JPS5866906A - 光集積導波路と単一モードオプチカルファイバとを結合する方法 - Google Patents
光集積導波路と単一モードオプチカルファイバとを結合する方法Info
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- JPS5866906A JPS5866906A JP16596782A JP16596782A JPS5866906A JP S5866906 A JPS5866906 A JP S5866906A JP 16596782 A JP16596782 A JP 16596782A JP 16596782 A JP16596782 A JP 16596782A JP S5866906 A JPS5866906 A JP S5866906A
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- coupling
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
、本発明は光集積導波路と単−七−Ｐオプチヵルファイ
バとの間の結合に係る。
バとの間の結合に係る。
この種のファイバは１ギガヘルツ以上の通過帯を備える
信号の伝搬を可能ならしめることから光学電気通信に利
用される。
信号の伝搬を可能ならしめることから光学電気通信に利
用される。
光学電気通信で紘他にも特に光集積構造のモジュレータ
やスイッチ類が利用される。
やスイッチ類が利用される。
この種のモジュレータ及びスイッチ類に用いられる集積
導波路は単一モー「オプチカルファイバで作られる電気
通信ラインＫｉｉ続されその際この接続によって生じる
伝送損は最小限度でなければならない。
導波路は単一モー「オプチカルファイバで作られる電気
通信ラインＫｉｉ続されその際この接続によって生じる
伝送損は最小限度でなければならない。
位置決め誤差を無視し得る種度に抑える。ようにして単
一モードファイバと集積導波路とを結合する方法は例え
ばＨｏＰ、 Ｈ８Ｕ及びＡ、Ｆ、 ＭＩＩ、ＴＯＮによ
ｐ定期刊行誌Ｅｌ＠ｃｔｒｏｎｌｅｓ Ｌ＠ｔｔ＠ｒｓ
１９７６年８月５日発行第１２４Ｆ第１６号誌上で提
案されている。ＴＨＯＭ８ＯＮ Ｃ，８，Ｆ、が１９８
０年１２月２９日付で出願したフランス特許出願第（資
）、 ２７６９３８に記載された、光集積回路の一部を
形成する集積導波路と単一モードオプチカル７アイＡと
の改良形心合せ法はプレート中の直線みぞ内にファイ、
１が収容されていることを特徴としている。この方法で
は、該プレートは第一の基板に当接し、この第一の基板
のそばに第二の基板が相互に平滑面を接し合って並置さ
れ、腋光集積回路が該第二基板に固定され、導波路とフ
ァイバ々の軸線と端面はみそ内のファイバを移動しさら
に第一基板を第二基板に相対させてすべらせることによ
って心合せされ、ファイ／々、プレート及び第−基板紘
一体的に結合され、そして２つの基板は該平滑面を被覆
す２＋粘着性：ｙイルムにより接合され、このフィルム
は心合せ作業の少くとも最終段階のあいだ流体状態で貼
シ付けられる。
一モードファイバと集積導波路とを結合する方法は例え
ばＨｏＰ、 Ｈ８Ｕ及びＡ、Ｆ、 ＭＩＩ、ＴＯＮによ
ｐ定期刊行誌Ｅｌ＠ｃｔｒｏｎｌｅｓ Ｌ＠ｔｔ＠ｒｓ
１９７６年８月５日発行第１２４Ｆ第１６号誌上で提
案されている。ＴＨＯＭ８ＯＮ Ｃ，８，Ｆ、が１９８
０年１２月２９日付で出願したフランス特許出願第（資
）、 ２７６９３８に記載された、光集積回路の一部を
形成する集積導波路と単一モードオプチカル７アイＡと
の改良形心合せ法はプレート中の直線みぞ内にファイ、
１が収容されていることを特徴としている。この方法で
は、該プレートは第一の基板に当接し、この第一の基板
のそばに第二の基板が相互に平滑面を接し合って並置さ
れ、腋光集積回路が該第二基板に固定され、導波路とフ
ァイバ々の軸線と端面はみそ内のファイバを移動しさら
に第一基板を第二基板に相対させてすべらせることによ
って心合せされ、ファイ／々、プレート及び第−基板紘
一体的に結合され、そして２つの基板は該平滑面を被覆
す２＋粘着性：ｙイルムにより接合され、このフィルム
は心合せ作業の少くとも最終段階のあいだ流体状態で貼
シ付けられる。
しかしながら接続の有効率はファイバ及び導波路断１ｊ
Ｋおける光エネルギ分布モ−−がどれだけ良く重なシ合
