JPH10512972A - 微細複製光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２本以上の光ファイバを相互接続するための光モジュールは、スプライス要素と同じ基板上に一体的に形成される微細複製された導波管要素を有する。ある実施例において、モジュールは、底板と、覆板と、上板との全てが共通ハウジング内に収納された３枚の板を有する。底板はその端部にファイバ収容溝とファイバアライメント溝とを有し、ファイバアライメント溝は底板の中央部分に形成された導波管チャネルと一直線で配列されている。覆板は、導波管チャネルのコアを形成するときに、残留硬化性導波管材料を導波管チャネルに近接するフローチャネルに押しやるために使用され、この材料が硬化すると、底板と覆板とを共に接着させる。上板は、ファイバアライメント溝内に保持される光ファイバを光ファイバの中心が導波管チャネルのコアと一直線で配列された状態で挟持するために使用される。モジュールハウジングは、独立的に作動されてモジュールのいずれかの端部に着脱自在に光ファイバを固定する楔を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 微細複製光モジュール 背景技術 １．技術分野 本発明は、一般に、光ファイバなどの導波管の端部を機能的に接続するための 装置、特に少なくとも１本の光ファイバを少なくとも１本の他の光ファイバと機 能的に相互接続すると共に、光導波管を内部に形成した微細複製平面構造を有す る製品に関する。 ２．従来技術 光ファイバネットワークの自由な商業化に伴い、利用し易く、信頼できるだけ ではなく、さらに安価で大量生産可能な光相互接続装置を提供する重要性が増し てきた。光スプリッタは、単一（入力）ファイバが複数の（出力）ファイバと相 互接続されるように、または複数の入力ファイバからの光信号が単一導波管に併 合されるようにすることができることから、特に注目されている。光スプリッタ は、遠隔通信、ケーブルテレビジョン、データ伝送などで光ファイバを使用する うえで重要な役割を果たす。 光スプリッタは、一般に、光ファイバを融着させることによって、または入力 ファイバからの光を出力ファイバに導くプレーナ型ガラス一体化光デバイスに光 ファイバを永久的に取り付けることによって行われる（ピグテイリング）。ピグ テイリングは、プレーナ型ガラス一体化光デバイスの製造に必要とされるコスト がファイバ取り付け本数に正比例するので、プレーナ型ガラス一体化光デバイス の製造における重要なステップとなる。このピグテイリングステップには、スプ リッタ内のイオン拡散、すなわちチャネル導波管通路との光ファイバ導波管通路 のアライメントと、構成部分の端面へのファイバピグテイル端部の取り付けとの 両方が含まれる。このアライメントは非常に正確でなければならないし、その取 り付けも環境の変化に対してアライメントの安定性を確実にするものでなければ ならない。アライメントを正確に行うのは、しばしば難しく、特にコア径が８ミ クロン程度の単一モード光導波管の場合にはさらに難しくなる。この労働集約的 ピグテイリング工程は、プレーナ型一体化光デバイスを経済的に大量生産するこ とに対する妨げとなっている。 光ファイバを導波型光デバイス、すなわちカプラに能動的に一直線で配列させ るコストを低減するために、光ファイバは、最初、ファイバアライメント基板に 挿入されて、永久的に取り付けられ、続いて光導波管基板に一直線で配列されて 、永久的に取り付けられることで知られている。その経済性は、１回のステップ で複数の光ファイバのアライメントが実行されるためによる。ファイバのこの取 り付け方法は、導波型光デバイスにファイバを永久的に取り付けて、さらにファ イバアライメント基板と光導波管基板とを相互に取り付ける前にそれらを磨かな ければならない。米国特許題，１９７，１０９号参照のこと。 一体化ファイバ／チップ接着メカニズムを用いて光学ポリマ構成部分を製造す る工程は、特許協力条約ＷＯ９３／２１５５０号で開示されている。この出願書 には、ポリマ材料の成形を通じて一体化光学構成部分を製作するための工程が教 示されている。ファイバガイド溝は、一体化光学チャネル導波管と正確に一致す るように成形されて、チャネル導波管デバイスとの光ファイバピグテイルの受動 的アライメントを規定する。この出願書では、ガラスファイバ端部が成形ポリマ 構成部分の位置決め溝内に配置されて、開口部がポリマ性モノマで充填される工 程がさらに説明される。覆板を適用して、この材料を現場重合化する。この出願 書には、複数のファイバを微細複製導波管デバイスに速やかに、かつ確実に添え 継ぎ、すなわち接続する方法の説明もなく、微細複製デバイスを包囲、すなわち 支持するハウジングのようなものも教示されていない。 ファイバガイド構造を有する光学的一体化導波管の製造と、ポリマ材料の成形 を利用する同様の方法が、米国特許第５，３１１，６０４号で説明される。この 発明は、光学的一体化導波管と光ファイバをガイドするための微細機械的構成部 分とを同時に製造することに関する。光基板は、ポリマ基板を成形することによ って凹所のある形に変形された少なくとも１つのポリマ導波管構造を含む。この 凹 所は、ポリマ基板よりも高い屈折率を有する材料で充填される。ポリマに少なく とも１つのファイバガイドを備えた少なくとも１つの導波管構造を含む光基板も 開示されている。ファイバの取り付けは、ＷＯ９３／２１５５０号で採用される 同メカニズムによって達成される、ここでは光ファイバ端部が成形ポリマ構成部 分の位置決め溝内に配置される。ファイバをファイバガイド凹所に挿入し、ファ イバガイド凹所を覆うように延在する覆板が取り付けられることによってファイ バを光学一体化導波管に接続するための方法がさらに説明される。