JPH1195063A - 整列用プラットホームを用いた光ファイバーの受動整列装置 - Google Patents

整列用プラットホームを用いた光ファイバーの受動整列装置

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JPH1195063A
JPH1195063A JP10217331A JP21733198A JPH1195063A JP H1195063 A JPH1195063 A JP H1195063A JP 10217331 A JP10217331 A JP 10217331A JP 21733198 A JP21733198 A JP 21733198A JP H1195063 A JPH1195063 A JP H1195063A
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炯 宰 李
Heiken Yu
炳 權 兪
Yuuu Ri
勇 雨 李
Taiko Ri
泰 衡 李
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積光学素子の入出力光導波路に光ファイバ
ーを受動整列する整列用プラットホームを用いた光ファ
イバーの受動整列装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバーの長手方向に所定の間隔を
以て位置する整列用案内溝３２０と、光ファイバーを基
板に固定する光ファイバー固定用板３４０とを備えた光
ファイバーアレイブロック３００，４００、前記光ファ
イバーと結合するように光ファイバーと対応して形成さ
れた入出力光導波路アレイ１１０を内蔵し、整列用案内
具１２０を備えた光導波路素子チップ１００、前記整列
用案内溝が実装されるよう形成される整列用案内レール
２２０と、前記整列用案内具と結合するよう凹凸関係の
整列用案内柱２１０とを備えて前記光ファイバーアレイ
ブロックの光ファイバー固定用板と接触しないよう前記
整列用案内レール間に空きの確保された整列用プラット
ホームを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は入出力光導波路に光
ファイバーを受動整列する光ファイバー受動整列装置に
関し、特に、各種の機能をする光導波路素子を一枚の平
面基板上に集積しする集積光学素子の入出力光導波路
に、整列用プラットホームを用いて光ファイバーを受動
整列する整列用プラットホームを用いた光ファイバーの
受動整列装置装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波路素子に光ファイバーを付着する
ために通常利用する方法は能動整列方法である。前記能
動整列方法とは、光ファイバーや光導波路素子に入力光
の入射後、光ファイバーの位置を精密に調節し、光導波
路や光ファイバーの出力導波路における光パワーを観測
してから、前記光パワーが最大となるときの光ファイバ
ーと光導波路間の結合状態における光ファイバー及び光
導波路を固定させることを言う。これとは異なって、光
ファイバー及び光導波路を結合するに際して光を入射す
ることなく、単に結合部の形態や構造によって自動で光
ファイバー及び光導波路の精密整列がなされるようにす
る方法があるが、これを受動整列方法と呼ぶ。
【０００３】前記能動整列方法は、光ファイバー及び光
導波路の整列時に光源と光検出器を必要とし、しかも６
の自由度を有する整列軸について同時にサブミクロン
（ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ）程度の精度を以て精度良く整列
すべきであるため、整列が難しく、多くの時間が必要と
される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する技術的課題は、光導波路素子チップに光ファイバー
を付着するのにかかる多くの時間や費用を節減するため
に、整列用案内柱及び案内レールを有する整列用プラッ
トホームを利用して、光ファイバー及び光導波路が手軽
に整列できる光ファイバー受動整列装置を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために、本発明は、所定の間隔を以て前記光ファ
イバーが実装され、前記光ファイバーの長手方向に所定
の間隔を以て位置する整列用案内溝と、前記実装された
光ファイバーを基板に固定する光ファイバー固定用板と
を備えた光ファイバーアレイブロックと、前記光ファイ
バーと結合されるように前記光ファイバーと対応して形
成された入出力光導波路アレイを内蔵し、整列用案内具
を備えた光導波路素子チップと、前記整列用案内溝が実
装されるように前記整列用案内溝と同様の間隔を以て形
成された整列用案内レールと、前記整列用案内具と結合
されるよう凹凸関係の整列用案内柱とを備え、前記光フ
