JPS61256309A - ３次元光導波路と光フアイバとの結合装置 - Google Patents
３次元光導波路と光フアイバとの結合装置Info
- Publication number
- JPS61256309A JPS61256309A JP9803185A JP9803185A JPS61256309A JP S61256309 A JPS61256309 A JP S61256309A JP 9803185 A JP9803185 A JP 9803185A JP 9803185 A JP9803185 A JP 9803185A JP S61256309 A JPS61256309 A JP S61256309A
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- JP
- Japan
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- optical
- optical fiber
- optical waveguide
- end surface
- substrate
- Prior art date
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- Pending
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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
Landscapes
- 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】
発明の要約
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コアの端面とが若干の間隙を
あけて対向配置されており、これらの両端面のうち光が
出射される少なくとも一方の端面に第１の光学用紫外線
硬化樹脂を硬化することにより形成されたレンズが設け
られ、上記両端面間およびその周囲に第２の光学用紫外
線硬化樹脂が充填されかつ硬化されることにより基板と
光ファイバとが相互に結合固定されていることを特徴と
する。
波路の端面と光ファイバのコアの端面とが若干の間隙を
あけて対向配置されており、これらの両端面のうち光が
出射される少なくとも一方の端面に第１の光学用紫外線
硬化樹脂を硬化することにより形成されたレンズが設け
られ、上記両端面間およびその周囲に第２の光学用紫外
線硬化樹脂が充填されかつ硬化されることにより基板と
光ファイバとが相互に結合固定されていることを特徴と
する。
［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装置に関する。
バとを光結合させる装置に関する。
［従来技術］
基板上に形成された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。
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次元光導波路の端部と
光ファイバの端部とを対向させ、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２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
。
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次元光導波路の端部と
光ファイバの端部とを対向させ、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２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
日間か必要である。
日間か必要である。
一方、基板に形成された３次元光導波路の中。
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ザブミクロン・オ
ーダの精度が必要となる。
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ザブミクロン・オ
ーダの精度が必要となる。
このように高精度の位置調整が必要であるにもかかわら
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、振動その他何らかの原因で光軸
のずれが生じやすく、結合効率か低下するという問題が
ある。
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、振動その他何らかの原因で光軸
のずれが生じやすく、結合効率か低下するという問題が
ある。
また、光学接着剤は比較的広い面積にわたって付着する
から３次元光導波路または光ファイバからの出射光の広
がり角が大きくこの点からも高い結合効率が得られない
という問題もある。
から３次元光導波路または光ファイバからの出射光の広
がり角が大きくこの点からも高い結合効率が得られない
という問題もある。
［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と
ともに比較的高い結合効率を得ることのできる３次元光
導波路と光ファイバとの結合装置を提供することを目的
とする。
ともに比較的高い結合効率を得ることのできる３次元光
導波路と光ファイバとの結合装置を提供することを目的
とする。
［発明の構成、効果］
この発明による結合装置は、相斤に光結合させるべき基
板」−に形成された３次元光導波路の端部と光ファイバ
のコアの端部とが若干の間隙をあけて対向配置されてお
り１ これらの両端部のうち光が出射される少なくとも
一方の端面に第１の光学用紫外線硬化樹脂を硬化するこ
とにより形成されたレンズが設けられ、上記両端面間お
よびその周囲に第２の光学用紫外線硬化樹脂が充填され
かつ硬化されることにより基板と光ファイバとが相互に
結合固定されていることを特徴とする。
板」−に形成された３次元光導波路の端部と光ファイバ