光ファイバと チャネル導波管との間に低損失、低背面反射接続を提供する手段も教示されなく 、チャネル導波管に対して光ファイバを正確に固定した向きに保持するための手 段も教示されない。その発明の他の局面において、ファイバはガイド溝内に挿入 され、開口部はポリマ性モノマで充填され、適用される覆板で、その材料は再び 現場重合化される。ファイバ取り付けのこの方法は、再び永久的となり、高屈折 率重合可能材料の使用時での導波管チャネルの汚染の可能性を排除するためのク リーンルーム環境を必要となる。現場で設置することは、故に、不可能ではない としても非常に難しいものとなる。米国特許第５，３１１，６０４号では、着脱 自在に複数のファイバを微細複製導波管デバイスに速やかに、かつ確実に添え継 ぎ、すなわち接続する方法も教示されておらず、微細複製デバイスを包囲、すな わち支持するハウジングもその出願書には教示されていない。 欧州特許出願第５６０，０４３号では、光ファイバネットワーク用のプレーナ ー型導波管要素と、本発明による構成部分とを製造するための方法が開示される 。この出願書では、少なくとも光導波管およびファイバガイド溝のチャネルを備 えた成形部分と、少なくとも１つの接続されたファイバ状光導波管とから成る、 ポリマ材料からの受動一体化光学構成部分の製造方法が請求されている。この光 ファイバは、ファイバガイドの凹所とファイバとを覆うように延在する覆板を用 いて、ファイバをファイバガイド内に挿入し、ファイバを凹所に圧入することに よって一体化導波管に接続されても良い。光ファイバとチャネル導波管との間に 低損失、低背面反射接続を提供するための手段は何も教示されておらず、チャネ ル導波管に対して光ファイバを正確に固定した向きに保持するための手段も何ら 議論され ていない。この特許では光ファイバをファイバガイドに挿入する他の方法が議論 されており、その方法によれば、導波管チャネルに充填される重合可能材料によ ってファイバがそれらの位置に固定される。この技術は、現場で設置することに 関して米国特許第５，３１１，６０４号のデバイスにおける場合と同様な難しさ ががある。再び、欧州特許出願第５６０，０４３号では、着脱自在に複数のファ イバを微細複製導波管デバイスに速やかに、かつ確実に添え継ぎ、すなわち接続 する方法、またはデバイスを包囲、すなわち支持するハウジングは教示されてい ない。 独国特許出願第４，２１７，５５３号では、ポリマ材料で微細複製された一体 化光構成部分に光ファイバをピグテイルする方法が教示されている。ポリマ導波 管要素は、導波管チャネルと正確に一致して成形されたファイバアライメントＶ 溝を組み込む。取り付けられるファイバは、端面から突き出ているファイバ端と アッセンブリ内で挟装される。はみ出したファイバ端を有するこのマウントアッ センブリは、導波管要素のファイバアライメントＶ溝上に配置されてから、Ｖ溝 内に下降されて、正しい位置に押し付けられて、固定される。ポリマ性モノマは 、成形導波管チャネルに適用され、流れて光ファイバと接触し、重合化され、チ ャネル導波管コアを形成すると同時にファイバを適所で重合化する。ファイバ取 り付けのこの方法は、永久的であり、高屈折率重合可能材料の使用時での導波管 チャネルの汚染の可能性を排除するためのクリーンルーム環境が必要となり、再 びこれも現場で設置することは現実的には不可能なものとなる。さらに、マウン トアッセンブリを介して行うファイバ挿入方法は、ファイバが１０ミクロン未満 の公差で正確な長さに全てが切断されていなければならない。独国特許出願第４ ，２１７，５５３号では、光ファイバを着脱自在に取り付ける方法も教示されて おらず、結果として成形導波管製品へのファイバの低挿入損失、低背面反射接続 も得られない。 成形ポリマ材料の本体と、本体のポリマ材料内に永久的に被包された少なくと も１つの個別受動一体化光チップとを備えた光ファイバコネクタ部分が、米国特 許第５，２７６，７５５号で開示されている。この特許では、コネクタのポリマ 本体内にピグテイルされた一体化光チップを被包する方法が教示される。但し、 一体化光チップそれ自体にファイバピグテイルを着脱自在に接続、すなわち添え 継ぎする方法も教示されておらず、永久的に取り付けられたファイバピグテイル を使用しないで、直接チップに添え継ぎ、すなわち着脱自在に接続できる被接続 、すなわち被接着製品も教示されていない。米国特許第５，２７６，７５５号で は、光ファイバと成形チャネル導波管との間に低損失、低背面反射光接続を得る ための方法、または製品は教示されていない。 成形導波管デバイスとのファイバリボンコネクタのアライメントを提供する溝 を備えた成形導波管スプリッタが、米国特許第５，２６５，１８４号に示される 。この参照でも、光ファイバとチャネル導波管との間に低損失、低背面反射接続 を提供するためのいかなる手段も、チャネル導波管に対して光ファイバを正確に 固定した向きに保持するいかなる手段も教示されていない。コネクタが成形導波 管デバイスと一直線で配列される精度は、導波管デバイスとファイバリボンコネ クタとの両方にアライメント特徴が成形されるそれらの精密度によって決定され る。さらに、ファイバとチャネル導波管との間の光接続が行われる精度は、リボ ンコネクタ内の個々のファイバの相対的間隔によって決定される。米国特許第５ ，２６５，１８４号では、サブミクロンの精度（単一モードの用途で要求される ）で光ファイバをチャネル導波管と一直線で配列させるための手段も教示されず 、成形された導波管チャネルとの正確なアライメントでファイバアライメントＶ 溝、すなわちファイバ挿入チャネルの成形も教示されていない。コネクタ用のハ ウジングについての開示も欠落している。 故に、一体化光デバイスに複数の光ファイバを着脱自在に現場設置するための 高性能多ファイバスプライス、すなわちコネクタを一体化した光導波管要素を考 案することが望ましく、かつ有利となろう。