ァイバーアレイブロックの光ファイバー固定用板と接触
しないよう前記整列用案内レール間に空きの確保された
整列用プラットホームとを備える整列用プラットホーム
を用いた光ファイバー受動整列装置を提供する。
【０００６】さらに本発明は、前記光導波路素子チップ
の他側に結合される前記光ファイバーアレイブロックと
同様の第２光ファイバーアレイブロックを備え、前記整
列用プラットホームは、前記整列用プラットホームの他
側に、前記第２光ファイバーアレイブロックと結合させ
る第2整列用案内レール及び前記第２光ファイバーアレ
イブロックと結合されるときに接触されないようにする
前記第２整列用案内レール間に空きを備える整列用プラ
ットホームを用いた光ファイバー受動整列装置を提供す
る。
【０００７】さらに本発明は、前記光導波路素子チップ
が、（a）基板上に形成された下部クラッド層を形成す
る段階と、（b）クラッド層よりも高い屈折率を有する
組成にてコア層を形成した後にエッチング方法を利用し
てチャンネル形態の光導波路を製作する段階と、（c）
上部クラッド層を形成して光導波路素子を製作する段階
と、（d）前記光導波路素子上に入出力光導波路アレイ
から一定間隔離れた位置に所定の形態にて整列用案内具
を製作する段階とから製作されることを特徴とする整列
用プラットホームを用いた光ファイバー受動整列装置の
製造方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づき本発明
の好適な一実施例について詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明の一実施例に係る光ファイバ
ー受動整列装置の構成を示すものであって、整列用案内
柱及び案内レールを有する整列用プラットホーム２０
０、整列用案内溝を有する光ファイバーアレイブロック
３００、及び整列用案内具を有する光導波路素子チップ
１００からなる。
【００１０】前記整列用プラットホーム２００は、図１
のように平面上に凸状に製作された整列用案内柱２１０
及び整列用案内レール２２０が平面上の一定の位置に形
成されたブロックである。これを製作する好適な一実施
例として、シリコン（Ｓｉ）基板を利用する方法があ
り、これはシリコン基板上の凸状の柱及びレールの形成
される部分に、フォトエッチング方法により適当な幅及
び長さを有するようＳｉＯ2あるいはＳｉ3Ｎ4によりス
トリップ（ｓｔｒｉｐ）パターンを形成し、ＫＯＨ溶液
でウェットエッチングを行なう方法である。この方法は
光ファイバーを一定間隔のアレイ形態に配列するため
に、ＳｉにＶ形溝を製作する時に汎用される方法であ
る。このとき、Ｓｉ結晶基板の（１００）面を使用し、
非等方性エッチング特性を利用すると、断面が三角形あ
るいは台形の柱及びレールを得ることができる。この方
法の他にも、高精度の機械的加工や精密金型を用いたモ
ールディング方法により、多様な材質の整列用案内レー
ルを製作できる。そして、前記整列用プラットホーム２
００上の柱及びレール断面の形態は、目的に添うように
種々の形態に変形することが可能である。さらに、整列
用プラットホーム２００上の案内レール２２０間は、光
ファイバーアレイブロック３００との結合時に光ファイ
バー固定用板３４０が整列用プラットホーム２００と接
しないように除去する。
【００１１】この整列用プラットホーム２００の好適な
一実施例の平面図、正面図及び側面図については、図２
の（Ａ）〜（Ｃ）に示される。
【００１２】次に、光ファイバーアレイブロック３００
は、一定の間隔を以て前記光ファイバーが実装されてお
り、前記光ファイバーの長手方向に所定の間隔を以て位
置した整列用案内溝３２０と、前記実装された光ファイ
バーを基板に固定する光ファイバー固定用板３４０とを
備える。すなわち、多数の光ファイバー３１０を一定間
隔のアレイ形態に配列するためのＶ形溝のアレイを有
し、光ファイバーの支持のためのＶ形溝アレイ領域の外
部の左右に、整列用案内レール２２０の二本のレール間
隔と同様の間隔を有する適切な深さの凹形の整列用案内
溝３２０を有する形をしている。
【００１３】かかる整列用案内溝３２０を有する光ファ
イバーアレイブロック３００を製作する好適な一実施例
はＳｉ結晶基板を利用する方法であって、薄膜形態に形
成された（１００）Ｓｉ基板上にＳｉＯ2あるいはＳｉ3
Ｎ4を蒸着し、フォトエッチング方法により適当な幅を
有するようＳｉＯ2あるいはＳｉ3Ｎ4をストリップパタ
ーン形態にて除去した後に、ＫＯＨ溶液でウェットエッ
チングを行なう方法である。この方法により光ファイバ
ー３１０を支持するためのＶ形溝アレイの製作と共に、
整列用案内溝３２０の製作も可能である。
【００１４】この光ファイバーアレイブロック３００の
好適な一実施例の平面図、正面図及び側面図について
は、図３の（Ａ）〜（Ｃ）に示される。
【００１５】一般に、光ファイバー３１０のクラッド径
