JPS61256307A - ３次元光導波路と光フアイバとの結合方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 基板」二に形成された３次元光導波路の端面と光ファイ
バの端面とを対向させ、これらの端面間に光学用紫外線
硬化樹脂を充填し、光結合効率が最大になるように３次
元光導波路と光ファイバとの位置関係を調整し、上記樹
脂に紫外線を照射することにより樹脂を硬化させる。３
次元光導波路と光ファイバとの結合方法。

［技術分野］ この発明は基板に形成された３次元光導波路と光ファイ
バとを光結合させる方法に関する。

［従来技術］ 基板に形成された３次元光導波路を利用した各種の光機
能ディバイスが開発されつつある。一方。

光ファイバ・センサ、光フアイバ通信など光フアイバ応
用技術も進展している。光ファイバを通して送られてき
た光信号を基板上に形成された光機能ディバイスによっ
て処理する場合、または逆に基板から出力される光を光
ファイバにより伝送する場合には、基板上の３次元光導
波路と光ファイバとを光結合させることが不可欠である
。

基板上の３次元光導波路と光ファイバとの接続において
従来はレンズボンド光学接着剤が用いられていた。すな
わち、相互に光結合させるべき３次元光導波路の端面と
光ファイバの端面とを対向させ、これらの間で光結合効
率が最大となるように光軸調整を行ない１両端面間に光
学接着剤を充填し、自然乾燥させるというやり方である
。

この光学接着剤が完全に硬化するまでには数時間から数
日間が必要である。

一方、基板に形成された３次元光導波路の１１１゜深さ
ともに数μｍ程度であり、これに接続される光ファイバ
のコア径も数μｍ程度である。したがって、３次元光導
波路と光ファイバとの光軸合せはサブミクロン・オーダ
の精度か必要となる。

このように高精度の位置調整か必要であるにもかかイっ
らず光学接着剤が完全硬化するまでに上述のように非常
に長い時間がかかるので１振動その他何らかの原因で光
軸のずれが生じやすく、結合効率が低下するという問題
がある。

〔発明の目的コ この発明は、光結合処理を迅速に行なうことができる３
次元光導波路と光ファイバとの結合方法を提供すること
を目的とする。

［発明の構成、効果コ この発明による結合方法は、相互に光結合させるべき基
板にに形成された３次元光導波路の端面と光ファイバの
端面とを対向させておき、上記３次元光導波路とト記光
ファイバとの間を伝播する光の強度をモニタしなから、
上記３次元光導波路の端面と」−配光ファイバの端面と
の間に光学用紫外線硬化樹脂を充填するとともにＬ記３
次元光導波路と」二配光ファイバの位置合せを行ない、
モニタされている］二配光の強度が最大になったところ
で上記樹脂に紫外線を照射してこれを硬化さけることを
特徴とする。

上記紫外線硬化樹脂は紫外線を照射すると数十秒で硬化
する。したかつて、３次元光導波路と光ファイバとの結
合状態をチェックしなから数十秒という短時間で３次元
光導波路と光コアイノ１とを固定しかつ光結合させるこ
とができるので、光軸ずれによる結合効率の低下を防止
することができる。また、紫外線硬化樹脂の硬化時間が
短いので＝　　３　一 作業時間を大１］に短縮することができる。

［実施例の説明］ 第１図は、光ファイバから基板に形成された３次元光導
波路に入射する光の強度をモニタしなから、光ファイバ
と３次元光導波路とを固定するシステムの全体的な構成
を示している。第２図は。

上記のシステムにおける光ファイバと光導波路との結合
部分を拡大して斜視的に示すものであり。

第３図は結合部分を拡大して示す断面図である。

光ファイバー０の光結合させるべき端部においてその被
覆が除去され心線１１が露出させられている。心線１１
の直径はたとえば１２５μｍ、その内部のコアＩ２の直
径は５μｍである。光ファイバＩＯのこの端部付近は精
密ステージ３に固定されている。

このステージ３は、ｘ、ｙ、ｚ直線方向およびθ８．θ
　回転方向に移動調整可能である。この実施例では２方
向が光軸方向となっている。

基板２０上には金属等を選択熱拡散することにより３次
元光導波路２１が形成されている。たとえば基板２０は
ＬＩＮｂＯ３結晶でありこの表面上に形成された３００
人の厚さのＴｌ光導波路パターンを熱拡散することによ
り、ｌ１１５μｍ、深さ４μｍの３次元光導波路２１が
形成される。光ファイバ１０の心線１１とくにコア１２
と基板２０の３次元光導波路２１とが光結合される。基
板２０はその３次元光導波路２１の結合端面が光ファイ
バ１０の結合端面とわずかの間隙をおいて対面するよう
に配置されかつ固定されている。