そのようなデバイスを使用すること で、現場での設置前に導波型光デバイスにピグテイルを行うことが不要となり、 ファイバを損傷する可能性を効果的に低減し、かつファイバの取り扱いを最小限 度に抑えることができる。微細複製導波型光デバイス上に高性能多ファイバスプ ライス、すなわちコネクタを一体化させると、容易で、経済的な導波型光デバイ スの交換、すなわちアップグレードがさらに可能となろう。 発明の開示 本発明は、一般に、共通基板上に１つ以上の光ファイバスプライス、すなわち コネクタを一体化させた光導波管要素を備えた光モジュールを提供する。この光 モジュールは、ｎｘｍＹ分岐カプラ、すなわちスプリッタと、スターカプラと、 波長分割多重装置と、減衰器と、光フィルタと、位相変調器と、光タップとを含 むが、これらに限定されるものではない複数の様々な機能を提供するように形成 されても良い。光モジュールの好ましい実施態様は、ポリマ、ハロゲン化ポリマ 、ポリマ／セラミック複合材料、または透明な光学特性ガラスおよびシリコンを 含むセラミック材料を用いて形成されたファイバアライメント溝とファイバ収容 チャネルとで一体的に微細複製された光導波管要素を有する。このモジュールは 光導波管要素を取り巻く本体、すなわちハウジングを備えている。 本発明のｎｘｍカプラの実施態様において、光導波管要素は、ｎ本のファイバ 収容溝とｎ本のファイバアライメント溝と、ｍ本の導波管チャネルに分割、また は集束するｎ本の導波管チャネルと、ｍ本のファイバアライメント溝と、ｍ本の ファイバ収容溝とを備えており、ここでｎとｍは、１から１，０２４までの、独 立した整数であり、ｎ本のファイバアライメント溝とｍ本のファイバアライメン ト溝とは、それらの内部で保持される光ファイバのコアが対応する導波管チャネ ルの端部と正しく一直線に配列されるように形成されている。 ある実施態様においては、光導波管要素を取り巻く成形されたスプライス本体 は、連結して光導波管要素を保持するジャケット部分とキャップ部分とから成る 。光導波管要素は、ファイバアライメント溝および対応導波管チャネルと一直線 に並んだファイバ収容溝を有する底板と、覆板と、覆板に適合する凹所を有する 上板とから成る３枚の略平板を備えている。底板および覆板は、同時にチャネル 導波管コアを形成して、底板および覆板とを共に接着する重合可能材料を適用し て互いに取り付けられる。望ましくは導波管要素板よりも大きな屈折率のもので ある重合可能材料で導波管チャネルを正確に充填することで、導波管チャネルで の 光伝導が提供される。 光導波管要素は、楔機構によるファイバの挿入および作動の前に、底板／覆板 アセンブリを上から覆うように緩く据え付けられた上板と共に、組み立てられる 。被覆を剥がされて、裂かれたファイバは、ファイバ挿入溝に挿入されて、ファ イバアライメント溝に運ばれ、それらが導波管チャネルに対して強制的に付勢さ れると停止する。次に、楔機構が作動されて、チャネル導波管と一直線で配列さ れた状態で底板および上板に強制的にファイバを挟持させる。その挟持力は優先 的に最初はファイバ／チャネルインターフェイスに適用される。低挿入損失接続 は、ファイバ溝および導波管チャネルの正確な成形と、自己アライメントの結果 として得られる。チャネル導波管へのファイバの低反射減衰機械的接続は、光フ ァイバ材料と微細複製された光導波管要素とに使用された材料と屈折率を密接に 一致させることによって達成される。さらに、低背面反射は、１つ以上の次の機 構を通じて得られる。（ｉ）ファイバ／チャネル接続に角度をもたせたインター フェイスを成形すること、（ｉｉ）空気が間に混入されないように光ファイバを 微細複製導波管チャネルと密接に接触させること、または（ｉｉｉ）ファイバ／ チャネル接続に屈折率が一致する材料を適用することである。角度を持たせたイ ンターフェイスは他の２つの機構のいずれかと共に使用して、−５０から−６０ ｄＢの背面反射を達成するのが望ましい。 積層導波管要素が、底板、覆板、上板以外に、例えば２層の導波管要素を収容 するプレート積層を有するスプライス本体内に提供されても良い。プレートの各 端部に位置決めされた特別ガイドを使用して、あるファイバを上方に向けて一方 の導波管層に、他のファイバを下方に向けて他方の導波管層に方向付けるように しても良い。エンドカバーは、導波管要素と露出したファイバとを保護し、環境 的密封性を提供する。 図面の簡単な説明 添付の図面を参照して本発明を更に理解する。 第１図は、楔作動光ファイバスプライスで一体的に微細複製された導波管要素 を示す、本発明の微細複製光モジュールの１実施例の展開斜視図である。 第２図は、２ｘ４導波管スプリッタを組み込んだ、本発明に従って使用される 、未組立状態の導波管要素の斜視図である。 第３図は、単一要素上に多数の光デバイスを組み込んだ、本発明の導波管要素 の他の実施例の斜視図である。 第４図は、第２図の導波管要素のファイバ溝／導波管チャネルの詳細斜視図で ある。 第５図は、本発明の光モジュール内で使用される導波管要素の他の実施例の未 組立状態での斜視図である。 第６図は、第５図の導波管要素の断面および組み立てられた状態での斜視図で ある。 第７図は、ファイバ挿入アライメント溝が上板と底板との両方に成形される、 本発明の導波管要素の他の実施例の斜視図である。 第８図は、第７図の導波管要素の底板のファイバ溝／導波管チャネルの詳細斜 視図である。 好ましい実施例の説明 図面を参照すると、特に第１図を参照すると、本発明の光カプラの一実施例１ ０が示されている。光カプラ１０は、一般にジャケット１２およびキャップ１４ から成るハウジングと、一体化スプライス／導波管要素１６とを備えている。