は１２５μｍであり、光ファイバー支持用Ｖ形溝の間隔
は２５０μｍにて製作する。かかる光ファイバーアレイ
ブロック３００の製作後、光ファイバー３１０を光ファ
イバー支持用Ｖ形溝上に載置し、光学用接着剤３３０を
塗布した後に光ファイバー固定用板３４０で覆うことに
より光ファイバーを固定する。光ファイバーアレイブロ
ック３００の断面は、光導波路素子１００の光導波路１
１０と光ファイバー３１０との結合時に結合損を最小化
するため研磨を行なう。この方法以外にも、精度良い機
械的加工や精密金型を用いたモールディング法などによ
り多様な材質の整列用案内溝３２０を有する光ファイバ
ーアレイブロック３００が製作可能であり、整列用案内
溝３２０についても、目的に応じて変形された各種の形
態が可能である。
【００１６】光導波路素子チップ１００は、通常の光導
波路素子の製作後に入出力光導波路アレイ１１０領域の
外部に整列用プラットホーム２００上の整列用案内柱２
１０の位置と一致するよう適切な深さの凹状の整列用案
内具１２０を有する形である。
【００１７】この光導波路素子チップ１００の好適な一
実施例の平面図、正面図及び側面図については、図４の
（Ａ）〜（Ｃ）に示される。
【００１８】整列用案内具１２０を有する光導波路素子
チップ１００を製作する好適な一実施例について説明す
れば、以下の通りである。
【００１９】まず、Ｓｉ基板上に火炎加水分解蒸着（ｆ
ｌａｍｅ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ：ＦＨＤ）法により下部クラッドとなるシリカ層を形
成し、クラッド層よりも高い屈折率を有する組成におい
てコアを形成するシリカ層をＦＨＤ方法により形成した
後、フォトエッチング工程及び反応性イオンエッチング
（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ:ＲＩＥ）
などの方法を用いてチャンネル形態の光導波路を製作す
る。このとき、入出力光導波路アレイ１１０の間隔は光
ファイバーアレイブロック３００における光ファイバー
支持用Ｖ形溝間の間隔、すなわち、光ファイバー３１０
間の合致するように製作する。一般に、その間隔は２５
０μｍである。次に、上部クラッドシリカ層をＦＨＤ方
法により形成し、光導波路素子の製作を行う。このよう
にして製作された光導波路素子チップ１００上にフォト
エッチング方法により入出力光導波路アレイ１１０から
部分的にシリカ層を除去し、一定間隔離れた位置に適当
な形態にて数個の整列用案内具１２０を製作し、光導波
路素子チップ１００を仕上げる。このとき、整列用案内
具１２０の位置は、整列用プラットホーム２００上の整
列用案内柱２１０の位置と合致するように製作する。そ
して光導波路素子チップ１００の断面は、光導波路素子
チップの入出力光導波路アレイ１１０及び光ファイバー
３１０の結合時に結合損を最小化するため研磨を行な
う。
【００２０】整列用案内具１２０を有する光導波路素子
チップ１００の製作は、シリカ光導波路のみならず、ポ
リマー光導波路、ガラス光導波路、リチウムニオブ酸塩
（ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ：ＬｉＮｂＯ3）光
導波路など多様たる材質の導波路素子に適用可能であ
る。
【００２１】この方法以外にも、反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）などのドライエッチング方法や精度の高い
機械的な加工を通じて、光導波路チップ１００上に整列
用案内具１２０を製作することができる。整列用案内具
１２０の形態は、整列用プラットホーム２００上の案内
柱２１０と安定的に結合されるよう多様に変形できる。
【００２２】一方、前記三つの構成要素１００、２０
０、３００の結合による光ファイバー及び光導波路の受
動整列方法について説明する。本発明の構成要素間の結
合は整列用プラットホーム２００上においてなされる。
まず、光導波路素子チップ１００は、チップ上の整列用
案内具１２０及び整列用プラットホーム２００上の整列
用案内柱２１０が結合されるように覆して実装する。実
装状態で光導波路素子チップ１００は整列用プラットホ
ーム２００上に位置が固定される。
【００２３】次に、整列用プラットホーム２００の整列
用レール２２０上に光ファイバーアレイブロック３００
の整列用案内溝３２０が一致して結合されるように、光
ファイバーアレイブロック３００を覆して実装し、既に
実装された光導波路チップ１００に向って移動して密着
結合する。
【００２４】このような結合状態で光ファイバー３１０
のコア中心の上下及び左右位置と、入出力光導波路アレ
イ１１０のコア中心の上下及び左右位置は一致すること
になる。左右の位置は、光ファイバーアレイブロック３
００における案内溝３２０と光ファイバーアレイ３１０
間の相対的な位置が、整列用プラットホーム２００上に