うかに左右される。
Ｋおける光エネルギ分布モ−−がどれだけ良く重なシ合
うかに左右される。
一方では単一モー「ファイ／電の場合コア半径紘数ミク
四ンでしかなく、その電界は実際上ガクス図形すなわち
円形分布にしたがって分布する。７アイパ軸線からの距
離Ｗ、 （分布変＃！ｌ）も同様に数ミクロンしかなく
、この距離内での電界は軸線上の値の工に降下する。
四ンでしかなく、その電界は実際上ガクス図形すなわち
円形分布にしたがって分布する。７アイパ軸線からの距
離Ｗ、 （分布変＃！ｌ）も同様に数ミクロンしかなく
、この距離内での電界は軸線上の値の工に降下する。
他方では光集積式に実施され側面境界を有する導波路の
電界は実際上横断間の２本の直交軸に沿ってガクス楕円
分布に従う。
電界は実際上横断間の２本の直交軸に沿ってガクス楕円
分布に従う。
方形断面を有する導波路の場合２つの分布変数Ｗ８及び
５すなわち直線軸Ｘ及びｙに沿う距離が存在し、この距
離内での電界状導波路の中心にシける値の−に降下する
。
５すなわち直線軸Ｘ及びｙに沿う距離が存在し、この距
離内での電界状導波路の中心にシける値の−に降下する
。
本発明はＷｏがＰζｊケより大なる時（大抵の場合そう
であるように）、このような分布モーｒをそれらの相互
的な重危シを増すようにして適用することにより結合を
改嵐する方法を提供する。
であるように）、このような分布モーｒをそれらの相互
的な重危シを増すようにして適用することにより結合を
改嵐する方法を提供する。
本発明は光集積導波路と単−七−「オプチカルファイバ
との結合ないし接続方法に係シ、該単一モードファイバ
は分布変数Ｗ０を有する電界の主としてガクス分布を伝
搬し側面境界を有する該光集積導波路は該導波路の横断
藺止で２つの別々の変数Ｗ工及びＷアを有する電界の分
布モー１を伝搬し、該方法社結合断面上でＷｏ及び、〜
ζｊり関の差異を低減するためファイバ及び／又は導波
路の末端部分を処理する予備段階を含むことを％微とす
る。
との結合ないし接続方法に係シ、該単一モードファイバ
は分布変数Ｗ０を有する電界の主としてガクス分布を伝
搬し側面境界を有する該光集積導波路は該導波路の横断
藺止で２つの別々の変数Ｗ工及びＷアを有する電界の分
布モー１を伝搬し、該方法社結合断面上でＷｏ及び、〜
ζｊり関の差異を低減するためファイバ及び／又は導波
路の末端部分を処理する予備段階を含むことを％微とす
る。
この予備処理紘ファイバの末端部分を伸張するというも
のである。実験によればファイノセが充分な時間をかけ
て加熱されるならばドーピング剤が移動（マイグレート
）シて所望の適用を生じることが示されている。
のである。実験によればファイノセが充分な時間をかけ
て加熱されるならばドーピング剤が移動（マイグレート
）シて所望の適用を生じることが示されている。
本発明のその他の特徴及び利点は添付図面に関連して次
の説明から明らかＫされよう。
の説明から明らかＫされよう。
第１図はプレートＬ上に生成された光集積導波路Ｇｔ−
６られす。例えば導波路Ｇはチタニクム拡散法によって
ニオブ酸すチクムの基板り上に生成される。
６られす。例えば導波路Ｇはチタニクム拡散法によって
ニオブ酸すチクムの基板り上に生成される。
導波路Ｇに結合すべき単一モーｒオプチカルファイ／臂
ＦのコアＣは半径ａを持つ。
ＦのコアＣは半径ａを持つ。
導波路Ｇの入力断間における座標をＸ及びｙでとれば、
導波路断面内の電界Ｅｔ（ｘ−ｙ）ａ一般に次の式によ
ってあられすことができる。
導波路断面内の電界Ｅｔ（ｘ−ｙ）ａ一般に次の式によ
ってあられすことができる。
但しＷｘ及びＷｙは導波路の寸法及び屈折率に左右され
る。
る。
単一モード７アイパの中で屈折率が連続的に変化するも
のと突発的な屈折率変動をこうむるものとを区別する仁
とができる。
のと突発的な屈折率変動をこうむるものとを区別する仁
とができる。
突発的に変化する屈折率の場合ｒをファイバ軸線ｚｔで
の距離とし、ｎ（ｒ）を屈折率とすれば、ｒ＞＊ｔｖ場
合 ｎ（ｒ） −ｎ（ｇ）ｒ （’ ａの場合 ｆ
ｌ（ｒ） −ｎ（ｇ）＋Ｉｎ及び Ｉｎ
ｗ＝ ｎ（ａ） −ｎ（ｇ） （２）但しｎ（ｇ
）及びＩｎ＜ａ＞ ｈ外装とコアの屈折率モしてａはコ
ア半径である。Ｉｎは「屈折率飛躍」とも呼ばれる。
の距離とし、ｎ（ｒ）を屈折率とすれば、ｒ＞＊ｔｖ場
合 ｎ（ｒ） −ｎ（ｇ）ｒ （’ ａの場合 ｆ
