JPH09258044A - 光フィルタ内蔵導波路型光デバイス - Google Patents

光フィルタ内蔵導波路型光デバイス

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JPH09258044A
JPH09258044A JP6851096A JP6851096A JPH09258044A JP H09258044 A JPH09258044 A JP H09258044A JP 6851096 A JP6851096 A JP 6851096A JP 6851096 A JP6851096 A JP 6851096A JP H09258044 A JPH09258044 A JP H09258044A
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JP
Japan
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filter
optical
waveguide
face
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP6851096A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Tomita
信夫 富田
Yoshinori Kurosawa
芳宣 黒沢
Noriaki Takeya
則明 竹谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタ実装時の過剰損失が小さく、信頼性
が高く、かつ量産性の高い光フィルタ内蔵導波路型光デ
バイスを提供する。 【解決手段】 薄膜状多層膜フィルタ43を、ファイバ
アレイ32の端面32a又は導波路基板30の端面に直
接蒸着して形成するか、薄膜状多層膜フィルタ43の代
わりに市販の完成品の多層膜フィルタチップ44を接続
することにより、導波路基板30にフィルタを挿入する
ための溝の形成や溝の余剰間隙が不要となるので、工程
数が減少すると共に過剰損失が低減する。ファイバアレ
イ32,39と導波路基板30の端面との間を接着剤に
よって接続することにより、接着剤が自由に膨張・収縮
することができるので、剥離や気泡による故障が発生し
ないので信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型光デバイ
スに関し、特に光フィルタ内蔵導波路型光デバイスに関
する。
【0002】
【従来の技術】光通信技術の発展に伴い光分岐器、光分
波器等種々の光デバイスが開発されている。光フィルタ
内蔵導波路型光デバイスもその一つである。これは平面
状に光導波路が形成された導波路基板に特定の波長の信
号光のみ透過或いは反射する光フィルタを内蔵したデバ
イスである。
【0003】図5は光フィルタ内蔵導波路型光デバイス
の従来例を示す図であり(例えば特開昭63−3371
3号公報参照)、図6は光フィルタ内蔵導波路型光デバ
イスの他の従来例を示す図である。
【0004】図5に示す光フィルタ内蔵導波路型光デバ
イスにおいて、1は基板、2は基板1上に形成された光
導波路、3は光導波路2と交差するように形成された
溝、4は溝3内に挿入される光フィルタ(干渉膜フィル
タ)、5は基板1上に形成された方向性結合器、6は基
板1の各光導波路2に接続された光ファイバである。
【0005】図6に示す光フィルタ内蔵導波路型光デバ
イスにおいて、10は平面基板、p1 ,q1 ,p2 ,q
2 ,p3 ,q3 ,p4 ,q4 は平面基板10上に形成さ
れた光導波路、11は平面基板10上の光導波路p1
1 ,p2 ,q2 ,p3 ,q3 ,p4 ,q4 を横切るよ
うに形成されたスリット、A1 ,A2 ,A3 ,A4 は光
分岐結合器、B1 ,B2 は目印であり、スリット11に
は図示しない光フィルタが挿入されるようになってい
る。
【0006】これら図5及び図6に示す光デバイスは、
導波路基板上に形成された導波路を横切るようにスリッ
トを形成し、そのスリット中に光フィルタを挿入して位
置を調整した後接着剤等で固定したものである(導波路
基板スリットタイプ)。
【0007】図7は光フィルタ内蔵導波路型光デバイス
のさらに他の従来例を示す図である(例えば特開平6−
59148号公報参照)。
【0008】同図に示す光フィルタ内蔵導波路型光デバ
イスは、基板20上に入力導波路1a,1a´,2a,
2a´,3a´,3a,4a,4a´及び出力導波路1
