JPS63163308A

JPS63163308A - 光素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPS63163308A
Application number: JP30801086A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hayakawa; 早川　弘一; Hisaharu Yanagawa; 柳川　久治; Mikio Kokayu; 小粥　幹夫
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1986-12-25
Filing date: 1986-12-25
Publication date: 1988-07-06

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】（産業上の利用分野）本発明は、例えば光分岐器、光合波分波器として光通信
に用いられる光素子及びその製造方法に関する。

（従来の技術）従来、光合波分波器として、例えば第８図に示したよう
な干渉膜フィルタ方式ファイバ型のものが知られている
０図において、第１及び第２の光ファイバ１．２の各端
面１ａ、２ａは夫々斜め研磨され、この端面１ａ、２ａ
の何れか一方に干渉膜フィルタ４が蒸着・形成された後
、両端面１ａ、２ａが突き合わせ接合されている。そし
て、接合面近傍の光ファイバ１，２の側面１ｂ、２ｂは
平滑に仕上げられ、この平滑面２ｂ（ｌｂ）に端面が斜
め研磨された第３の光ファイバ３が、そのコア３ｃの光
軸が前記干渉膜フィルタ４にて全反射したとき第２の光
ファイバのコア２Ｃの光軸と整合するように配設されて
いる。

干渉膜フィルタ４を透過する波長λ１を有する光信号が
第２の光ファイバ２に入射されると、この光信号は干渉
膜フィルタ４を透過して第１の光ファイバ１に伝播し、
干渉膜フィルタ４で反射する波長λ２を有する光信号は
干渉膜フィルタ４で反射して第３の光ファイバ３に伝播
される。かくして第２の光ファイバ２に入射した波長λ
１とλ２の光信号は干渉膜フィルタ４により夫々第１及
び第３の光ファイバ１，３に分波される。一方、第１の
光ファイバ１に入射した波長λ１の光信号は干渉膜フィ
ルタ４を透過し、第３の光ファイバ３に入射した波長λ
２の光信号は干渉膜フィルタ４で反射して夫々第２の光
ファイバ２に伝播され、合波される。

（発明が解決しようとする問題点）かかる従来の光合波分波器は、光ファイバの側面研磨が
必要であり、しかも、光損失を最小限に抑えるためには
高精度の研磨が要求されるので、製造工程が複雑になる
。さらに、第３の光ファイバのコア３Ｃの光軸を干渉膜
フィルタ４を介して第２の光ファイバ２のコア２Ｃの光
軸に整合させて第３の光ファイバ３を第１及び第２の光
ファイバの側面２ｂ（ｌｂ）に接合する際には、光軸調
整のために第３の光ファイバ３を側面２ｂ（ｌｂ）に沿
って移動させなければならず、この先軸調整は非常に煩
雑である。

本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたも
ので、光損失が少なく、光軸調整の簡単な分岐膜方式フ
ァイバ型光合波分波器及び光分岐器としての光素子と、
光ファイバの側面研磨を必要とせずに簡単な工程により
この光素子を製造する方法を提供することを目的とする
。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、第１の本発明によれは、端
面が夫々斜め研磨された第１、第２及び第３の光ファイ
バからなる光素子であって、少なくとも第１の光ファイ
バの先端部にはクラッド層が該先端部以外の部分のクラ
ッド層よりも薄くされた細径部が形成されており、前記
第１及び第２の光ファイバの先端部端面ば分岐膜を介し
て互いに突き合わせ接合されており、前記第３の光ファ
イバの先端部端面は、該第３の光ファイバのコアの光軸
が前記分岐膜にて全反射したとき前記第１の光ファイバ
のコアの光軸と実質的に整合するように、前記第１の光
ファイバの先端部側面に突き合わせ接合された構成とし
たものである。