ｌ（ｒ） −ｎ（ｇ）＋Ｉｎ及び Ｉｎ
ｗ＝ ｎ（ａ） −ｎ（ｇ） （２）但しｎ（ｇ
）及びＩｎ＜ａ＞ ｈ外装とコアの屈折率モしてａはコ
ア半径である。Ｉｎは「屈折率飛躍」とも呼ばれる。
連続炭化の屈折率の場合ｎ（ｒ）は次の式から与えらる
。但しｎ（ｒ）はガヮス分布するものと仮定する。
。但しｎ（ｒ）はガヮス分布するものと仮定する。
ｎ（ｒ）諺ｎ（ｇ）＋ノ鳳・ｘｐ（−ｒ”／ａつ
（３）簡単のためコア中径ａｍであられし両タイ
プのファイバについて屈折率変化をノｎであらゎす。
（３）簡単のためコア中径ａｍであられし両タイ
プのファイバについて屈折率変化をノｎであらゎす。
上記の式（２）及び式（３）に同じ伝搬法則が実際上あ
ては鵞るからである。
ては鵞るからである。
もし屈折率変化が断続的であれば単一１−１ｖであるフ
ァイ／櫂の場合 ｖ （２，４（４） で＆妙ればならない。
ァイ／櫂の場合 ｖ （２，４（４） で＆妙ればならない。
であシ式中のλは波長である。
式（４）に適合する場合にのみ伝搬がおこなわれること
のできる基本モーｒは実際上次の如くである。
のできる基本モーｒは実際上次の如くである。
Ｅ、（ｒ）＝ −ｅｘｐ （−ｒ”／Ｗ、” ）
（６）４Ｗｏ” 但しＥｌ （ｒ ）は電界、Ｗ、はガウス分布の場合一
般に次の式によって与えられる。
（６）４Ｗｏ” 但しＥｌ （ｒ ）は電界、Ｗ、はガウス分布の場合一
般に次の式によって与えられる。
Ｗｏ ＝ａ／ （Ｖ １ ）” （７）
但し ｖＨ式（５）によって与えられる。
但し ｖＨ式（５）によって与えられる。
他方で紘突発的な屈折率変化の場合Ｗ０は次の式によっ
て与えられる。
て与えられる。
ｗ、″ Ｌｎ（Ｖ”）
もしファイバＦの軸線２が導波路Ｇに関し無視し得る程
度の角度誤差を持って適正に心出しされると仮定すれば
、を丸さらに７アイ／？Ｆの端間が導波路入力口と多か
れ少ながれ接触しているものと仮定すれば、ファイバと
導波路との間の結合（ｃｏｕｐＨ■）ｒは次の式によっ
て与えられる。
度の角度誤差を持って適正に心出しされると仮定すれば
、を丸さらに７アイ／？Ｆの端間が導波路入力口と多か
れ少ながれ接触しているものと仮定すれば、ファイバと
導波路との間の結合（ｃｏｕｐＨ■）ｒは次の式によっ
て与えられる。
ｒ ＝ （／／＆ （ｘ ｗｙ）Ｅｔ（ｘ ｍｙ） ｄ
ｘｄｙ）” （８）但し Ｅｚ （ｘ ｍｙ）
及び＆（ｘｔｙ）は集積導波路Ｇ及びファイバＦ内のモ
ーｒの電界の、第１図に示すπ面内で積分をおこなうこ
とにょプ標準化された値である。
ｘｄｙ）” （８）但し Ｅｚ （ｘ ｍｙ）
及び＆（ｘｔｙ）は集積導波路Ｇ及びファイバＦ内のモ
ーｒの電界の、第１図に示すπ面内で積分をおこなうこ
とにょプ標準化された値である。
式（１）、（６）及び（８）は
Ｗｏ−呂可
であると１１ｒが最大値となることをあられす。
第２図はＥｔ（ｉｖｙ）及び＆（１１Ｆ）が最大値の１
Ｋ等しい点に相尚する曲線ＣＧ及びＣＦを略図形で示す
。
Ｋ等しい点に相尚する曲線ＣＧ及びＣＦを略図形で示す
。
この発明では所定のＷ。（１）値を持つ単一モーＰオプ
チカルファイバの末端部分状以下のような新しい端面上
の分布変数Ｗｔ を得るために処理される。
チカルファイバの末端部分状以下のような新しい端面上
の分布変数Ｗｔ を得るために処理される。
一一灰
ある具体例ではファイバ末端におけるＷ０値の増加は末
端部分子の長さり、を普通では１００μｍ以上に伸長す
ることによシ得られる。
端部分子の長さり、を普通では１００μｍ以上に伸長す
ることによシ得られる。
第３図はコア末端 −の半径に関してファイバ末端にお
けるＷユの変化を示す。但し屈折率は式（７）に従うガ
ウス変動をうける。
けるＷユの変化を示す。但し屈折率は式（７）に従うガ
ウス変動をうける。
もう一つの具体例では出力口でのＷｏは加熱によってＷ
に移動しこれがドーピング剤を移動させる。屈折率Ｏ
ガク１分布についてこの作業はプア半径では増加をΔｎ
では減少を生じさせる。
に移動しこれがドーピング剤を移動させる。屈折率Ｏ
ガク１分布についてこの作業はプア半径では増加をΔｎ
では減少を生じさせる。
これら２つの作業はファイバの処理により変数と約９合
うのであるが、式Ｗ０ｘ 戸か弓を得るために集積導波
路に対する処理に切シ換えることができる。例えば一定
幅の導波路の末端部分上でのドーピング剤の移動によっ
であるいは集積導波路の末端部分の幅の段階的修正によ