こ のハウジングは米国特許第５，１５５，７８７号（ここに含む）に示されたもの と同一であり、それらの構成要素のそれぞれは、ＶＥＣＴＲＡの商標でセラニー ズ社（Ｃｅｌａｎｅｓｅ）により市販されている液晶ポリマなどの耐久性射出成 形可能なポリマから構成されるのが望ましい。ジャケット１２は、横断面が略方 形の長手方向のスロット溝を内部に有し、一体化スプライス／導波管要素１６を 収容する。ジャケット１２は、一体化スプライス／導波管要素１６よりも短い、 但し、カプラ１０が完全に組み立てられると一体化スプライス／導波管要素１６ の端部はキャップ１４内にはみ出ることができる。内部スロット（第１図のジャ ケット１２に隠れて見えず）の片面には、開口部、すなわち２つの作動楔１８を 収容する開口部を備えている。これらの楔は、キャップ１４によって適所に保持 され、非作動状態から作動状態に移動されると、一体化スプライス／導波管要素 １６に挟持力が作用する。キャップ１４から延在する舌状部２０はそれぞれの楔 と一体化スプライス／導波管要素１６との間に挟まれて、楔と一体化スプライス ／導波管要素１６との間の摩擦係合を低減する。ジャケット１２には、米国特許 第５，３０９，５３８号（ここに含む）で教示されるように、一体化スプライス ／導波管要素１６を収容するスロットを包囲するインサート成形された補強管を 備えても良い。ジャケット１２およびキャップ１４は、さらに環境的密封性を増 し、ハウジングの曲がりなどの歪みに起因するこれらの構成要素の分離をさらに 防ぐ多数の重なり合っている表面を規定する。キャップ１４は、一体化スプライ ス／導波管要素１６の一部を収容するスロットを有し、さらに一体化スプライス ／導波管要素１６の遠端部を収容し、後述されるファイバ収容溝へのアクセスを 提供するランド部分２２とを有する。エンドカバー２４はカプラの端部周辺の環 境的密封性を提供する。エンドカバー２４は、キャップ１４の片面に沿ってヒン ジ止めされており、エンドカバー２４を閉位置に固定するためにフック、または 他の手段を備えても良い。屈折率が一致したゲルなどのシーラント材料は、エン ドカバー２４がそれらの閉位置に移動されるとシーラントが押しやられて、スプ ライス部分に方向付けされるようにエンドカバー２４に塗布されても良い。 その名称によって示唆されるように、スプライス／導波管要素１６は、スプラ イス要素と導波管要素として働く特徴を含み、尚これらの特徴は共通基板上に一 体化される。カプラ１０において、各端部に１つづつ、計２つのスプライスがあ るといっても良く、しかも一体化スプライス／導波管要素１６の中央部分は導波 管要素を構成する。用語「スプライス」は、着脱自在な接続を行う「コネクタ」 に対して、しばしば２つの光導波管の永久的接続を呼ぶのに使用される。ここで 使用される場合は、用語「スプライス」はそのような限定的な意味に解釈される べきではなく、特に、好適実施例では、ファイバの着脱自在な相互接続を考慮に 入れたカプラの各端部におけるスプライス手段を考えている。同様に、用語「カ プラ」も時々、少なくとも１つのＹ分岐を有する特定タイプのコネクタに対して 使用されるが、ここで使用されるときには、より一般的に、少なくとも２本の光 ファイバの端部間である量の光連続性を提供する何らかのデバイスにも当てはま る。用語「相互接続」は、スプリッタ、減衰器などの他のタイプの光デバイスと だけでなく、単純（ストレートスルー）接続をも意味する。 第２図を参照すると、未組立状態で示されるスプライス／導波管要素１６が、 さらに詳細に説明される。カプラ１０の一実施例において、要素１６は３枚の板 ２６と、２８と、３０とを備えている（好ましくは平らで方形）。底板２６は、 Ｖ状ファイバアライメント溝３２が内部に形成された２つのスプライス部分を各 端部に１つずつと、導波管チャネル３４を含む導波管要素を備えた中央部分とを 有する。底板２６は、Ｖ状ファイバ収容溝３８が内部に形成された延長部、すな わちポーチ部分３６をも有する。スプライスに挿入されるファイバは、典型的に ファイバの終端部から剥がされる緩衝コーティングを有する、すなわちファイバ のこの部分はファイバアライメント溝３２に配置される。それに応じて、ファイ バ収容溝３８は光ファイバの緩衝部分を収容する傾斜部分４０を備えているので 、光ファイバの緩衝部分から露出部分にいたる推移における光ファイバのマイク ロベンディングを最低限に抑え、そのようなマイクロベンディングに関わる光損 失を回避し易くすることができる。ファイバ収容溝３８はまた、それらが光ファ イバの緩衝部分を収容するので、ファイバアライメント溝３２よりも幅が広くな っている。当業者には、溝３２および３８の形状は「Ｖ」横断面に限定されるも のではないが、好適実施例においては、これらの溝はＶ状であり、かつ約６０度 の内角を有するものであることは理解されよう。このように、ファイバが溝の１ つに配置されて、要素１６がモジュールハウジングに組み立てられると、板２６ と３０とファイバとの間の接触点は、一般に正三角形を形成するので、ファイバ の横方向のオフセットを最低限に抑える、故に信号損失をさらに低減することが できる。 上板２８は、他の板と共に組み立てられた状態になって、覆板３０が底板２６ と上板３０との間に挟まれると覆板３０を収容する凹所を有する。上板２８は、 底板２６上に形成された穴４６と嵌合する上板２８上に形成されたペグ４４など の好都合な手段によって底板２６に部分的に固定されると共に、底板２６と一直 線で配列されても良い。この組み立てられた状態で、要素１６内に挿入された１ 本以上のファイバを、楔の先細形状のためにファイバへの挟持力となる楔１８を 摺動させることによって固定するようにしても良い。楔１８は都合良くファイバ アライメント溝３２に近接して設置されるので、楔１８は、要素１６の中央部分 においてよりも導波管チャネル／ファイバインターフェイス近辺において、より 大きな挟持力を加えることができる。