b,1b´,2b,2b´,3b,3b´,4b,4b
´を形成し、これらの導波路1a,1a´,2a,2a
´,3a´,3a,4a,4a´,1b,1b´,2
b,2b´,3b,3b´,4b,4b´と接続すべき
複数の光ファイバを、基板20のコアピッチに合わせて
V溝が形成されたV溝基板に配列し光ファイバ配列具
(アレイ)21,22を形成し、薄膜フィルタを実装す
べき光ファイバアレイ21にスリット23を形成し、そ
のスリット23に共通フィルタを挿入し、接着剤等で固
定したものである。尚、C1 ,C2 ,C3 ,C4 は導波
路型方向性結合器である(ファイバアレイスリットタイ
プ)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5及
び図6に示した従来例には以下のような問題点がある。
【0010】(1) スリットを回転刃によりダイサー加工
する場合、スリット周辺の欠け、クラック等が発生し、
導波路コアにかかると導波路損失の増加或いは反射戻り
光が発生することがある。
【0011】(2) スリット幅がフィルタ厚よりも大きい
ためスリット通過時の回折損失が発生する。また、フィ
ルタ不要ポートにも一括してスリットを形成するため同
時に回折損失が発生する。
【0012】(3) スリット内にフィルタを配置した後で
位置調整が必要である。
【0013】(4) フィルタ固定用接着剤が高弾性の場
合、導波路基板のスリット線端部にクラックが発生する
ことがある。
【0014】(5) フィルタ固定用接着剤が低弾性の場
合、接着剤内部で剥離或いは気泡が発生することがあ
る。
【0015】また、図7に示した従来例には以下のよう
な問題点がある。
【0016】(6) 長さ数mmから数十mmと短いファイ
バアレイの中で、一部のファイバを切断分割しているた
め、ファイバ固定が不十分となり、機械的信頼性、温度
サイクル、高温高湿等の対環境信頼性が低下する。
【0017】(7) 構成部品点数が多く、構造も複雑なた
め製造コストが高い。
【0018】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、フィルタ実装時の過剰損失が小さく、信頼性が高
く、かつ量産性の高い光フィルタ内蔵導波路型光デバイ
スを提供することにある。
【0019】
【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、平面状の光導波路が形成された導波路基板
に、光フィルタを内蔵すると共に複数の光ファイバを接
続した光フィルタ内蔵導波路型光デバイスにおいて、光
フィルタを、導波路基板と光ファイバとの接続面に形成
したものである。
【0020】上記構成に加え本発明は、光フィルタを、
導波路基板端面或いは光ファイバ端面にフィルタ材料の
蒸着により形成してもよい。
【0021】上記構成に加え本発明は、光フィルタとし
て多層膜フィルタチップを用い、導波路基板端面と光フ
ァイバ端面との間に接着固定してもよい。
【0022】すなわち本発明は、薄膜状多層膜フィルタ
を、ファイバアレイ端面又は導波路基板端面に直接蒸着
して形成するか、市販の完成品のフィルタを接続するも
のである。
【0023】(1) 過剰損失が低減する理由 従来技術の場合、導波路基板或いはファイバアレイに形
成するスリット幅はより狭い方が好ましいが、フィルタ
挿入時の作業性を考慮すると、フィルタ厚に数μmから
20μm程度の余剰間隙が必要であった。本発明によれ
ば、この余剰間隙が不要となるので、デバイスの過剰損
失は0.1〜0.5dB程度まで低減できるのである。
【0024】また、通常の多層膜フィルタは、厚さ数μ
mの基板(例えばポリイミド)の上に形成されているの
で、チップ化して実装した場合は基板の損失(光透過性
ポリイミドの場合約0.1dB)も付加される。よって
導波路基板端面に多層膜を直接蒸着する場合には0.1
dB程度の過剰損失の低減が見込まれる。
【0025】(2) 信頼性が向上する理由 従来技術では、線膨張係数の小さいSiO2 か或いはS
i等からなる導波路等にスリット状の溝を形成し、その
中に接着剤を充填していた。接着剤の線膨張係数は、基
板材に比べはるかに大きいため、高弾性タイプ接着剤で
は高温時の膨張によって、スリット溝を広げる力が作用
し、基板が割れることがあった。一方、低弾性タイプ接
着剤では、低温時に接着剤内部に収縮応力が発生し、剥
離や気泡が発生することがあった。
【0026】しかし本発明では、ファイバアレイと導波
路基板端面との間を接着剤によって接続した場合でも、