ってこれをおこなうことができよう。
うのであるが、式Ｗ０ｘ 戸か弓を得るために集積導波
路に対する処理に切シ換えることができる。例えば一定
幅の導波路の末端部分上でのドーピング剤の移動によっ
であるいは集積導波路の末端部分の幅の段階的修正によ
ってこれをおこなうことができよう。
第１図はオプチカルファイバと集積導波路との接合をあ
られす略図、 第２図は蚊導波路とファイバ内の電界分布をあられす説
明図、 第３図は説明のためのブラフである。 Ｌ・・・ プレート、 Ｇ・・・集積導波路、Ｆ・・・
オプチカルファイバ、 Ｃ・・・ コ ア、Ｔ・・・
７アイパ末端部。 代理人井層士今 村 元 ＦＩＧ、３
られす略図、 第２図は蚊導波路とファイバ内の電界分布をあられす説
明図、 第３図は説明のためのブラフである。 Ｌ・・・ プレート、 Ｇ・・・集積導波路、Ｆ・・・
オプチカルファイバ、 Ｃ・・・ コ ア、Ｔ・・・
７アイパ末端部。 代理人井層士今 村 元 ＦＩＧ、３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）光集積導波路と単一モー「オプチカルコアイノと
を結合ないし接続する方法であって、咳単−モードファ
イバは分布変数鶴を有する電界のガクス分布図形に主と
して従って伝搬し、側面境界を有する該光集積導波路は
咳導波路の横断藺上で２つの別々の変数Ｗｘ及びＷｙを
有する電界の分布セードを伝搬し、蚊方法社末端結合断
藺上でＷ・及びＢζｊり関Ｏ差異を低減するためファイ
バ及び／又は導波路の末端部分を処理する予備段階を會
むことを特徴とする光集積導波路と単一モードオプチカ
、ルファイバとを結合ないし接続する方法。 ＜２） 諌予備処理が結合断面内のあらかじめ定めら
れたコア半径ａ を得るためファイバを伸張するという
ものであることを１ｆＩＩ微とする特許請求の範１１ｇ
１項に記載の方法。 （３） 該予備処理がｒ−ピング剤のマイグレーショ
ンを生じさせるため末端部分を加熱するというもので、
その結果コア半径内にあらかじめ定められた修正をおこ
なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 （４）骸結合ｉコア半径、１が胃面内でＷ３ ％てあ〉
、但し叫がファイバの結合断面の分布変数であることを
特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の方
法。 （５） 蚊集積導波路の末端部分が７アイ／々／導波
路分布変数に適合するために加熱されることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8118041A FR2513393A1 (fr) | 1981-09-24 | 1981-09-24 | Procede de couplage entre un guide optique realise en optique integree et une fibre optique monomode |
| FR8118041 | 1981-09-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5866906A true JPS5866906A (ja) | 1983-04-21 |
| JPH0552483B2 JPH0552483B2 (ja) | 1993-08-05 |
Family
ID=9262439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16596782A Granted JPS5866906A (ja) | 1981-09-24 | 1982-09-22 | 光集積導波路と単一モードオプチカルファイバとを結合する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0076187A1 (ja) |
| JP (1) | JPS5866906A (ja) |
| CA (1) | CA1189368A (ja) |