光結合作業にさいして光ファイノ刈Ｏから３次元光導波
路２１に結合する光の強度をモニタするために、光ファ
イバ１０の上記の端部とは反対側の端部にレンズ２を介
してレーザ光源１から出射するレーザ光が導入される。

光ファイバ１０から基板２０」−の光導波路２１に導入
されかつこの先導波路２１から出射する光を集光するよ
うにレンズ４が配置され、このレンズ４の焦点面上に光
電変換素子５が設けられている。光電変換素子５の出力
は電圧計６によって測定されＣＰＵ７に入力する。光フ
ァイバ１０と３次元光導波路２１との結合端面の近傍に
は紫外光光源９たとえば中圧水銀灯が配置されている。

ステージ３を移動駆動するステージ・コントローラ８の
制御と紫外光光源９のオン、オフ制御とはＣＰＵ７によ
って行なわれる。ＣＰＵ７によるステージ・コントロー
ラ８の制御によって電圧計６から入力する電圧が最大と
なるようにステージ３の３方向および２角度が調整され
る。

光ファイバ１０と３次元光導波路２１との接続は次のよ
うにして行なわれる。

光ファイバ１０の結合端面と光導波路２１の結合端面と
が対面した状態で、光ファイバＩＯから光導波路２１に
入射する光の強度が最大となるように、すなわち電圧計
６の出力が最大となるように精密ステージ３が制御され
、これに固定された光ファイバ１０の光軸方向（Ｚ方向
）、これに垂直な方向（Ｘ、Ｙ方向）およびあおり角（
θ　、θ　）がｙ 順次調整される。

この後、光ファイバＩＯの端面と光導波路２１の端面と
の間の間隙に光学用紫外線硬化樹脂３０が流し込まれる
。

再びステージ３の制御によって電圧計６の出力か最大と
なるように光軸合せが行なわれ、光導波路２１からの出
射光強度が最大となったときに、光源９が点灯され、樹
脂３０に紫外光が照射される。

数十秒間の紫外光照射で樹脂３０は硬化する。

光ファイバ１０と光導波路２Ｉとの光軸合せは樹脂を充
填した後にのみ行なってもよい。

光導波路２１の屈折率をｎｌ、光ファイバＩＯのコア１
２の屈折率を０２としたとき、硬化後の樹脂３０の屈折
率が（ｎｌ・ｎ２）　　　となるような樹脂を使用する
ことにより、この結合部におけるフレネル損（フレネル
反射による損失）を最小にすることができる。

３次元光導波路から出射される光を光ファイバに結合さ
せる場合にも、上述のやり方でこれを行なうことができ
る。

基板上の３次元光導波路の両端に光ファイバを結合させ
る場合には、まず先導波路の一端に光ファイバを上述の
やり方で接続固定し、その後同様にして光導波路の他端
に光ファイバを接続固定すればよい。

第４図は基板２０の光導波路２１の両端に光ファイバを
結合させた状態を示している。他方の光ファイバ、その
心線およびコアがそれぞれＩＯＡ　、　ＩＩＡ。

１２Ａで表わされ、光結合用の紫外線硬化樹脂が３ＯＡ
で示されている。

上述のやり方により基板２０の光導波路２１の両端に光
ファイバ１０．ＩＯＡを結合させたのち、さらにその周
囲全体を覆うように紫外線硬化樹脂３１．３ＬＡが付け
られ、紫外線照射によって硬化させられている。これら
の樹脂３１．３１Ａによって光ファイバ１ｏと基板２０
との固定強度が高められている。

【図面の簡単な説明】

第１図は光導波路と光ファイバとを結合させるために用
いるシステムの構成図、第４図は先導波路と光ファイバ
との結合部分の拡大斜視図、第３図は光導波路と光ファ
イバとの結合部分の拡大断面図、第４図は基板の両端に
２つの光ファイバを結合させた状態の断面図である。 １・・・レーザ光源、　　２．４・・・レンズ。 ３・・・精密ステージ、５・・・光電変換素子７・・Ｃ
ＰＵ、　　　　　８・・・ステージ・コントローラ。 ９・・・紫外光光源、　　１０．ＩＯＡ・・・光ファイ
バ。 １１、ｌＩＡ・・・光ファイバの心線。 １２．１２＾・・・光ファイバのコア。 ２０・・・基板、２１・・・３次元光導波路。 ３０．３ＯＡ・・・紫外線硬化樹脂。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 相互に光結合させるべき基板上に形成された３次元光導
   波路の端面と光ファイバの端面とを対向させておき、 上記３次元光導波路と上記光ファイバとの間を伝播する
   光の強度をモニタしながら、 上記３次元光導波路の端面と上記光ファイバの端面との
   間に光学用紫外線硬化樹脂を充填し、モニタされている
   上記光の強度が最大になったところで上記樹脂に紫外線
   を照射してこれを硬化させる、 ３次元光導波路と光ファイバとの結合方法。