JPH02116808A - 受動光導波路デバイス - Google Patents
受動光導波路デバイスInfo
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- JPH02116808A JPH02116808A JP1242387A JP24238789A JPH02116808A JP H02116808 A JPH02116808 A JP H02116808A JP 1242387 A JP1242387 A JP 1242387A JP 24238789 A JP24238789 A JP 24238789A JP H02116808 A JPH02116808 A JP H02116808A
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- fiber
- core
- waveguide device
- fibers
- optical waveguide
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- 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
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
-
- 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
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2808—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs
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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
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Optical Communication System (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】
（発明の背景）
［発明の属する技術分野］
本発明は光導波路デバイス、特に受動光導波路デバイス
に関する。
に関する。
［従来技術の説明］
受動光導波路デバイスは、様々なところに用いられてい
る。例えば、光情報を１本の光ファイバから他へ伝送す
ることはしばしば望まれる。光情報を転送するためにか
なり複雑なカップラも必要とされる。受動光導波路デバ
イス（しばしば光カップラと呼ばれる）は、情報を１つ
のファイバコレクション内の全てのファイバから第２の
コレクション内の全てのファイバへ転送するのに必要で
ある。光カップラは第１図に示され、そこではコレクシ
ョン５内の１本のファイバから受信された情報は、コレ
クション７の全てのファイバへ転送される。
る。例えば、光情報を１本の光ファイバから他へ伝送す
ることはしばしば望まれる。光情報を転送するためにか
なり複雑なカップラも必要とされる。受動光導波路デバ
イス（しばしば光カップラと呼ばれる）は、情報を１つ
のファイバコレクション内の全てのファイバから第２の
コレクション内の全てのファイバへ転送するのに必要で
ある。光カップラは第１図に示され、そこではコレクシ
ョン５内の１本のファイバから受信された情報は、コレ
クション７の全てのファイバへ転送される。
大いに注目を受けている光カップラの応用技術は、光バ
ックブレーンである。電子通信交換器及び計算器のよう
な複雑な電子システムでは、電子回路ボードの相互接続
は複雑で、またコストと空間を費やすものである。実際
に、現在、高い情報伝送速度、例えば典型的にはＩＭｂ
ｉｔ／ｓ以上の速度において、システムの容量は、密集
した電気相互接続に伴う電磁干渉によって制限されてい
る。
ックブレーンである。電子通信交換器及び計算器のよう
な複雑な電子システムでは、電子回路ボードの相互接続
は複雑で、またコストと空間を費やすものである。実際
に、現在、高い情報伝送速度、例えば典型的にはＩＭｂ
ｉｔ／ｓ以上の速度において、システムの容量は、密集
した電気相互接続に伴う電磁干渉によって制限されてい
る。
その複雑化を抑制し、容量を増加させる１つの方法は回
路ボード間での情報の光転送である。この目的に用いら
れる構造は典型的に光バックブレーンと呼ばれる。典型
的な光バックブレーンは第２図に示され、回路ボード１
７上の入力部９、出力部１０、構造物１４内のカップラ
を含む。
路ボード間での情報の光転送である。この目的に用いら
れる構造は典型的に光バックブレーンと呼ばれる。典型