| FR (1) | FR2513393A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8522704D0 (en) * | 1985-09-13 | 1985-10-16 | British Telecomm | Optical waveguide devices |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5226240A (en) * | 1975-08-22 | 1977-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Device for a light wave-guiding path |
| JPS5646205A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-27 | Fujitsu Ltd | Optical fiber coupler and its manufacture |
| JPS57100409A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-22 | Toshiba Corp | Optical coupler |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3819249A (en) * | 1970-10-02 | 1974-06-25 | Licentia Gmbh | Optical coupling arrangement |
| FR2110190B1 (ja) * | 1970-10-02 | 1973-06-29 | Licentia Gmbh | |
| US3802761A (en) * | 1972-12-07 | 1974-04-09 | Us Navy | Optical waveguide edge coupler using graded index profile |
| US3825319A (en) * | 1973-02-26 | 1974-07-23 | Bell Telephone Labor Inc | Butt-joined optical fibers |
| US3864019A (en) * | 1973-11-15 | 1975-02-04 | Bell Telephone Labor Inc | Optical film-fiber coupler |
-
1981
- 1981-09-24 FR FR8118041A patent/FR2513393A1/fr active Granted
-
1982
- 1982-09-14 EP EP82401669A patent/EP0076187A1/fr not_active Withdrawn
- 1982-09-21 CA CA000411890A patent/CA1189368A/en not_active Expired
- 1982-09-22 JP JP16596782A patent/JPS5866906A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5226240A (en) * | 1975-08-22 | 1977-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Device for a light wave-guiding path |
| JPS5646205A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-27 | Fujitsu Ltd | Optical fiber coupler and its manufacture |
| JPS57100409A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-22 | Toshiba Corp | Optical coupler |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0552483B2 (ja) | 1993-08-05 |
| CA1189368A (en) | 1985-06-25 |
| EP0076187A1 (fr) | 1983-04-06 |
| FR2513393B1 (ja) | 1984-04-06 |
| FR2513393A1 (fr) | 1983-03-25 |
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