結合された光導波路素子チップ１００の入出力光導波路
アレイ１１０と案内具間の相対的な位置と一致するよう
に製作し、整列用案内レール２２０上に光ファイバーア
レイブロック３００の案内溝３２０が一致するように載
置することによって自然に整列される。上下の位置は、
光ファイバーアレイブロック３００上の案内溝３２０の
深さと光導波路チップ１００上の案内具１２０の深さを
製作時に調節し、光ファイバーアレイブロック３００の
案内溝３２０及び光導波路チップ１００上の案内具１２
０を整列用フラットホーム２００上の案内柱２１０及び
案内レール２２０上に載置したとき、光ファイバー３１
０のコアと光導波路アレイ１１０の光導波路コアとを一
致させることによって自然に整列される。
【００２５】このように、整列用プラットホーム２００
上において光ファイバーアレイブロック３００と光導波
路素子チップ１００とを結合した後に光学用接着剤を使
用するか、それとも光ファイバーアレイブロック３００
と光導波路素子チップ１００の背面に金属を蒸着した後
に溶接により固定し、永久的な結合を形成する。
【００２６】一方、前記光ファイバー受動結合装置は、
前記光導波路素子チップ１００の他側に結合される前記
光ファイバーアレイブロック３００と同様の第２光ファ
イバーアレイブロック４００をさらに備える。また、前
記光ファイバー受動結合装置の前記整列用プラットホー
ム２００は、前記整列用プラットホーム２００の他側
に、前記第２光ファイバーアレイブロック４００と結合
させる第２整列用案内レール２３０及び前記第２光ファ
イバーアレイブロック４００と結合されるとき接触しな
いようにする前記第２整列用案内レール２３０との間に
空間をさらに備える。これについての製作方法及び動作
原理は上記と同様であるため説明を省略する。
【００２７】
【発明の効果】本発明によると、光ファイバー及び光導
波路の結合を受動整列方法により手軽に具現できる。
【００２８】また、能動整列において必要とされる光源
及び光検出器が必要なく、６の自由度を有する整列軸に
対して同時にサブミクロン程度の精度を以て精度良く整
列しなければならないといった複雑な整列過程が不要に
なることから、光導波路素子チップに光ファイバーを付
着するの要する多くの時間や費用を節減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例による整列用プラット
ホームを用いた光ファイバー受動整列装置の構成を示す
図である。
【図２】整列用プラットホームの好適な一実施例による
平面図、正面図及び側面図である。
【図３】光ファイバーアレイブロックの好適な一実施例
による平面図、正面図及び側面図である。
【図４】光導波路素子チップの好適な一実施例による平
面図、正面図及び側面図である。
【符号の説明】
１００ 光導波路素子チップ １１０ 光導波路 １２０ 整列用案内具 ２００ 整列用プラットホーム ２１０ 整列用案内柱 ２２０ 整列用案内レール ３００ 光ファイバーアレイブロック ３１０ 光ファイバー ３２０ 整列用案内溝 ３３０ 光学用接着剤、 ３４０ 光ファイバー固定用板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 泰 衡 大韓民国京畿道城南市盆唐区新基洞121番 地常緑マウル宇成アパート315棟1202号

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積光学素子の入出力光導波路に光ファ
    イバーを受動整列する光ファイバー受動整列装置におい
    て、 所定の間隔を以て前記光ファイバーが実装され、前記光
    ファイバーの長手方向に所定の間隔を以て位置した整列
    用案内溝と、前記実装された光ファイバーを基板に固定
    する光ファイバー固定用板とを備えた光ファイバーアレ
    イブロックと、 前記光ファイバーと結合されるよう、前記光ファイバー
    と対応して形成された入出力光導波路アレイを内蔵し、
    整列用案内具を備えた光導波路素子チップと、 前記整列用案内溝が実装されるよう、前記整列用案内溝
    と等間隔を以て形成された第１整列用案内レールと、前
    記整列用案内具と結合されるよう凹凸関係の整列用案内
    柱とを備え、前記光ファイバーアレイブロックの光ファ
    イバー固定用板と接触しないよう前記第１整列用案内レ
    ール間に空きの確保された整列用プラットホームとを含
    むことを特徴とする整列用プラットホームを用いた光フ
    ァイバー受動整列装置。
  2. 【請求項２】 前記整列用案内柱及び第１整列用案内レ
    ールは、 平面上に凸状に形成されることを特徴とする請求項１に
    記載の整列用プラットホームを用いた光ファイバー受動
    整列装置。
  3. 【請求項３】 前記整列用プラットホームは、 シリコン基板上に凸状の前記整列用案内柱及び第１整列
