸ガスレーザを集光させて突
合わせ部に水平方向に照射するものである。
【００１３】上記構成に加え本発明は、レーザ光が炭酸
ガスレーザであり、その炭酸ガスレーザを集光させて突
合わせ部に上方から照射するものである。
ガスレーザであり、その炭酸ガスレーザを集光させて突
合わせ部に上方から照射するものである。
【００１４】
【作用】上記構成によれば、石英系ガラス導波路素子の
光軸と、光ファイバの光軸とが鉛直になるように両者を
配置するため、レーザ光で両者を加熱溶融したときに重
力によって生じるガラスの流動は光軸と同じ方向とな
り、光ファイバのコアやガラス導波路素子のコアの軸ず
れやコアの変形による大きな損失増加が生じることな
く、低損失な接続ができる。
光軸と、光ファイバの光軸とが鉛直になるように両者を
配置するため、レーザ光で両者を加熱溶融したときに重
力によって生じるガラスの流動は光軸と同じ方向とな
り、光ファイバのコアやガラス導波路素子のコアの軸ず
れやコアの変形による大きな損失増加が生じることな
く、低損失な接続ができる。
【００１５】また炭酸ガスレーザ光の照射回数を多くで
きるため、突合わせ面の不整（光ファイバのカッティン
グ不良、導波路素子端面の欠け、割れ）の影響を受けな
い高強度な接続ができる。
きるため、突合わせ面の不整（光ファイバのカッティン
グ不良、導波路素子端面の欠け、割れ）の影響を受けな
い高強度な接続ができる。
【００１６】
【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。
【００１７】図１は本発明の石英系ガラス導波路素子と
光ファイバとの融着接続方法の一実施例を示す図であ
る。尚、図３に示した部材と同様の部材には共通の符号
を用いた。
光ファイバとの融着接続方法の一実施例を示す図であ
る。尚、図３に示した部材と同様の部材には共通の符号
を用いた。
【００１８】同図において、１は導波路が形成された石
英系導波路素子（以下「導波路素子」という。）、２は
光ファイバを示している。Ｌｃは融着熱源であるレーザ
光としての炭酸ガスレーザ光、８は炭酸ガスレーザ光Ｌ
ｃを集光して導波路素子１と光ファイバ２との突合わせ
部Ａの近傍に照射するためのＺｎ−Ｓｅレンズである。
これら導波路素子１および光ファイバ２は共に光軸が鉛
直（矢印Ｂを重力の方向とする）となるように配置され
ている（導波路素子１のコアの光軸と光ファイバ２の光
軸とは完全に鉛直でなくても５度以内の傾き誤差内に入
っていればよい）。尚、導波路素子１の上に光ファイバ
２が配置されるのが好ましい。炭酸ガスレーザＬｃの照
射方向は突合わせ部Ａに対して水平方向となっている。
英系導波路素子（以下「導波路素子」という。）、２は
光ファイバを示している。Ｌｃは融着熱源であるレーザ
光としての炭酸ガスレーザ光、８は炭酸ガスレーザ光Ｌ
ｃを集光して導波路素子１と光ファイバ２との突合わせ
部Ａの近傍に照射するためのＺｎ−Ｓｅレンズである。
これら導波路素子１および光ファイバ２は共に光軸が鉛
直（矢印Ｂを重力の方向とする）となるように配置され
ている（導波路素子１のコアの光軸と光ファイバ２の光
軸とは完全に鉛直でなくても５度以内の傾き誤差内に入
っていればよい）。尚、導波路素子１の上に光ファイバ
２が配置されるのが好ましい。炭酸ガスレーザＬｃの照
射方向は突合わせ部Ａに対して水平方向となっている。
【００１９】次に実施例の作用を述べる。
【００２０】導波路素子１のコアの光軸と、光ファイバ
２のコアの光軸とが鉛直になるように両者を配置するた
め、炭酸ガスレーザで両者を加熱溶融したときに重力に
よって生じるガラスの流動は光軸と同じ方向（鉛直下向
き、矢印Ｂ方向）となり、光ファイバ２のコアや導波路
素子１のコアの軸ずれやコアの変形による大きな損失増
加が生じることなく、低損失な接続ができる。
２のコアの光軸とが鉛直になるように両者を配置するた
め、炭酸ガスレーザで両者を加熱溶融したときに重力に
よって生じるガラスの流動は光軸と同じ方向（鉛直下向
き、矢印Ｂ方向）となり、光ファイバ２のコアや導波路
素子１のコアの軸ずれやコアの変形による大きな損失増
加が生じることなく、低損失な接続ができる。
【００２１】また炭酸ガスレーザ光Ｌｃの照射回数を多
くできるため、突合わせ面の不整（光ファイバのカッテ
ィング不良、導波路素子端面の欠け、割れ）の影響を受
けない高強度な接続ができ、「ノッチ」が発生すること
がない。
くできるため、突合わせ面の不整（光ファイバのカッテ
ィング不良、導波路素子端面の欠け、割れ）の影響を受
けない高強度な接続ができ、「ノッチ」が発生すること
がない。
【００２２】このように導波路素子１のコアの光軸と光
ファイバ２のコアの光軸とが鉛直となるように配置した
後は、従来技術と同様の手順で融着接続を行う。
ファイバ２のコアの光軸とが鉛直となるように配置した
後は、従来技術と同様の手順で融着接続を行う。
【００２３】炭酸ガスレーザパワー約７Ｗ、レーザ照射
時間を従来の２ｓｅｃの２倍の４ｓｅｃとして単一モー
ドファイバと導波路素子の融着接続を行った結果、試料
数５０に対して平均接続損失は０．２０ｄＢとなり、従
来技術の０．２５ｄＢよりも低減させることができた。
時間を従来の２ｓｅｃの２倍の４ｓｅｃとして単一モー
ドファイバと導波路素子の融着接続を行った結果、試料
数５０に対して平均接続損失は０．２０ｄＢとなり、従
来技術の０．２５ｄＢよりも低減させることができた。
【００２４】一方、引張強度においては、従来技術が平
均１Ｋｇの強度であったのに対し、本実施例では１．８
Ｋｇと大幅に改善することができた。これはレーザ照射
時間を長くしても軸ずれが発生しないため、接続損失を
増加させずに光ファイバと導波路素子とを十分溶融一体
化できたためである。
均１Ｋｇの強度であったのに対し、本実施例では１．８
Ｋｇと大幅に改善することができた。これはレーザ照射
時間を長くしても軸ずれが発生しないため、接続損失を