接着剤が自由に膨張・収縮することができるので、上述
したような剥離や気泡による故障は発生しないから信頼
性が向上するのである。但し、多層膜フィルタの線膨張
係数に近い線膨張係数を有する接着剤を用いることが望
ましい。
【0027】(3) 工程数が減少する理由 従来技術で必須だったスリット形成工程が不要となる。
蒸着によって多層膜を形成する場合には、一度に数百個
の処理を行うことができるからである。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0029】図1は本発明の光フィルタ内蔵導波路型光
デバイスの一実施の形態を示す拡散分解図であり、図2
(a)、(b)は図1に示した光フィルタ内蔵導波路型
光デバイスに用いられる光フィルタの工程図である。
【0030】図1において、30は平面状の基板に光導
波路31が形成された導波路基板としての4回路集積型
光合分岐導波路基板である。これは石英基板に、火炎堆
積法によって4回路のカプラを形成したものであり、入
出射端面におけるコアピッチPcは約250μmとなっ
ている。
【0031】32は入射側ファイバアレイであり、石英
板の表面にコアピッチPcと同様の250μmピッチで
8個の平行なV溝33を形成したV溝ブロック34に、
テープファイバ35の被覆を剥いだ光ファイバ36を載
せて押し板37を荷重しながらUV接着剤38で一体化
させた後その端面32aを研磨したものである(図2
(a))。尚、ファイバアレイ32の端面32aは反射
防止のため鉛直方向に対して約8°傾けて研磨されてい
る。また、テープファイバ35は心線着色の異なる4心
テープファイバを2本用い、先端部20〜40mmを単
心分離し、4心×2段の縦積み状態からファイバ心線を
交互に配列し、扇状に広げて8心1列に形成したもので
ある。
【0032】39は出射側ファイバアレイであり、入射
側ファイバアレイ32と同様に、石英板の表面にコアピ
ッチPcと同様の250μmピッチで8個の平行なV溝
を形成したV溝ブロック40に、テープファイバ41の
被覆を剥いだ光ファイバを載せて押し板42を荷重しな
がらUV接着剤で一体化させた後その端面を研磨したも
のである。
【0033】出射側ファイバアレイ39の端面は研磨さ
れたままであるが、入射側ファイバアレイ32の端面3
2a側の一部の光ファイバ36には、薄膜状多層膜フィ
ルタ43が形成されている。この薄膜状多層膜フィルタ
43は、奇数番目の光ファイバ36を除いてマスキング
し、電子ビーム蒸着法によってフィルタ材料としてのT
iO2 /SiO2 の薄膜を交互に約30層積層したもの
であり(厚さ約10μm)、例えば1.5μm帯の波長
の光を遮断するようになっている(図2(b))。
【0034】これら両ファイバアレイ32,39と4回
路集積型光合分岐導波路基板30とを直交3軸回転3軸
可能な精密アライメントステージ(図示せず)で両端
(No.1、No.8)の光ファイバ36のみ光軸調整
し、各端面間をUV接着剤で接続することにより光フィ
ルタ内蔵導波路型光デバイスが形成される。尚、4回路
集積型光合分岐導波路基板30とファイバアレイ32,
39との接続方法・手段はUV接着剤に限定されず、他
の接着剤、或いは嵌合ピンによるガイド接続等も可能で
ある。
【0035】このように構成したことで、導波路基板に
フィルタを挿入するための溝の形成や溝の余剰間隙が不
要となるので、工程数が減少すると共に過剰損失が低減
する。また、ファイバアレイ32,39と導波路基板3
0の端面との間を接着剤によって接続することにより、
接着剤が自由に膨張・収縮することができるので、剥離
や気泡による故障が発生しないので信頼性が向上する。
【0036】図3は本発明の光フィルタ内蔵導波路型光
デバイスの他の実施の形態を示す拡散分解図であり、図
4(a)、(b)は図3に示した光フィルタ内蔵導波路
型光デバイスに用いられる光フィルタの工程図である。
尚、図1及び図2に示した実施の形態と同様の部材には
共通の符号を用いた。
【0037】図1及び図2(a)、(b)に示した実施
の形態との相違点は、薄膜状多層膜フィルタが電子ビー
ム蒸着法により直接光ファイバの端面に形成されたもの
ではなく、市販の多層膜フィルタチップを用いた点にあ
る。
【0038】図3に示すファイバアレイ32,39の
内、出射側ファイバアレイ39の端面は研磨が施された
ままであり、入射側ファイバアレイ32の端面には多層
膜フィルタチップ44が接着されている。
【0039】この多層膜フィルタチップ44は、例えば
厚さ約10μmの光透過型特殊ポリイミドフィルム上に