そして、かかる第１の本発明の光素子を製造するために
、第２の本発明によれは、第１、第２及び第３の光ファ
イバのうち、少なくとも第１の光ファイバの先端部のク
ラッド層をフッ酸エツチングにより除去して前記先端部
以外の部分のクラッド層よりも薄いクラッド層を有する
先端細径部を形成し、各光ファイバの端面を斜め研磨し
、ガイド溝が形成された基板上に前記各光ファイバを載
置した後、先ず、前記第１及び第２の光ファイバの先端
部端面を分岐膜を介して突き合わせ接合し、前記第３の
光ファイバの先端部端面を、該第３の光ファイバのコア
の光軸が前記分岐膜にて全反射したとき前記第１の光フ
ァイバのコアの光軸と実質的に整合するように、前記第
１の光ファイバの先端細径部側面に突き合わせ接合する
こととしたものであり、さらに、第３の本発明によれは
、第１１第２及び第３の光ファイバのうち、少なくとも
第１の光ファイバの先端端面に該光ファイバよりも薄い
クラッド層を有する細径光ファイバの一側端面を融着・
接続して先端細径部を形成し、前記各光ファイバの先端
端面を斜め研磨し、ガイド溝が形成された基板上に前記
各光ファイバを！３！置した後、先ず、前記第１及び第
２の光ファイバの先端部端面を分岐膜を介して突き合わ
せ接合し、前記第３の光ファイバの先端部を、該第３の
光ファイバのコアの光軸が前記分岐膜にて全反射したと
き前記第１の光ファイバのコアの光軸と実質的に整合す
るように、前記第１の光ファイバの先端部側面に突き合
わせ接合することとしたものである。

（作用）第１、第２及び第３の光ファイバのうち、少なくとも第
１の光ファイバの先端細径部は、クラッド層が極めて薄
くなっているため、第１及び第３の光フアイバ間におけ
るギャップ長が短くなり、全体としての結合損失が小さ
くなる。また、この光ファイバの先端細径部は先端部の
クラッド層をエツチングする、もしくは、先端部に細径
光ファイバを接合することにより容易に形成されるので
、側面研磨などの手間を必要としない。

（実施例）以下、本発明の実施例として干渉膜フィルタを用いた光
合波分波器について添付図面に基づいて詳述する。

第１図及び第２図は第１の本発明の第１の実施例を示し
、第１．第２、第３の光ファイバ１０．２０．３０は軸
心にコア１１．２１．３１を、その周りにクラッド層１
２．２２．３２を夫々有している。さらに、各光ファイ
バ１０，２０．３０の先端部には細径部１０ａ、２０ａ
、３０ａが夫々形成されている。このように、第１の光
ファイバだけではなく、第２及び第３の光ファイバの先
端にも第１の光ファイバと同様な細径部を形成すると、
これら各光ファイバの先端端面を接合する際の作業性が
向上する。

これら各先端細径部１０ａ、２０ａ、３０ａにおいては
、クラッド層１２．２２．３２が該先端線径部以外の部
分に比べて非常に薄く形成されている。光ファイバ１０
及び２０の先端細径部１０ａ、２０ａの端面１０ｂ、２
０ｂは夫々所定の角度をもって斜め研磨され、この端面
１０ｂ、２０ｂのいずれか一方、例えば端面１０ｂに干
渉膜フィルタ４０が蒸着されている。そして、端面１０
ｂと２０ｂとを光ファイバ１０のコア１１の光軸と光フ
ァイバ２０のコア２１の光軸とが略−直線上に整合する
ように互いに突き合わせ接合されている。

一方、第３の光ファイバ３０の先端細径部３０ａの端面
３０ｂも所定の角度をもって斜め研磨され、当該光ファ
イバ３０のコア３１の光軸が前記干渉膜フィルタ４０に
て全反射したときに前記第１の光ファイバ１０のコア１
１の光軸と整合するように当該光ファイバ１０の先端細
径部１０ａ側面に突き合わせ接合されている。