的な光バックブレーンは第２図に示され、回路ボード１
７上の入力部９、出力部１０、構造物１４内のカップラ
を含む。
実際には、容量の増加という利点はコストの増加によっ
て付随的に弱められる。光バックブレーン内のカップラ
は一般的にコストに大きく影響する。従って、公称カッ
プラコストは非常に重要である。様々な光カップラが提
案されている。しかし、それらの製品の歩留りはかなり
低く、またコストも高い。例えば、ある製造技術では、
複数のガラス光ファイバ上のクラッド部分がエツチング
によって除去され、露出したコア部分がより合わせられ
る。このより合わせられた部材は張力（ｔｅｎｓｉｏｎ
）の元で溶かされ、２つの光ファイバコレクション間の
モノリシック導波構造を作る。この構造はコストが高い
だけではなく、光学特性も変動しやすく、望ましくない
。例えば、出力コレクションで光モードの不均一分布が
現われる。
て付随的に弱められる。光バックブレーン内のカップラ
は一般的にコストに大きく影響する。従って、公称カッ
プラコストは非常に重要である。様々な光カップラが提
案されている。しかし、それらの製品の歩留りはかなり
低く、またコストも高い。例えば、ある製造技術では、
複数のガラス光ファイバ上のクラッド部分がエツチング
によって除去され、露出したコア部分がより合わせられ
る。このより合わせられた部材は張力（ｔｅｎｓｉｏｎ
）の元で溶かされ、２つの光ファイバコレクション間の
モノリシック導波構造を作る。この構造はコストが高い
だけではなく、光学特性も変動しやすく、望ましくない
。例えば、出力コレクションで光モードの不均一分布が
現われる。
より簡単で、容易に作製できる光相互接続を作る試みに
おいて、いくつかのモールド成形技術が用いられている
。例えば、１９８６年の“通信におけるプラスチックｒ
Ｖ （Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｉｎ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎ
ｌｃａｔｉｏｎ ＩＶ） ” （Ｒｕｂｂｅｒ ａｎ
ｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ、１１Ｈｏ
ｂａｒｔ Ｐｌ、、Ｌｏｎｄｏｎ Ｕ、に、）の中（ｐ
Ｈｌｌ −Ｐ１１１７ ）でＴ・ヨシザワとＴ・カワタ
によって述べられているように、円柱形の空間を限定す
るために透明なシリコンキールドが作製される。光ファ
イバコレクションはモールドの両端に挿入される。紫外
（ＵＶ）線で硬化可能なコア樹脂はモールド型に注入さ
れ、透明モールド型を通じてＵＶ照射によって固められ
る。次にモールド型は除去され、より低い屈折率のＵＶ
線で硬化可能なりラッド樹脂が、固められたコア樹脂の
上に置かれ、固められて、カップラを完成させる。この
カップラの製造手順は、まだ比較的複雑で、小さいコレ
クション内の直径の大きいファイバでしか実現されてい
ない。従って、可変性及び所望の光学特性を有する光カ
ップラのような低コストの受動光導波路デバイスは現在
得られていない。
おいて、いくつかのモールド成形技術が用いられている
。例えば、１９８６年の“通信におけるプラスチックｒ
Ｖ （Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｉｎ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎ
ｌｃａｔｉｏｎ ＩＶ） ” （Ｒｕｂｂｅｒ ａｎ
ｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ、１１Ｈｏ
ｂａｒｔ Ｐｌ、、Ｌｏｎｄｏｎ Ｕ、に、）の中（ｐ
Ｈｌｌ −Ｐ１１１７ ）でＴ・ヨシザワとＴ・カワタ
によって述べられているように、円柱形の空間を限定す
るために透明なシリコンキールドが作製される。光ファ
イバコレクションはモールドの両端に挿入される。紫外
（ＵＶ）線で硬化可能なコア樹脂はモールド型に注入さ
れ、透明モールド型を通じてＵＶ照射によって固められ
る。次にモールド型は除去され、より低い屈折率のＵＶ
線で硬化可能なりラッド樹脂が、固められたコア樹脂の
上に置かれ、固められて、カップラを完成させる。この
カップラの製造手順は、まだ比較的複雑で、小さいコレ
クション内の直径の大きいファイバでしか実現されてい
ない。従って、可変性及び所望の光学特性を有する光カ
ップラのような低コストの受動光導波路デバイスは現在
得られていない。
（発明の概要）
低コスト光カップラ、従って比較的低いコストの光導波
路デバイスは特殊な構造を用いることによって製造され
る。特に、光混合導波路を形成する樹脂充填クラツディ
ング重合体層がファイバコレクションを光学的に接続す