Ti/SiO2 薄膜が積層されたものである。予め切削
加工により、ファイバピッチに合わせたスリット44a
を有する櫛歯状に形成されている(図4(a))。この
多層膜フィルタチップ44を、研磨後の入射側ファイバ
アレイ32の端面に奇数番目の光ファイバ36が覆われ
るように光学系UV接着剤で接着する(図4(b))。
【0040】以後のデバイス化プロセスは図1に示した
実施の形態と同様である。
【0041】以上において本光フィルタ内蔵導波路型光
デバイスは、 1)フィルタ実装による過剰損失が従来に比べ0.1〜
0.5dB低減できる。蒸着によって多層膜のみを導波
路基板に直接形成する場合は、さらに0.1dB低減す
ることが可能である。これはフィルタ前後に余剰間隙が
無いためである。
【0042】2)フィルタを接着固定した場合、接着剤が
自由に膨張・収縮できるので、導波路基板の割れや接着
剤剥離による損失増加がない。また、ダイサー等による
スリット溝加工が無いため、コアのチッピングによる損
失増加も無い。
【0043】3)スリット溝加工が不要なので、加工工数
が低減する。
【0044】4)蒸着によってファイバアレイ又は導波路
基板の端面に直接フィルタを形成する場合、フィルタの
製造と実装とを同時に行うことができる。またバッチ処
理が可能なため大幅なコスト低減が可能である。
【0045】
【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。
【0046】平面状に光導波路が形成された導波路基板
に、光フィルタを内蔵すると共に複数の光ファイバを接
続した光フィルタ内蔵導波路型光デバイスにおいて、光
フィルタを、導波路基板と光ファイバとの接続面に形成
された薄膜状多層膜フィルタとしたので、フィルタ実装
時の過剰損失が小さく、信頼性が高く、かつ量産性の高
い光フィルタ内蔵導波路型光デバイスを実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光フィルタ内蔵導波路型光デバイスの
一実施の形態を示す拡散分解図である。
【図2】(a)、(b)は図1に示した光フィルタ内蔵
導波路型光デバイスに用いられる光フィルタの工程図で
ある。
【図3】本発明の光フィルタ内蔵導波路型光デバイスの
他の実施の形態を示す拡散分解図である。
【図4】(a)、(b)は図3に示した光フィルタ内蔵
導波路型光デバイスに用いられる光フィルタの工程図で
ある。
【図5】光フィルタ内蔵導波路型光デバイスの従来例を
示す図である。
【図6】光フィルタ内蔵導波路型光デバイスの他の従来
例を示す図である。
【図7】光フィルタ内蔵導波路型光デバイスのさらに他
の従来例を示す図である。
【符号の説明】
30 導波路基板(4回路集積型光合分岐導波路基板、
基板) 32 入射側ファイバアレイ(ファイバアレイ) 39 出射側ファイバアレイ(ファイバアレイ) 43 薄膜状多層膜フィルタ 44 多層膜フィルタチップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹谷 則明 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社システムマテリアル研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面状の光導波路が形成された導波路基
    板に、光フィルタを内蔵すると共に複数の光ファイバを
    接続した光フィルタ内蔵導波路型光デバイスにおいて、
    上記光フィルタを、上記導波路基板と上記光ファイバと
    の接続面に形成したことを特徴とする光フィルタ内蔵導
    波路型光デバイス。
  2. 【請求項2】 上記光フィルタを、導波路基板端面或い
    は光ファイバ端面にフィルタ材料の蒸着により形成した
    請求項1記載の光フィルタ内蔵導波路型光デバイス。
  3. 【請求項3】 上記光フィルタとして多層膜フィルタチ
    ップを用い、導波路基板端面と光ファイバ端面との間に
    接着固定した請求項1記載の光フィルタ内蔵導波路型光
    デバイス。
JP6851096A 1996-03-25 1996-03-25 光フィルタ内蔵導波路型光デバイス Pending JPH09258044A (ja)

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Cited By (4)

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