干渉膜フィルタ４０は波長λｌの光を透過させ、波長λ
２の光を反射させる特性を有し、第１の光ファイバ１０
に入射した波長λ１の光信号は干渉膜フィルタ４０を透
過して第２の光ファイバ２０に、波長λ２の光信号は干
渉膜フィルタ４０で反射して第３の光ファイバ３０に夫
々分波・伝播される。

一方、第２の光ファイバ２０に波長λｌの光信号が入射
すれは、この光信号は干渉膜フィルタ４０を透過して第
１の光ファイバ１０に伝播し、また、第３の光ファイバ
３０に入射した波長λ２の光信号は干渉膜フィルタ４０
を反射して第１の光ファイバ１０に伝播され、前記波長
λ１の光信号と合波される。

かかる構成の光素子は、第１の光ファイバ１０と第３の
光ファイバ３０との接合部において、第１の光ファイバ
１０の先端細径部１０ａのクラッド層１２が極めて薄く
されているので、光ファイバ１０と光ファイバ３０との
実質的なギャップ長、具体的には光ファイバｌＯのコア
１１と光ファイバ３０のコア３１との間の距離が短くな
り、当該ギャップ長に起因する接続時の光損失を低減す
ることができる。

上述した第１の実施例において、第１、第２、第３の光
ファイバとして、ファイバ径１２５μｍ、コア径１０μ
ｍのシングルモードの光ファイバを使用し、各光ファイ
バの先端部に約５鶴のファイバ長に亘ってファイバ径６
０μｍの細径部を形成したところ、第１の光ファイバｌ
Ｏから干渉膜フィルタ４０を通って第３の光ファイバ３
０に至る間の過剰挿入損失は０．９６〜１．１４ｄＢで
あった。

一方、比較のために、先端に細径部を形成しなかった点
を除いては、上記と同様にして各光ファイバを接合して
光合波分波器を製造したところ、過剰挿入損失は２．３
２〜２．４７ｄＢであった。

第３図は上記第１の本発明の第２の実施例を示したもの
で、第１図と同一の構成要素には同一の符号を付して示
しである。この実施例においては、第１及び第２の光フ
ァイバ１０．２０間に前述したように波長λ１の光信号
を透過させ波長λ２の光信号を反射する干渉膜フィルタ
４０を介在させるとともに、第１、第３の光ファイバ１
０．３０間に波長λ１の光信号を反射し、波長λ２の光
信号を透過させる干渉膜フィルタ５０を介在させた構成
である。このように干渉膜フィルタ５０を付設すること
により、漏話量を大幅に減少させることができる。

上記第１及び第２の実施例に係る光素子は第２の本発明
の製造方法により製造される。すなわち、第２の本発明
の製造方法は第１乃至第３の光ファイバの先端部周囲を
フッ酸によりエツチング除去する工程を骨子とするもの
である。このエツチング液程は光ファイバをフッ酸より
なるエツチング液に浸漬してクラッド層を除去すること
により容易に実施され、クラッド層の除去量はエツチン
グ液の濃度と浸漬時間とにより適宜制御される。また、
この工程において、第１乃至第３の光ファイバを同時に
浸漬することにより各光ファイバの先端細径部の外径を
略等しくすることが可能となる。