るために用いられる。
路デバイスは特殊な構造を用いることによって製造され
る。特に、光混合導波路を形成する樹脂充填クラツディ
ング重合体層がファイバコレクションを光学的に接続す
るために用いられる。
（コレクションという用語は１本のファイバ及び複数の
ファイバの両方を含む。）１つのコレクシ１ン内のファ
イバのコア領域が他のコレクション内のファイバのコア
領域と同じである必要はないが、コア領域の寸法は、光
学エネルギーの比較的効率的な転送を保証するように決
められる。さらに、用いられるファイバの開口数（ＮＡ
）は光混合導波路のＮＡと整合され、つまり、伝送方向
において２０％以下だけ減少した開口数が用いられる。
ファイバの両方を含む。）１つのコレクシ１ン内のファ
イバのコア領域が他のコレクション内のファイバのコア
領域と同じである必要はないが、コア領域の寸法は、光
学エネルギーの比較的効率的な転送を保証するように決
められる。さらに、用いられるファイバの開口数（ＮＡ
）は光混合導波路のＮＡと整合され、つまり、伝送方向
において２０％以下だけ減少した開口数が用いられる。
このＮＡの整合によって、ファイバコアと導波路コア混
合層との間に比較的大きな屈折率の誤整合を生じる可能
性はあるものの、優れた結果が得られる。従って従来の
見解に反して、屈折率の誤整合は生じるが、信号反射ロ
スは比較的少なく、開口数の臨海整合ができることがわ
かった。
合層との間に比較的大きな屈折率の誤整合を生じる可能
性はあるものの、優れた結果が得られる。従って従来の
見解に反して、屈折率の誤整合は生じるが、信号反射ロ
スは比較的少なく、開口数の臨海整合ができることがわ
かった。
典型的な実施例では、エチレン・プロピレンフッ化物共
重合体チューブに、熱硬化性を有するジメチルシロキサ
ン樹脂、例えば５ｈｉｎ−Ｅｔｓｕ ＫＥ１０３のよう
な樹脂材料が充填される。ファイバ（０，４８ＮＡのプ
ラスチック・クラッド・シリカファイバ）のコレクショ
ンがチューブの両端に挿入され、樹脂が固められる。各
コレクション内のファイバのコアの全断面積及び光混合
コア領域の断面積は実質上整合するように選択される。
重合体チューブに、熱硬化性を有するジメチルシロキサ
ン樹脂、例えば５ｈｉｎ−Ｅｔｓｕ ＫＥ１０３のよう
な樹脂材料が充填される。ファイバ（０，４８ＮＡのプ
ラスチック・クラッド・シリカファイバ）のコレクショ
ンがチューブの両端に挿入され、樹脂が固められる。各
コレクション内のファイバのコアの全断面積及び光混合
コア領域の断面積は実質上整合するように選択される。
さらに、開口数差は２０％以下になるように調整される
。前述の典型的な組成を選択することによって、ＮＡ差
は９％となる。ファイバコアと樹脂材料との屈折率０゜
０９であるにもかかわらず、６０％以上の結合効率が達
成された。カップラの両端のファイバの数が等１、 ＜
ない場合に実際にこのような結合効率が、得られている
。従って、本発明は光バックプレーンのような構造の設
計において、重要な柔軟性を与える。
。前述の典型的な組成を選択することによって、ＮＡ差
は９％となる。ファイバコアと樹脂材料との屈折率０゜
０９であるにもかかわらず、６０％以上の結合効率が達
成された。カップラの両端のファイバの数が等１、 ＜
ない場合に実際にこのような結合効率が、得られている
。従って、本発明は光バックプレーンのような構造の設
計において、重要な柔軟性を与える。
（実施例の説明）
前述のように、光バックブレーンのような光導波路構造
は特殊なカップラを用いて作製される。
は特殊なカップラを用いて作製される。
以下には、両端のファイバコレクションのファイバの数
が異なるカップラを有する代表的実施例について述べる
。しかし、以下の説明は同じ数のファイバを接続するカ
ップラに同様に適用できる。
が異なるカップラを有する代表的実施例について述べる
。しかし、以下の説明は同じ数のファイバを接続するカ
ップラに同様に適用できる。
ファイバのＮＡが互いに適当に整合され、光混合層のコ
アに適当に整合される限り、用いられるファイバの構造
は決定的ではない。例えば、１９８４年１２月号のレー
ザフォーカス（Ｌａｓｅｒ Ｆｏｃｕｓ ）でＷ−Ｂ−
ベック（Ｖ、Ｂ、Ｂｅｃｋ）とＭ−Ｈ−ホッジ（Ｍ。
アに適当に整合される限り、用いられるファイバの構造
は決定的ではない。例えば、１９８４年１２月号のレー
ザフォーカス（Ｌａｓｅｒ Ｆｏｃｕｓ ）でＷ−Ｂ−
ベック（Ｖ、Ｂ、Ｂｅｃｋ）とＭ−Ｈ−ホッジ（Ｍ。
Ｈ，Ｈｏｄｇｅ）によって述べられたような重合体クラ
ブドグラス光ファイバ、及び１９８７年１月５日のエレ
クトロニック・エンジニアリングψタイムズ（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｌｎｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｉｍｅｓ
）第３５頁でＲ−Ｗ・レイ（Ｒ，Ｗ、Ｌａｙ）によっ
て述べられたような重合体光ファイバが用いられる。
ブドグラス光ファイバ、及び１９８７年１月５日のエレ
クトロニック・エンジニアリングψタイムズ（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｌｎｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｉｍｅｓ
）第３５頁でＲ−Ｗ・レイ（Ｒ，Ｗ、Ｌａｙ）によっ
て述べられたような重合体光ファイバが用いられる。
効率的なカップラ設計には、ファイバのカップラエンド
及び光混合コアの全ファイバコア断面積は重要である。
及び光混合コアの全ファイバコア断面積は重要である。
（混合層は一定の断面を有する必要がない。）特に、も
し伝送方向に相互接続されるファイバコレクション間あ
るいは任意のコレクションと光混合層コア間にかなりの
全コア面積減少があるなら、光エネルギーの非能率伝送
が現われる。一般にこのような実質的な整合の基準を満
たすには、全送信コレクションの全コア面積、全受信コ
レクションの全コア面積、及び混合層のコア面積を考慮
する必要がある。受信コレクションの全コア面積（全て
の受信コレクション内の全てのファイバのコア面積の和
）は、コア混合層の最大断面積の５０％を最小限度とし
、かつ送信コレクションの全コア面積の５０％を最小限
度とじなげればならない。さらに、コア混合層の最小断
面積は、送信コレクションの全面積の５０％を最小限度
としなければならない。（断面積は、最低次導波モード
に直交する方向の平面で定義される。）光混合コア領域
の開口数はコア領域の屈折率及びそれを囲むクラッドの
屈折率によって決められる。（ＮＡはＮ−３−カパニ（
Ｎ、Ｓ、Ｋａｐａｎｙ）によって、１９６７年アカデミ
ツクプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｖ
Ｙｏｒｋ）出版の″ファイバ光学、原理及び応用（Ｆｌ
ｂｅｒ ０ｐｔｉｃｓ、Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓａｎｄ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）’の中で定義されている。
し伝送方向に相互接続されるファイバコレクション間あ
るいは任意のコレクションと光混合層コア間にかなりの
全コア面積減少があるなら、光エネルギーの非能率伝送
が現われる。一般にこのような実質的な整合の基準を満
たすには、全送信コレクションの全コア面積、全受信コ
レクションの全コア面積、及び混合層のコア面積を考慮
する必要がある。受信コレクションの全コア面積（全て
の受信コレクション内の全てのファイバのコア面積の和
）は、コア混合層の最大断面積の５０％を最小限度とし
、かつ送信コレクションの全コア面積の５０％を最小限
度とじなげればならない。さらに、コア混合層の最小断
面積は、送信コレクションの全面積の５０％を最小限度
としなければならない。（断面積は、最低次導波モード
に直交する方向の平面で定義される。）光混合コア領域
の開口数はコア領域の屈折率及びそれを囲むクラッドの
屈折率によって決められる。（ＮＡはＮ−３−カパニ（
Ｎ、Ｓ、Ｋａｐａｎｙ）によって、１９６７年アカデミ
ツクプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｖ
Ｙｏｒｋ）出版の″ファイバ光学、原理及び応用（Ｆｌ
ｂｅｒ ０ｐｔｉｃｓ、Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓａｎｄ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）’の中で定義されている。
）開口数の調節における柔軟性は一般にコア材料の組成
を調節することによって得られる。広い屈折率範囲を示
す重合体は有効で、開口数の整合を可能にする。例えば
、シリコン（例えばジメチルシロキサン）、アクリル（
例えばポリ（メチルメタクリル酸塩））、ポリエステル
、ポリウレタン及びエポキシは１．３９から１．５７ま
での範囲の屈折率を示す。
を調節することによって得られる。広い屈折率範囲を示
す重合体は有効で、開口数の整合を可能にする。例えば
、シリコン（例えばジメチルシロキサン）、アクリル（
例えばポリ（メチルメタクリル酸塩））、ポリエステル
、ポリウレタン及びエポキシは１．３９から１．５７ま
での範囲の屈折率を示す。
前述のように、コレクションに用いられるそれぞれのフ
ァイバの開口数は、それらのコレクションが伝送する他