    用案内レールが形成される部分にフォトエッチング方法
    により所定の幅と長さを有するようＳiＯ2若しくはスト
    リップパターンを形成し、ＫＯＨ溶液でウェットエッチ
    ングを行うことにより製作されることを特徴とする請求
    項２に記載の整列用プラットホームを用いた光ファイバ
    ー受動整列装置。
  4. 【請求項４】 断面の形態が三角形または台形の整列用
    案内柱及び第１整列用案内レールを得るために、前記シ
    リコン結晶基板の（１００）面を使用し、非等方性エッ
    チング特性を利用することを特徴とする請求項３に記載
    の整列用プラットホームを用いた光ファイバー受動整列
    装置。
  5. 【請求項５】 前記整列用プラットホームは、 精度良い機械的加工または精密金型を用いたモールディ
    ング法により製作されることを特徴とする請求項１に記
    載の整列用プラットホームを用いた光ファイバー受動整
    列装置。
  6. 【請求項６】 前記光ファイバーアレイブロックは、 ＳｉＯ2あるいはＳi3Ｎ4が薄膜状に形成された（１０
    ０）シリコン基板上にＳｉＯ2あるいはＳｉ3Ｎ4が蒸着
    され、フォトエッチング方法により所定の幅を有するよ
    うＳｉＯ2あるいはＳｉ3Ｎ4をストリップパターン形態
    に除去され、ＫＯＨ溶液でウェットエッチングを行なう
    ことにより製造されたことを特徴とする請求項１に記載
    の整列用プラットホームを用いた光ファイバー受動整列
    装置。
  7. 【請求項７】 前記光ファイバーアレイブロックの整列
    用案内溝は、 Ｖ形溝であることを特徴とする請求項１に記載の整列用
    プラットホームを用いた光ファイバー受動整列装置。
  8. 【請求項８】 前記光ファイバーアレイブロックは、 精度良い機械的加工または精密金型を用いたモールディ
    ング法により製作されたことを特徴とする請求項１に記
    載の整列用プラットホームを用いた光ファイバー受動整
    列装置。
  9. 【請求項９】 前記光導波路素子チップの整列用案内具
    は、 前記整列用案内柱の位置と合致するよう所定の深さを有
    する凹形であることを特徴とする請求項１に記載の整列
    用プラットホームを用いた光ファイバー受動整列装置。
  10. 【請求項１０】 前記光導波路素子チップは、 （a）基板上に形成された下部クラッド層と、 （b）前記クラッド層よりも高い屈折率を有する組成に
    て形成されたコア層に、エッチング方法を利用して作成
    されたチャンネル形態の光導波路と、 （c）上部クラッド層を形成して製作された光導波路素
    子と、 （d）前記光導波路素子上に入出力光導波路アレイから
    一定間隔離れた位置に所定の形態にて製作された整列用
    案内具からなることを特徴とする請求項１に記載の整列
    用プラットホームを用いた光ファイバー受動整列装置。
  11. 【請求項１１】 前記光導波路は、 シリカ光導波路、ポリマー光導波路、ガラス光導波路、
    リチウムニオブ酸塩光導波路のうちいずれか一つである
    ことを特徴とする請求項１０に記載の整列用プラットホ
    ームを用いた光ファイバー受動整列装置。
  12. 【請求項１２】 前記光導波路素子チップの整列用案内
    具は、 精度良い機械的加工により製作されることを特徴とする
    請求項１に記載の整列用プラットホームを用いた光ファ
    イバー受動整列装置。
  13. 【請求項１３】 前記光導波路素子チップ、光ファイバ
    ーアレイブロック及び前記整列用プラットホームの固定
    は、 光学用接着剤または溶接のうちいずれかによりなされた
    ことを特徴とする請求項１に記載の整列用プラットホー
    ムを用いた光ファイバー受動整列装置。
  14. 【請求項１４】 前記光導波路素子チップの他側に結合
    される前記光ファイバーアレイブロックと同様の第２光
    ファイバーアレイブロックをさらに備え、 前記整列用プラットホームは、 前記整列用プラットホームの他側に、前記第２光ファイ
    バーアレイブロックと結合させる第２整列用案内レール
    及び前記第２光ファイバーアレイブロックと結合される
    ときに接触されないようにする前記第２整列用案内レー
    ル間に空きをさらに備えることを特徴とする請求項１に
    記載の整列用プラットホームを用いた光ファイバー受動
    整列装置。
JP10217331A 1997-07-31 1998-07-31 整列用プラットホームを用いた光ファイバーの受動整列装置 Expired - Fee Related JP2918156B2 (ja)

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