勿論、楔１８は独立的に作動されても良く 、カプラ１０もピグティリングのためなど、最初に一端のみが接続されて、他の スプライスは後に現場で完成させても良い。 底板２６は、どのような耐久性材料から複製されても良く、ポリマ、ハロゲン 化ポリマ、ポリマ／セラミック複合材料、または透明な光学特性ガラスを含むセ ラミック材料から成るグループからの材料を含む、ファイバが内部で挟持された ときに溝の過度な変形を回避できるような十分な硬さを有するものであるのが望 ましい。微細複製は、射出成形、トランスファ成形、型押、または注型硬化を含 む方法を利用して達成される。例えば、米国特許第５，３１１，６０４号および 米国特許第５，３４３，５４４号を参照のこと。ハロゲン化ポリマは典型的に低 光損失を示すので、ハロゲン化ポリマなどの材料を使用するのが好ましい。同様 の材料を使用して、導波管チャネルを充填、すなわち導波管コアを形成しても良 い。上板２８は、必ずしも必要ではないが、底板２６と一体的に形成されて、米 国特許第５，１５５，７８７号で説明される「フォーカスヒンジ」４８で底板２ ６と接続されても良い。覆板３０は、底板および上板２６と３０と同材料から形 成されても良い。 第２図の実施例において、底板２６の中央部分に形成された導波管要素は、２ 本の入力チャネルが４本の出力チャネルに分岐される２ｘ４スプリッタである。 さらに概略すれば、本発明は、ｎｘｍカプラを考えており、ここでｎとｍとは、 独立した１から１，０２４までの間の値を有する整数である。単一導波要素での 多重カプラなどの他のｎｘｍ構成は当業者には明白となろう。同様に、スプリッ タ、スターカプラ、波長分割多重装置、減衰器、光フィルタ、位相変調器、また は光タップなどの様々なタイプの光モジュールが提供されても良く、さらにこれ らの装置の組み合わせが、並列、直列、または様々な木構造で単一導波管要素上 に微細複製されても良い。例えば、第３図は、２つの２ｘ４スプリッタが単一導 波管上に並列して作られている他のスプライス／導波管要素１６’を示す。入力 および出力溝は等しい中心線上にあって、複数のファイバの相互接続を一度の操 作で行うのを容易にすることが望ましい。 第４図の拡大図を参照すると、光ファイバのコアが、微細複製中にＶ溝の中心 線上に導波管チャネルを一直線で配列させることによって導波管チャネル３４と 正確に一直線で配列されるようにしても良い。単一モードの用途に対して、導波 管チャネルは約８ミクロンの幅と深さとをもっており、Ｖ溝は、０．５ミクロン 程度の精度でファイバの光軸と導波管チャネルとを一直線で配列させるように形 成される。ファイバアライメント溝／チャネルインターフェイスはファイバ軸と 垂直をなす表面として示されているが、垂直から僅かな角度、例えば３から１０ 度傾けて成形し、インターフェイスにおける背面反射を、典型的な成形ポリマ材 料に対して−４０から＋７５℃の温度範囲でー５０ｄＢ未満にまで低減しても良 い。屈折率が一致するゲルを随意に使用して、挿入損失をさらに低減しても良い 。第４図にも示されているが、後述されるチャネル形成工程中の過剰な液状モノ マを受けるフローチャネル５０である。 第２図、第３図、第４図において、ファイバ挿入溝と、ファイバアライメント 溝と、導波管チャネルとの全ては、底板２６上に成形され、上板２８には覆板３ ０を収容する凹所４２が組み入れられる。第５図および第６図は、ファイバ挿入 溝３８および傾斜部４０が上板２８に成形され、ファイバアライメント溝３２お よび導波管チャネル３４はなおも底板２６に成形されている本発明のスプライス ／導波管要素の他の実施例１６’’を示す。溝３８に挿入されたファイバは、傾 斜部４０に沿って上昇してアライメント溝３２に導かれ、そこでファイバは導波 管チャネル４０と一直線で配列される。組み立てられたスプライス／導波管要素 １６’’の部分図が第６図に示されており、ファイバ挿入溝と、傾斜部と、ファ イバアライメント溝と、底板と、上板と、覆板との関係を示す。 本発明のスプライス／導波管要素の他の実施例１６’’’が第７図および第８ 図に示される。スプライス／導波管要素１６’’’において、ファイバアライメ ント溝３２は底板２６と上板２８との両方に形成されて、ペグ４４と穴４６とに よって一直線で配列されている。第８図は、この実施例において、いかにして導 波管チャネルが、Ｖ溝３２の上部表面と同一面上にある上部表面で形成されるか を示す。チャネル３４は底板２６に成形されるのみで、ファイバアライメント溝 は、導波管チャネルの光軸にファイバ軸を一致させるべく心寄せできるように形 成されるのが望ましい、すなわち底板２６のＶ溝は上板２８の溝よりも僅かだけ 深くなっている。チャネル／溝インターフェイスを、再び角度を付けて成形して 、背面反射を低減しても良い。屈折率が一致するゲルがそのインターフェイスに 事前充填されても良い。終端部が斜めに切られているファイバは、チャネル３４ に対して位置決めされても良く、ファイバコアとチャネルとの間の直接接触が達 成されるならばゲルなしでも許容範囲内の損失で納まる。 スプライス／導波管要素の上述の全実施例では、モノマを現場重合化すること によって形成される導波管チャネル３４が好んで使用される。所望の材料を用い るスプライス／導波管要素の成形法に従えば、挿入物（図示されず）が底板２６ 内に配置されて、導波管チャネルへの開口部に対して着座させられる。これらの 挿入物はファイバ収容溝３８とファイバアライメント溝３２と一致する形状に加 工される。フッ素化アクリラート、または他の硬化性材料などの液状モノマは導 波管チャネルに適用されて、その内部にコアを形成する。覆板３０は、底板２６ 上にしっかりと置かれ、その中央部分に中心を合わして、導波管要素を形成する 。覆板３０が底板２６上に圧接されると、残留モノマは導波管チャネルから強制 的に押し出されて、フローチャネル５０内に流れ込む。