以下、このようにして得られた先端細径部を有する各光
ファイバを常法により接合して前述したような構成の光
素子を完成する。

第４図は第１の本発明に係る光素子の第３の実施例を示
す、この実施例においては、第１乃至第３の光ファイバ
６０．７０，８０の一端面６０ａ１７０ａ、８０ａには
、細径光ファイバ６０’、７０’　、８０°の各一端面
が夫々接合されて細径部を構成している。各細径光ファ
イバ６０’　、７０°、８０゜のコア６１’　、７１’
　、８１’　　は光ファイバ６０゜７０．８０のコア６
１，７１．８１と同径であり、各細径光ファイバ６０’
　、７０’　、８０’　のクラッド１１１６２°、７２
°、８２゛　は光ファイバ６０゜７０．８０のクラッド
層６２．７２．８２より薄くされている。そして、これ
ら各細径光ファイバ６０’、７０°、８０°の他端面は
所定の角度に斜め研磨され、上記第１及び第２の実施例
で述べたと同様に細径光ファイバ６０゛の端面６０′ａ
と細径光ファイバ７０°の端面７０゛ａとは干渉膜フィ
ルタ４０を介して突き合わせ接合され、細径光ファイバ
８０゛の端面８０”ａは細径光ファイバ６０°の先端部
側面に突き合わせ接合されている。なお、これらの位置
関係は第１図に示した各光ファイバの先端細径部の位置
関係と同様であるので、詳しい説明は省略する。さらに
、この光素子において、細径光ファ゛イバ６０゛と８０
゛との間に第２図に示したような干渉膜フィルタ５０を
介在させてもよく、その場合も上記と同様に漏話量を減
少させることができる。

このような光素子において、第１及び第３の光フアイバ
間の実質的なギャップ長が短くなるため、当該ギャップ
長に起因する接続損失が減少する。

上記第３の実施例に係る光素子は第３の本発明の製造方
法により製造される。すなわち、第３の本発明の製造方
法は第１乃至第３の光ファイバの先端部端面に夫々適当
な長さの細径光ファイバを融着・接続する工程を骨子と
するものである。この製造方法において、同一のロンド
から切り出した細径光ファイバを用いることによって、
各光ファイバに外径の等しい先端細径部を構成すること
が可能となる。

第５図乃至第７図は本発明に係る各光ファイバを接合す
る時に使用されるＶ溝深による接合治具９０．９０’を
示し、第５図において、基板９０表面の左縁端及び右縁
端から中心に向かって第１及び第２の光ファイバ１０　
（６０）、２０　（７０）をセットするためのＶ溝９１
．９．１’が夫々所定長刻設されており、これらのＶ　
１９１と９１’との間を、第１及び第２の光ファイバの
先端細径部１０ａ（６０°）、２０ａ（７０’）に対応
するＶ溝９１”が接続している。そして、Ｖ溝９１”の
略中央部から分岐して左斜め上方に所定の角度で延びる
、第３の光フアイバ先端細径部３０ａ　（８０°）セッ
ト用Ｖ溝９２゛及び該Ｖ溝９２“と連続して基板９０の
下縁端まで延びるＶ溝９２が夫々刻設されている。

上記の治具を使用して第１乃至第４図の実施例の光ファ
イバを接合する場合、まず、第１の光ファイバ１０（６
０）をＶ溝９１及び９１″にセントしてその位置決めを
し、次いで、第２及び第３の光ファイバ２０　（７０）
、３０　（８０）を夫々第１の光ファイバ１０（６０）
の端面及び側面に突き合わせてＶ溝９１’及び９１”、
■溝９２及び９２゛に夫々セットする。しかるのち、各
光ファイバを図示しない押さえ板で上から押さえつけて
、各光ファイバを必要に応じて前進、後退、又は回転さ
せることにより軸合わせを行ったのち、屈折率整合剤を
兼ねた接着剤によりこれらの光ファイバを接合・固定す
る。なお、この時第１乃至第３の光ファイバの先端細径
部の径が同じであるため、上記Ｖ溝９１’、９１”の溝
深さを等しくすることができ、その結果、上述した軸合
わせ作業が簡単になる。

第７図に示した接合治具９０’は第５図に示した治具に
おいてＶ溝９２″を治具９０の下縁端まで延出形成した
ものであり、ｖ４の切削加工という点からみて第４図に
示したものより、製造歩留まりが優れている。なお、こ
れらの治具９０．９０°により光ファイバを接合・固定
したのち、これらの治具９０をそのまま基板として使用
し、基板上に形成された光素子として完成することもで
きる。

以上の実施例では干渉膜フィルタを用いた光合波分波器
について説明したが、本発明はこれに限るものではなく
、上述の干渉膜フィルタに代えてハーフミラ−等の反射
鏡を用いれば光分岐器を製造することができる。