のコアの端部とが若干の間隙をあけて対向配置されてお
り１ これらの両端部のうち光が出射される少なくとも
一方の端面に第１の光学用紫外線硬化樹脂を硬化するこ
とにより形成されたレンズが設けられ、上記両端面間お
よびその周囲に第２の光学用紫外線硬化樹脂が充填され
かつ硬化されることにより基板と光ファイバとが相互に
結合固定されていることを特徴とする。
光ファイバから光を出射させ３次元光導波路にこの光を
入射させる場合には、光ファイバのコアの端面に」二記
レンズが作製される。逆に３次元光導波路から光を出射
させ光ファイバに入射させる場合には３次元光導波路の
結合端面にレンズを作製する。もちろん、光ファイバの
コア端面および３次元光導波路の結合端面の両方にレン
ズを設けてもよい。このレンズはもちろん集光レンズで
ある。レンズの焦点距離は光ファイバと基板との間の距
離に応じて定められる。
入射させる場合には、光ファイバのコアの端面に」二記
レンズが作製される。逆に３次元光導波路から光を出射
させ光ファイバに入射させる場合には３次元光導波路の
結合端面にレンズを作製する。もちろん、光ファイバの
コア端面および３次元光導波路の結合端面の両方にレン
ズを設けてもよい。このレンズはもちろん集光レンズで
ある。レンズの焦点距離は光ファイバと基板との間の距
離に応じて定められる。
第２の紫外線硬化樹脂の硬化したときの屈折率はレンズ
となる第１の紫外線硬化樹脂の硬化したときのそれより
も低いことが好ましい。
となる第１の紫外線硬化樹脂の硬化したときのそれより
も低いことが好ましい。
この発明によると、光結合させるべき２端面の少なくと
も出射側端面にレンズが形成されているので、出射光は
このレンズによって集光され、広がることがないので光
軸合せがやりやすくなるとともに結合効率を高めること
ができる。レンズは紫外線硬化樹脂によって形成されこ
の樹脂は紫外線の照射によって数十秒という短い時間で
硬化するのでレンズ作製作業が容易となる。光ファイバ
と基板との間に充填される第２の紫外線硬化樹脂もまた
紫外線を照射すると数十秒で硬化する。したがって、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
がら数十秒という短時間で３次元光導波路と光ファイバ
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作業時間を大巾
に短縮することができる。
も出射側端面にレンズが形成されているので、出射光は
このレンズによって集光され、広がることがないので光
軸合せがやりやすくなるとともに結合効率を高めること
ができる。レンズは紫外線硬化樹脂によって形成されこ
の樹脂は紫外線の照射によって数十秒という短い時間で
硬化するのでレンズ作製作業が容易となる。光ファイバ
と基板との間に充填される第２の紫外線硬化樹脂もまた
紫外線を照射すると数十秒で硬化する。したがって、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
がら数十秒という短時間で３次元光導波路と光ファイバ
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作業時間を大巾
に短縮することができる。
［実施例の説明］
第１図において、光ファイバ１０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。さらに心線１１からコア１２が数μｍの長さた
け突出するように心線１１のコア１２以外の部分がエツ
チングされている。心線１１の直径はたとえば１２５μ
ｍ、コアの直径は５μｍである。
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。さらに心線１１からコア１２が数μｍの長さた
け突出するように心線１１のコア１２以外の部分がエツ
チングされている。心線１１の直径はたとえば１２５μ
ｍ、コアの直径は５μｍである。
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Ｔｊ光導波路パターンを熱拡散するこ
とにより、巾５μｍ、深さ４μｍの３次元光Ｊ４波路２
１か形成されている。
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Ｔｊ光導波路パターンを熱拡散するこ
とにより、巾５μｍ、深さ４μｍの３次元光Ｊ４波路２
１か形成されている。
光ファイバ１０のコア１２の端面と３次元光導波路２１
の端面とが適当な間隔をあけて対向配置されている。光
ファイバ１０のコア１２の端部に、光学用紫外線硬化樹
脂が硬化することにより形成された凸レンズ３０が設け
られている。コア１２．凸レンズ３０および３次元光導
波路２１の端面を覆うように光ファイバ１０の端部と基
板２０の端部との間に光学用紫外線硬化樹脂３１が充填
されかつ硬化させられている。樹脂３１の屈折率Ｎａは
凸レンズ３０の屈折率ＮＯよりも低い。樹脂３１により
光ファイバ１０と基板２０との光結合か達成されている
。
の端面とが適当な間隔をあけて対向配置されている。光
ファイバ１０のコア１２の端部に、光学用紫外線硬化樹
脂が硬化することにより形成された凸レンズ３０が設け
られている。コア１２．凸レンズ３０および３次元光導
波路２１の端面を覆うように光ファイバ１０の端部と基
板２０の端部との間に光学用紫外線硬化樹脂３１が充填
されかつ硬化させられている。樹脂３１の屈折率Ｎａは
凸レンズ３０の屈折率ＮＯよりも低い。樹脂３１により
光ファイバ１０と基板２０との光結合か達成されている
。
第２図は光ファイバ１０のコア１２から出射される光を
示すもので、破線で示される光は凸レンズ３０を通して
集光される光であり１凸レンズ３０が無い場合に拡散す
る光が鎖線で示されている。このように、凸レンズ３０
を設けることによりコア１２から出射される光は集光さ
れ、３次元光導波路２１への結合効率が高められる。ま
た、凸レンズ３０の焦点距離を長くすることにより光軸
方向の光ビームの集光角が小さくなり、光軸方向の位置
ずれに対してその許容範囲を大きくすることができる。
示すもので、破線で示される光は凸レンズ３０を通して