この方法によって、チャ ネル導波管上に薄膜層を形成するような材料が残留することもなくチャネルに正 確な深さとなるまでモノマを充填することできる。液状モノマ、または他の材料 は硬化されて、導波管チャネルのコアを形成し、板２６および３０を互いに接着 させる。挿入物はファイバ収容溝およびファイバアライメント溝から取り出され る。 上板２８は覆板３０の頂上部に配置（蝶着され）され、板３０は凹所４２に適合 し、ペグ４４は穴４６と嵌合する。 示された導波管チャネル３４は同じ幅で示されているが、様々な幅のものが単 一導波管要素上に複製されても良い。例えば、単一チャネルを異なる幅の２本の チャネルに分割するＹ分岐は、２本の出力チャネル間に光信号を不同分割するこ とで知られている。さらに、波形表面導波管グレーティングをチャネル導波管と 同じ導波管要素内に微細複製して、光波長多重化を実行できる広帯域幅と狭帯域 幅との両方で光フィルタリングを行っても良い。 以上、特定の実施例を参照して本発明について説明したが、この説明は限定さ れた意に解されるべきものではない。本発明の他の実施例だけでなく、開示され た実施例を本発明の説明を参照して様々に修正し得ることは当業者であれば明ら かであろう。例えば、ファイバの切れ端がスプライス／導波管要素内に事前配置 されて、ファイバ収容溝内で、導波管コアと一直線で配列されて、ポリマやセラ ミックを含むエポキシ、または他の硬化性材料によって適所に保持されて、さら に、これらのファイバ切れ端は入力および出力ファイバに接続されよう。故に、 このような修正は添付の請求の範囲において規定される本発明の趣旨、または範 囲から逸脱することなく遂行することができるものである。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年４月３日 【補正内容】 請求の範囲 １．少なくとも１本の光ファイバを他の少なくとも１本の光ファイバに相互接続 するための製品であって、 底部プレートと頂部プレートとを備える光学要素であって、第１および第２の 端部と、その間の光伝達性材料で構成される少なくとも１つの導波チャンネルと を備えており、該導波チャンネルは第１および第２の端部を有する、光学要素と 、 光学要素と一体的に形成された第１のスプライス手段であって、光学要素の第 １端部において第１の光ファイバを受けるとともに、該第１光ファイバを導波チ ャンネルの第１端部と整合させる、第１のスプライス手段と、 光学要素と一体的に形成された第２のスプライス手段であって、光学要素の第 ２端部において第２の光ファイバを受けるとともに、該第２光ファイバを導波チ ャンネルの第２端部と整合させる、第２のスプライス手段と、 長手方向に延びて光学要素を受け入れるスロットと第１および第２の楔手段と を有するジャケットであって、光学要素の第１および第２の端部を受け入れる第 １および第２のキャップを備え、第１および第２の楔手段を該ジャケット内に保 持する、ジャケットと、 を備えてなる製品。 ２．上記光学要素は、その両端および上記少なくとも１つの導波チャンネルを備 える中央部分のそれぞれに少なくとも１つのファイバ整合溝を備えており、 導波チャンネルの第１および第２の端部が各ファイバ整合溝と整合している、 請求項１記載の製品。 ３．上記第１スプライス手段は、光学要素の第１端部に形成されたｎ本のファイ バ収容溝と、第１および第２の端部を有するｎ本のファイバ整合溝と、を備えて おり、各ファイバ整合溝の第１端部がｎ本のファイバ収容溝とほぼ整合しており 、 上記第２スプライス手段は、光学要素の第２端部に形成されたｍ本のファイバ 収容溝と、第１および第２の端部を有するｍ本のファイバ整合溝と、を備えてお り、各ファイバ整合溝の第１端部がｍ本のファイバ収容溝とほぼ整合しており、 上記光学要素は、ｎ×ｍ個のカプラを含み、かつ、ｍ本の導波チャンネルへと 分割または集約されるｎ本の導波チャンネルを備えており、 ｎ本の導波チャンネルが上記ｎ本の各ファイバ整合溝の第２端部とほぼ整合し 、ｍ本の導波チャンネルが上記ｍ本の各ファイバ整合溝の第２端部とほぼ整合し ており、ｎおよびｍは１以上１０２４以下の独立した整数である、請求項１記載 の製品。 ４．上記光学要素に配置された少なくとも１つのファイバスタブをさらに備えて おり、該ファイバスタブは第１および第２の端部を備えており、 ファイバスタブの第１端部が導波チャンネルの第１端部と整合しており、同フ ァイバスタブの第２端部が各ファイバ整合溝と整合している、請求項２記載の製 品。 ５．上記底部プレートと頂部プレートとの間に配置されたカバープレートをさら に備えており、頂部プレートにはカバープレートを受け入れる凹部が形成されて いる、請求項１記載の製品。 ６．上記ファイバ整合溝の１つが整合軸を有しており、 上記底部プレートが上記１つのファイバ溝と導波チャンネルとの間の境界に形 成された表面を有しており、該表面は、整合軸に対して直角でない角度で傾斜し ている、請求項２記載の製品。 ７．上記楔手段は、その作動状態にあるとき、底部プレートを頂部プレートへと 圧接する、請求項２記載の製品。 ８．上記ファイバ整合溝および導波チャンネルが各ファイバ/チャンネル境界部 を規定し、 上記楔手段が、ファイバ/チャンネル境界部においては光学要素の上記中央部 分においてよりも大きなクランプ力を付与する、請求項７記載の製品。 ９．上記底部プレートおよびカバープレートが、導波チャンネルのコアをも形成 する重合可能材料によって互いに接着されている、請求項５記載の製品。 10．上記第１スプライス手段が第１光ファイバを着脱自在に受け入れる、請求項 １記載の製品。