（発明の効果）以上説明したように第１の本発明によれは、端面が夫々
斜め研磨された第１、第２及び第３の光ファイバからな
る光素子であって、少なくとも第１の光ファイバの先端
部にはクラッド層が該先端部以外の部分のクラッド層よ
りも薄くされた細径部が形成されており、前記第１及び
第２の光ファイバの先端部端面ば分岐膜を介して互いに
突き合わせ接合されており、前記第３の光ファイバの先
端部端面は、該第３の光ファイバのコアの光軸が前記分
岐膜にて全反射したとき前記第１の光ファイバのコアの
光軸と実質的に整合するように、前記第１の光ファイバ
の先端部側面に突き合わせ接合されていることとしたの
で、特に第１及び第３の光フアイバ間のギャップ長に起
因する接続時の光…失が大幅に減少する。

また、第２の本発明の製造方法によれは、第１、第２及
び第３の光ファイバのうち、少なくとも第１の光ファイ
バの先端部のクラッド層をフッ酸エツチングにより除去
して前記先端部以外の部分のクラッド層よりも薄いクラ
ッド層を有する先端細径部を形成し、各光ファイバの端
面を斜め研磨し、ガイド溝が形成された基板上に前記各
光ファイバを載置した後、先ず、前記第１及び第２の光
ファイバの先端部端面を分岐膜を介して突き合わせ接合
し、前記第３の光ファイバの先端部端面を、該第３の光
ファイバのコアの光軸が前記分岐膜にて全反射したとき
前記第１の光ファイバのコアの光軸と実質的に整合する
ように、前記第１の光ファイバの先端細径部側面に突き
合わせ接合することとしたので、従来のような光ファイ
バの側面研磨を必要とすることなく、簡単な工程で上記
第１の本発明の光素子を製造することができる。