集光される光であり１凸レンズ３０が無い場合に拡散す
る光が鎖線で示されている。このように、凸レンズ３０
を設けることによりコア１２から出射される光は集光さ
れ、３次元光導波路２１への結合効率が高められる。ま
た、凸レンズ３０の焦点距離を長くすることにより光軸
方向の光ビームの集光角が小さくなり、光軸方向の位置
ずれに対してその許容範囲を大きくすることができる。
第３図は、光ファイバ１０から基板に形成された３次元
光導波路２】に入射する光の強度をモニタしながら光フ
ァイバ１０のコア１２と３次元光導波路２１とを光結合
させるシステムの全体的な構成を示している。
光導波路２】に入射する光の強度をモニタしながら光フ
ァイバ１０のコア１２と３次元光導波路２１とを光結合
させるシステムの全体的な構成を示している。
光ファイバＩＯの結合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θ 、θ 回転方向に移動調整可ｘ ｙ 能である。この実施例ではＺ方向が光軸方向となってい
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。
されている。このステージ３はｘ、ｙ、ｚ直線方向およ
びθ 、θ 回転方向に移動調整可ｘ ｙ 能である。この実施例ではＺ方向が光軸方向となってい
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バ１０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。
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」二の光導波路２１に導入
されかつこの光導波路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。光電変換索子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。
されかつこの光導波路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。光電変換索子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から人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。
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から人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との接続作業は次
のようにして行なわれる。
のようにして行なわれる。
まず、ステージ３を２方向に移動させて、光ファイバ１
０の端面と基板２０の端面との間の距離を少し広げる。
０の端面と基板２０の端面との間の距離を少し広げる。
そして、針状に鋭った棒の先端に光学用紫外線硬化樹脂
を付着させ、これを光ファイバ１０のコア１２先端に接
触させることにより、コア１２先端に紫外線硬化樹脂を
表面張力を利用して半球状に付着させる。樹脂の粘度と
付着量とを調整することにより所望の焦点距離のレンズ
となる半球状樹脂を（８１着させることが可能であり、
もちろん焦点距離の長いレンズとなるものを付けること
もできる。
を付着させ、これを光ファイバ１０のコア１２先端に接
触させることにより、コア１２先端に紫外線硬化樹脂を
表面張力を利用して半球状に付着させる。樹脂の粘度と
付着量とを調整することにより所望の焦点距離のレンズ
となる半球状樹脂を（８１着させることが可能であり、
もちろん焦点距離の長いレンズとなるものを付けること
もできる。
この後、光源９が点灯され、樹脂に紫外光が照射される
。数十秒間の紫外光照射で樹脂は硬化し。
。数十秒間の紫外光照射で樹脂は硬化し。
これにより凸レンズ３０ができる。
次にステージ３の制御により光ファイバ１０の結合端面
が基板２０の方に近づけられ、レンズ３０と３次元光導
波路２１との間の距離が所望の値付近に設定される。そ
うして、光ファイバｌＯの結合面と光導波路２１の結合
端面とが対面した状態で、光ファイバｌＯ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 ）が順次調整される。
が基板２０の方に近づけられ、レンズ３０と３次元光導
波路２１との間の距離が所望の値付近に設定される。そ
うして、光ファイバｌＯの結合面と光導波路２１の結合
端面とが対面した状態で、光ファイバｌＯ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 ）が順次調整される。
ｘ ｙ
この後、光ファイバ１．０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３１か流し７込ま
れる。
との間の間隙に光学用紫外線硬化樹脂３１か流し７込ま
れる。
再びステージ３の制御によって電圧旧６の出力か最大と
なるように光軸合せか行なわれ、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３１に紫外光か照射される。
なるように光軸合せか行なわれ、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３１に紫外光か照射される。
数十秒間の紫外光照射で樹脂３１は硬化する。
光ファイバ１０と光導波路２１との光軸合せは樹脂３１
を充填したのちにのみ行なってもよい。
を充填したのちにのみ行なってもよい。
また、レンズ３０の形成は光ファイバ１０をステージに
固定する前に行なってもよいし、光ファイバ１０の結合
端面と基板２０の結合端面とを対向させた状態でレンズ
３０を形成する必要は必ずしもない。
固定する前に行なってもよいし、光ファイバ１０の結合
端面と基板２０の結合端面とを対向させた状態でレンズ
３０を形成する必要は必ずしもない。
第４図は、基板２０の光導波路２１から出射する光を光
ファイバ１０に入射させる場合に、基板２０の光導波路
２１の端面に凸レンズ３０が形成された例を示している