増加させずに光ファイバと導波路素子とを十分溶融一体
化できたためである。
【００２５】図２は本発明の石英系ガラス導波路素子と
光ファイバとの融着接続方法の他の実施例を示す図であ
る。
光ファイバとの融着接続方法の他の実施例を示す図であ
る。
【００２６】図１に示した実施例との相違点は、炭酸ガ
スレーザＬｃを導波路素子１と光ファイバ２との突合わ
せ部に対し上方から照射した点である。この場合にも導
波路素子１と光ファイバ２とを低損失かつ高強度で融着
接続できる。
スレーザＬｃを導波路素子１と光ファイバ２との突合わ
せ部に対し上方から照射した点である。この場合にも導
波路素子１と光ファイバ２とを低損失かつ高強度で融着
接続できる。
【００２７】以上のように炭酸ガスレーザを照射しても
光ファイバや導波路素子のコアの軸ずれや変形が起きな
いため、低損失な融着接続が可能である。また加熱時間
が長いため融着部の機械強度が高く、かつ安定している
ため長期信頼性が向上する。尚、上述した実施例ではレ
ーザ光として炭酸ガスレーザを用いたが、これに限定す
るものではなく、光ファイバと導波路素子とを溶融接続
できれば他のレーザ光を用いてもよい。
光ファイバや導波路素子のコアの軸ずれや変形が起きな
いため、低損失な融着接続が可能である。また加熱時間
が長いため融着部の機械強度が高く、かつ安定している
ため長期信頼性が向上する。尚、上述した実施例ではレ
ーザ光として炭酸ガスレーザを用いたが、これに限定す
るものではなく、光ファイバと導波路素子とを溶融接続
できれば他のレーザ光を用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００２９】石英系ガラス導波路素子のコアの光軸と光
ファイバのコアの光軸とが鉛直となるように両者を配置
したので、石英系ガラス導波路素子と光ファイバとを低
損失かつ高強度で融着接続できる。
ファイバのコアの光軸とが鉛直となるように両者を配置
したので、石英系ガラス導波路素子と光ファイバとを低
損失かつ高強度で融着接続できる。
【図１】本発明の石英系ガラス導波路素子と光ファイバ
との融着接続方法の一実施例を示す図である。
との融着接続方法の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の石英系ガラス導波路素子と光ファイバ
との融着接続方法の他の実施例を示す図である。
との融着接続方法の他の実施例を示す図である。
【図３】石英系ガラス導波路素子と光ファイバとの融着
接続方法の従来例を示す図である。
接続方法の従来例を示す図である。
１ 石英系ガラス導波路素子（導波路素子） ２ 光ファイバ ８ Ｚｎ−Ｓｅレンズ Ｌｃ レーザ光（炭酸ガスレーザ光）
Claims (3)
- 【請求項１】 石英系ガラス導波路素子と光ファイバと
を、両者の光軸が略一致するように突合わせ調心した
後、この突合わせ部にレーザ光を照射して加熱し両者を
融着接続する方法において、上記石英系ガラス導波路素
子と上記光ファイバのコアの光軸が鉛直となるように両
者を配置して融着接続することを特徴とする石英系ガラ
ス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法。 - 【請求項２】 上記レーザ光が炭酸ガスレーザであり、
その炭酸ガスレーザを集光させて突合わせ部に水平方向
に照射する請求項１記載の石英系ガラス導波路素子と光
ファイバとの融着接続方法。 - 【請求項３】 上記レーザ光が炭酸ガスレーザであり、
その炭酸ガスレーザを集光させて突合わせ部に上方から
照射する請求項１記載の石英系ガラス導波路素子と光フ
ァイバとの融着接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19307994A JPH0862448A (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 石英系ガラス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19307994A JPH0862448A (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 石英系ガラス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862448A true JPH0862448A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16301873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19307994A Pending JPH0862448A (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 石英系ガラス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0862448A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103235366A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-08-07 | 清华大学 | 一种光纤双向多火头控制系统 |
-
1994
- 1994-08-17 JP JP19307994A patent/JPH0862448A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103235366A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-08-07 | 清华大学 | 一种光纤双向多火头控制系统 |
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