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 カーペンター，ジェイムズ・ビー アメリカ合衆国78726−9000テキサス州 オースティン、リバー・プレイス・ブール バード 6801番 スリーエム・オースティ ン・センター (72)発明者 ドス，ドナルド・ジー アメリカ合衆国78726−9000テキサス州 オースティン、リバー・プレイス・ブール バード 6801番 スリーエム・オースティ ン・センター (72)発明者 ヒルズ，ダグラス・ピー アメリカ合衆国78726−9000テキサス州 オースティン、リバー・プレイス・ブール バード 6801番 スリーエム・オースティ ン・センター (72)発明者 パターソン，リチャード・エイ アメリカ合衆国78726−9000テキサス州 オースティン、リバー・プレイス・ブール バード 6801番 スリーエム・オースティ ン・センター (72)発明者 ウェラー−ブロフィ，ローラ・エイ アメリカ合衆国78726−9000テキサス州 オースティン、リバー・プレイス・ブール バード 6801番 スリーエム・オースティ ン・センター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１本の光ファイバを少なくとも１本の他の光ファイバと相互接続 するための製品において、 第１および第２の端部を有する細長い基板と、 前記基板上に一体的に形成された光導波管要素であって、光透過材料で充填さ れ、第１および第２の端部を備えた少なくとも１本の導波管チャネルを内部に有 する光導波管要素と、 前記基板の前記第１の端部において第１の光ファイバを収容し、第１の光ファ イバを前記導波管チャネルの前記第１の端部と一直線で配列させるための、前記 基板上に一体的に形成された、第１のスプライス手段と、 前記基板の前記第２の端部において第２の光ファイバを収容し、第２の光ファ イバを前記導波管チャネルの前記第２の端部と一直線で配列させるための、前記 基板上に一体的に形成された、第２のスプライス手段と、 を備えた少なくとも１本の光ファイバを少なくとも１本の他の光ファイバと相互 接続するための製品。 ２．前記光導波管要素は、カプラ、スプリッタ、スターカプラ、波長分割多重装 置、減衰器、光フィルタ、位相変調器、または光タップから成るグループから選 択される複数の様々な機能の１つを提供するように形成された手段を含む請求の 範囲第１項に記載の製品。 ３．前記第１のスプライス手段は第１の光ファイバを着脱自在に収容する請求の 範囲第１項に記載の製品。 ４．前記光導波管チャネルを充填する前記材料は、ポリマ、ハロゲン化ポリマ、 ポリマ／セラミック複合材料、またはセラミックから成るグループから選択され る請求の範囲第１項に記載の製品。 ５．前記光導波管要素は、ポリマ、ハロゲン化ポリマ、ポリマ／セラミック複合 材料、またはセラミックから成るグループから選択される材料から形成される請 求の範囲第１項に記載の製品。 ６．前記基板と、前記光導波管要素と、前記第１および第２のスプライス手段と を包囲するハウジング手段をさらに備えた請求の範囲第１項に記載の製品。 ７．前記基板は、第１および第２の端部と、前記端部のそれぞれに少なくとも１ 本のファイバアライメント溝と、前記ファイバアライメント溝とそれぞれ、一直 線で配列される第１および第２の端部を有する少なくとも１本の導波管チャネル を備えた中央部分とを有する第１の板を備えた請求の範囲第１項に記載の製品。 ８．前記第１のスプライス手段は、 前記基板の前記第１の端部に形成されたｎ本のファイバ収容溝と、 第１および第２の端部を有するｎ本のファイバアライメント溝であって、前記 第１の端部はそれぞれ、ｎ本のファイバ収容溝と略一直線で配列されているｎ本 のファイバアライメント溝とを備え、 前記第２のスプライス手段は、 前記基板の前記第２の端部に形成されたｍ本のファイバ収容溝と、 第１および第２の端部を有するｍ本のファイバアライメント溝であって、前記 第１の端部はそれぞれ、ｍ本のファイバ収容溝と略一直線で配列されているｍ本 のファイバアライメント溝とを備え、 前記導波管要素はｎｘｍカプラを含み、さらに 前記ｍ本のファイバアライメント溝の前記第２の端部とそれぞれ、略一直線で 配列されているｍ本の導波管チャネルに分割、または集束するｎ本の導波管チャ ネルであって、前記ｎ本のファイバアライメント溝の前記第２の端部とそれぞれ 、略一直線で配列されているｎ本の導波管チャネルを備えており、ｎおよびｍが １から１，０２４までの、独立した、整数である請求の範囲第２項に記載の製品 。 ９．前記導波管チャネルを充填する前記材料は透明光学特性ガラスである請求の 範囲第４項に記載の製品。 １０．前記導波管要素を形成する前記材料は透明光学特性ガラスである請求の範 囲第５項に記載の製品。 １１．前記ハウジング手段は、 ジャケット部材と、 前記ジャケット部材に取り付けられた第１および第２のキャップと、 前記第１および第２のキャップ部材にそれぞれ、取り付けられた第１および第 ２のエンドカバーと、 を備えた請求の範囲第６項に記載の製品。 １２．前記基板上に位置する少なくとも１本のファイバ切れ端であって、第１お よび第２の端部を有し、前記第１の端部は前記導波管チャネルの前記第１の端部 と一直線で配列されており、前記第２の端部は前記ファイバアライメント溝のそ れぞれと一直線で配列されているファイバ切れ端をさらに含む請求の範囲第７項 に記載の製品。 １３．第２の板と、 前記第１および第２の板の間に挟まれる第３の板とをさらに含み、前記第２の 板は前記第３の板を収容するための凹所を備えた請求の範囲第７項に記載の製品 。 １４．前記ファイバアライメント溝の１本はアライメント軸を有し、 前記第１の板は、前記の１本のファイバアライメント溝と前記導波管チャネル との間のインターフェイスに形成され、前記アライメント軸と直交しない角度に 向けられた表面を有する請求の範囲第７項に記載の製品。 １５．