。この場合にもに述のやり方とほぼ同じようにして基板
２０と光ファイバＩＯとを光結合させることができる。
ファイバ１０に入射させる場合に、基板２０の光導波路
２１の端面に凸レンズ３０が形成された例を示している
。この場合にもに述のやり方とほぼ同じようにして基板
２０と光ファイバＩＯとを光結合させることができる。
第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２図は光フ
ァイバのコアから出射される光を示す図。 第３図は先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図は基板に凸レンズが形成
された例を示す断面図である。 ９・・・紫外光光源、１０・・・光ファイバ。 １１・・・光ファイバの心線、１２・・光コアイノ（の
コア。 ２０・・・基板、 ２１・・・３次元光導
波路。 ３０・・第１の紫外線硬化樹脂により形成された凸レン
ズ、３１・・・第２の紫外線硬化樹脂。 以」二
ァイバのコアから出射される光を示す図。 第３図は先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図は基板に凸レンズが形成
された例を示す断面図である。 ９・・・紫外光光源、１０・・・光ファイバ。 １１・・・光ファイバの心線、１２・・光コアイノ（の
コア。 ２０・・・基板、 ２１・・・３次元光導
波路。 ３０・・第１の紫外線硬化樹脂により形成された凸レン
ズ、３１・・・第２の紫外線硬化樹脂。 以」二
Claims (1)
- 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コアの端面とが若干の間隙を
あけて対向配置されており、これらの両端面のうち光が
出射される少なくとも一方の端面に第１の光学用紫外線
硬化樹脂を硬化することにより形成されたレンズが設け
られ、上記両端面間およびその周囲に第２の光学用紫外
線硬化樹脂が充填されかつ硬化されることにより基板と
光ファイバとが相互に結合固定されている、３次元光導
波路と光ファイバとの結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9803185A JPS61256309A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | ３次元光導波路と光フアイバとの結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9803185A JPS61256309A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | ３次元光導波路と光フアイバとの結合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256309A true JPS61256309A (ja) | 1986-11-13 |
Family
ID=14208629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9803185A Pending JPS61256309A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | ３次元光導波路と光フアイバとの結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61256309A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996007118A3 (en) * | 1994-08-31 | 1996-07-25 | Litton Systems Inc | System and method for aligning and attaching optical fibers to optical waveguides, and products obtained thereby |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5512774A (en) * | 1978-07-13 | 1980-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacturing method for semiconductor luminescent device |
| JPS55122774A (en) * | 1979-03-15 | 1980-09-20 | Ajinomoto Co Inc | Production of alpha-halogen substituted-gamma-butyrolactones |
| JPS58158620A (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-20 | Hitachi Ltd | 光通信装置およびこれに用いる光フアイバならびに光フアイバの加工方法 |
| JPS5924816A (ja) * | 1982-07-31 | 1984-02-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 光導波路の接続方法 |
-
1985
- 1985-05-10 JP JP9803185A patent/JPS61256309A/ja active Pending
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| US5926594A (en) * | 1994-08-31 | 1999-07-20 | Litton Systems, Inc. | System and method for aligning and attaching optical fibers to optical waveguides, and products obtained thereby |
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