更に、第３の本発明によれは、第１．第２及び第３の光
ファイバのうち、少なくとも第１の光ファイバの先端端
面に該光ファイバよりも薄いクラッド層を有する細径光
ファイバの一例端面を融着・接続して先端細径部を形成
し、前記各光ファイバの先端端面を斜め研磨し、ガイド
溝が形成された基板上に前記各光ファイバを載置した後
、先ず、前記第１及び第２の光ファイバの先端部端面を
分岐膜を介して突き合わせ接合し、前記第３の光ファイ
バの先端部を、該第３の光ファイバのコアの光軸が前記
分岐膜にて全反射したとき前記第１の光ファイバのコア
の光軸と実質的に整合するように、前記第１の光ファイ
バの先端部側面に突き合わせ接合することとしたので、
上記第２の本発明と同様に従来のような光ファイバの側
面研磨を必要とすることなく、簡単な工程で上記第１の
本発明の光素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図はいずれも第１の本発明の光素子の実
施例を示し、第１図は第１の実施例の光合波分波器の平
面断面図、第２図は第１図のｎ−■線による断面図、第
３図は第２の実施例の光合波分波器の平面断面図、第４
図は第３の実施例の光合波分波器の平面断面図、第５図
乃至第７図は本発明の光合波分波器の光ファイバを接合
するためのＶ？ｍ法による接合治具を示し、第５図及び
第７図はそれらの平面図、第６図は第５図の側面断面図
、第８図（ａ）は従来の光合波分波器の平面断面図、第
８図（ｂ）は同じく側面断面図である。１０．６０・・・第１の光ファイバ、６０゛　・・・細
径光ファイバ、１０　ｂ、　６０’　　ａ−・・端面、
ＩＬ６１．６１’　・・・コア、１２．６２．６２°・
・・クラッド層、２０．７０・・・第２の光ファイバ、
７０゛・・・細径光ファイバ、２０　ｂ、　７０’　　
ａ−・端面、２１．７１．７１′　・・・コア、２２．
７２．７２゛・・・クラッド層、３０．８０・・・第１
の光ファイバ、８０゛・・・細径光ファイバ、３０ｂ、
８０°　ａ　＝−・端面、３１．８１．８１゛　・・・
コア、３２．８２，８２°・・・クラッド層、４０．５
０・・・干渉膜フィルタ、９０．９０゛・・・接合治具
、９Ｌ　９１’　、９１″、９２．９２゛・・・Ｖ？ｌ
ｊ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）端面が夫々斜め研磨された第１、第２及び第３の
光ファイバからなる光素子であって、少なくとも第１の
光ファイバの先端部には、クラッド層が該先端部以外の
部分のクラッド層よりも薄くされた細径部が形成されて
おり、前記第１及び第２の光ファイバの先端部端面は分
岐膜を介して互いに突き合わせ接合されており、前記第
３の光ファイバの先端部端面は、該第３の光ファイバの
コアの光軸が前記分岐膜にて全反射したとき前記第１の
光ファイバのコアの光軸と実質的に整合するように、前
記第１の光ファイバの先端部側面に突き合わせ接合され
ていることを特徴とする光素子。
（２）前記第１の光ファイバの先端部側面と前記第３の
光ファイバの先端部端面との間に分岐膜が介在されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光素子
。
（３）第１、第２及び第３の光ファイバのうち、少なく
とも第１の光ファイバの先端部のクラッド層をフッ酸エ
ッチングにより除去して前記先端部以外の部分のクラッ
ド層よりも薄いクラッド層を有する先端細径部を形成し
、前記各光ファイバの端面を斜め研磨し、ガイド溝が形
成された基板上に前記各光ファイバを載置した後、先ず
、前記第１及び第２の光ファイバの先端部端面を分岐膜
を介して突き合わせ接合し、前記第３の光ファイバの先
端部端面を、該第３の光ファイバのコアの光軸が前記分
岐膜にて全反射したとき前記第１の光ファイバのコアの
光軸と実質的に整合するように、前記第１の光ファイバ
の先端細径部側面に突き合わせ接合することを特徴とす
る光素子の製造方法。
（４）前記基板には、第１及び第２の光ファイバを載置
する主ガイド溝と、該主ガイド溝上の１点から該主ガイ
ド溝と所定の角度をなして斜めに延び、第３の光ファイ
バを載置するための分岐ガイド溝とが形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光素子の製
造方法。
（５）前記基板には、第１及び第２の光ファイバを載置
する主ガイド溝と、該主ガイド溝上の１点を通って該主
ガイド溝と所定の角度をなして斜めに延び、第３の光フ
ァイバを載置するための分岐ガイド溝とが形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光素子
の製造方法。
（６）第１、第２及び第３の光ファイバのうち、少なく
とも第１の光ファイバの先端端面に該光ファイバよりも
薄いクラッド層を有する細径光ファイバの一側端面を融
着・接続して先端細径部を形成し、前記各光ファイバの
先端端面を斜め研磨し、ガイド溝が形成された基板上に
前記各光ファイバを載置した後、先ず、前記第１及び第
２の光ファイバの先端部端面を分岐膜を介して突き合わ
せ接合し、前記第３の光ファイバの先端部を、該第３の
光ファイバのコアの光軸が前記分岐膜にて全反射したと
き前記第１の光ファイバのコアの光軸と実質的に整合す
るように、前記第１の光ファイバの先端部側面に突き合
わせ接合することを特徴とする光素子の製造方法。
（７）前記基板には、第１及び第２の光ファイバを載置
する主ガイド溝と、該主ガイド溝上の１点から該主ガイ
ド溝と所定の角度をなして斜めに延び、第３の光ファイ
バを載置するための分岐ガイド溝とが形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の光素子の製
造方法。
（８）前記基板には、第１及び第２の光ファイバを載置
する主ガイド溝と、該主ガイド溝上の１点を通って該主
ガイド溝と所定の角度をなして斜めに延び、第３の光フ
ァイバを載置するための分岐ガイド溝とが形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の光素子
の製造方法。