前記導波管チャネルは上部表面を規定し、 前記ファイバ収容溝は、各導波管チャネルのコアがそれぞれのファイバ収容溝 の中心と一直線で配列されるように前記導波管チャネルの上部表面を越える高さ を有する請求の範囲第８項に記載の製品。 １６．前記第１および第２のスプライス手段を作動させるための楔手段であって 、前記楔手段が作動状態にあるときに前記第１の板に対して前記第２の板を強制 的に付勢させる楔手段をさらに含む請求の範囲第１３項に記載の製品。 １７．前記第１および第３の板は、前記導波管チャネルのコアをも形成する重合 可能材料によって互いに接着される請求の範囲第１３項に記載の製品。 １８．前記ファイバアライメント溝と前記導波管チャネルとはそれぞれのファイ バ／チャネルインターフェイスを規定し、 前記楔手段は、前記中央部分においてよりも前記ファイバ／チャネルインター フェイスにおいて、より大きな挟持力を適用する請求の範囲第１６項に記載の製 品。 １９．光カプラにおいて、 第１および第２の端部と中央部分とを有する細長い基板と、 前記基板の前記中央部分に一体的に形成された光導波管要素であって、全ての チャネルが光透過性材料で充填されており、ｎおよびｍが１から１，０２４まで の、独立した整数であるｍ本の導波管チャネルに分割、または集束するｎ本の導 波管チャネルを含む前記光導波管要素と、 少なくとも第１の光ファイバを収容し、第１の光ファイバを前記ｎ本の導波管 チャネルの１本と一直線で配列させるための、前記基板上の前記第１の端部に一 体的に形成された第１のスプライス手段であって、前記基板の前記第１の端部に 形成されたｎ本のファイバ収容溝と、前記ｎ本のファイバ収容溝とそれぞれ、略 一直線で配列される第１の端部と前記ｎ本の導波管チャネルと略一直線で配列さ れる第２の端部とを有するｎ本のファイバアライメント溝とを含む第１のスプラ イス手段と、 少なくとも第２の光ファイバを収容し、第２の光ファイバを前記ｍ本の導波 管チャネルの１本と一直線で配列させるための、前記基板上の前記第２の端部に 一体的に形成された第２のスプライス手段であって、前記基板の前記第１の端部 に形成されたｍ本のファイバ収容溝と、前記ｍ本のファイバ収容溝とそれぞれ、 略一直線で配列される第１の端部と前記ｍ本の導波管チャネルと略一直線で配列 される第２の端部とを有するｍ本のファイバアライメント溝とを含む第２のスプ ライス手段と、 前記基板と、前記導波管要素と、前記第１および第２のスプライス手段とを包 囲するハウジングと、 を備えた光カプラ。 ２０．前記第１のスプライス手段は第１の光ファイバを着脱自在に収容し、 前記第２のスプライス手段は第２の光ファイバを着脱自在に収容する請求の範 囲第１９項に記載の光カプラ。 ２１．前記導波管チャネルのそれぞれは前記導波管要素の微細複製によって形成 される請求の範囲第１９項に記載の光カプラ。 ２２．前記基板は第１および第２の端部を有する第１の板を含み、 第２の板と、 前記第１および第２の板の間に挟まれた第３の板であって、凹所を有する第 ２の板によって収容される前記第３の板と、 前記第１および第２のスプライス手段を作動させる楔手段であって、前記楔手 段が作動状態にあるときに前記第１の板に対して前記第２の板を強制的に付勢さ せる楔手段と、 をさらに備えた請求の範囲第２１項に記載の光カプラ。 ２３．前記第１および第３の板は前記導波管チャネルのそれぞれのコアをも形成 する重合可能材料によって互いに接着される請求の範囲第２２項に記載の光カプ ラ。 ２４．微細複製光モジュールにおいて、 第１および第２の端部と中央部分とを有する第１の板と、 前記第１の板の前記中央部分に一体的に形成された光導波管要素であって、全 てのチャネルが光透過性材料で充填され、それぞれが前記導波管要素の微細複製 によって形成されており、ｎおよびｍが１から１，０２４までの、独立した整数 であるｍ本の導波管チャネルに分割、または集束するｎ本の導波管チャネルを含 む前記光導波管要素と、 少なくとも第１の光ファイバを着脱自在に収容し、第１の光ファイバを前記ｎ 本の導波管チャネルの１本と一直線で配列させるための、前記第１の板上の前記 第１の端部に一体的に形成された第１のスプライス手段であって、前記第１の板 の前記第１の端部に形成されたｎ本のファイバ収容溝と、前記ｎ本のファイバ収 容溝とそれぞれ、略一直線で配列される第１の端部と前記ｎ本の導波管チャネル と略一直線で配列される第２の端部とを有するｎ本のファイバアライメント溝と を含む第１のスプライス手段と、 少なくとも第２の光ファイバを着脱自在に収容し、第２の光ファイバを前記 ｍ本の導波管チャネルの１本と一直線で配列させるための、前記第１の板上の前 記第２の端部に一体的に形成された第２のスプライス手段であって、前記第１の 板の前記第１の端部に形成されたｍ本のファイバ収容溝と、前記ｍ本のファイバ 収容溝とそれぞれ、略一直線で配列される第１の端部と前記ｍ本の導波管チャネ ルと略一直線で配列される第２の端部とを有するｍ本のファイバアライメント溝 とを含む第２のスプライス手段と、 第２の板と、 前記第１および第２の板の間に挟まれた第３の板であって、凹所を有する第２ の板により収容され、前記導波管チャネルのそれぞれのコアをも形成する重合可 能材料によって前記第１の板と互いに接着される第３の板と、 前記第１、第２および第３の板と、前記導波管要素と、前記第１および第２の スプライス要素とを包囲するハウジングと、 前記第１および第２のスプライス要素をそれぞれ独立的に作動させるための、 前記ハウジングに取り付けられた第１および第２の作動手段であって、前記作動 手段が作動状態にあるときに前記第１の板に対して前記第２の板を強制的に付勢 させ、それによって前記ファイバ収容溝に位置決めされたすべてのファイバを挟 持する前記第１および第２の作動手段と、 を備えた微細複製光モジュール。