のファイバの開口数及び光混合層の開口数に比べて２０
％の増加を限度とする。さらに、混合層のＮＡはそれが
伝送する全てのファイバのＮＡに比べて２０％の増加を
限度とする。より大きな差は、一般に６５％以下の光エ
ネルギー伝送効率をもたらし、これは典型的な応用では
不都合である。開口数整合の実現可能性は、先混合コア
層とファイバコアとの間に大きな、例えば０．１程度の
屈折率を作るために選択された材料にかかっている。最
も重要なことに、本出願人は、開口数誤整合が限られて
いるならその場合に屈折率誤整合で生じる損失は許容で
きるものであることを解明した。実際に、（開口数差が
限られているなら）０．１の屈折率差はく反射損失のみ
を根拠とした場合）９９％以上の伝送効率を与える。
ァイバの開口数は、それらのコレクションが伝送する他
のファイバの開口数及び光混合層の開口数に比べて２０
％の増加を限度とする。さらに、混合層のＮＡはそれが
伝送する全てのファイバのＮＡに比べて２０％の増加を
限度とする。より大きな差は、一般に６５％以下の光エ
ネルギー伝送効率をもたらし、これは典型的な応用では
不都合である。開口数整合の実現可能性は、先混合コア
層とファイバコアとの間に大きな、例えば０．１程度の
屈折率を作るために選択された材料にかかっている。最
も重要なことに、本出願人は、開口数誤整合が限られて
いるならその場合に屈折率誤整合で生じる損失は許容で
きるものであることを解明した。実際に、（開口数差が
限られているなら）０．１の屈折率差はく反射損失のみ
を根拠とした場合）９９％以上の伝送効率を与える。
第３図に示される典型的な実施例では、適当なコア面積
整合及び開口数整合の条件内にあるデバイスは特にコス
ト効率の高い形成技術によって作製される。この技術で
は、光混合層のクラツディングとして機能する構造３１
が用いられる。この構造はその特殊な断面形状に特に限
定されない。しかし、伝送方向で５０％以上の光混合層
断面積の減少は望ましくない。もし、除去可能な栓のよ
うな構造が用いられているなら、コレクションのファイ
バ端の整合は簡単化される。構造両端の栓は両側の光フ
ァイバが同じ平面内にあることを保証する。（この整合
は望ましい。さもなければ１つのファイバ端は他のファ
イバを先混合層より伝送された光エモネルギーから遮断
する可能性がある。）さらに、（３３と３５を有する）
分割構造は、ファイバコレクション３６と３７が、ファ
イバ端とクラツディング層との削磨による粒子を生じる
ことなく接続クラツディング層に挿入されることを可能
にする。このような粒子は望ましくない散乱！ｍｌ失を
生じる可能性がある。
整合及び開口数整合の条件内にあるデバイスは特にコス
ト効率の高い形成技術によって作製される。この技術で
は、光混合層のクラツディングとして機能する構造３１
が用いられる。この構造はその特殊な断面形状に特に限
定されない。しかし、伝送方向で５０％以上の光混合層
断面積の減少は望ましくない。もし、除去可能な栓のよ
うな構造が用いられているなら、コレクションのファイ
バ端の整合は簡単化される。構造両端の栓は両側の光フ
ァイバが同じ平面内にあることを保証する。（この整合
は望ましい。さもなければ１つのファイバ端は他のファ
イバを先混合層より伝送された光エモネルギーから遮断
する可能性がある。）さらに、（３３と３５を有する）
分割構造は、ファイバコレクション３６と３７が、ファ
イバ端とクラツディング層との削磨による粒子を生じる
ことなく接続クラツディング層に挿入されることを可能
にする。このような粒子は望ましくない散乱！ｍｌ失を
生じる可能性がある。
上記構造はファイバコレクションの周りで閉じられ、次
にボート３９を介してシリコンＲＴＶ樹脂、例えば、５
ｈｉｎ−Ｅｔｓｕ ＫＥ １０３のような適当な樹脂で
充填される。この樹脂は次に例えば熱的あるいは紫外線
技術で固められる。（熱あるいは紫外線技術による重合
体の硬化はＦ−Ｗ・ビルメイヤ、ジュニア（Ｆ、Ｗ、Ｂ
ｉ Ｉ Ｉｍｅｙａｅｒ、Ｊｒ、）によって１９７１年
ウィリー、インターサイエンス（Ｗｉ Ｉｅｙ−１ｎｔ
ｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）出版の“重合
体サイエンステキストブック（Ｔｅｘｔｂｏｏｋ ｏｆ
Ｐｏｌｙｍｅｒ ５ｃｉｅｎｃｅ）第２版第１６章で
、及び５−ｐ−バラパス（Ｓ、Ｐ、Ｐａｐｐａｓ）編集
の１９８０年のテクノロジー中マーケッティング（Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｒｋｅｔｉｎｇ Ｃｏｒｐ、、
Ｎｏｒｗａｌｋ、Ｃｏｎｎ、）の“Ｕ、 Ｖ、硬化：科
学と技術″で広く検討されている。）重合体の硬化は適
当な光媒質を生じ、さらにファイバコレクション間の適
当な位置関係を維持する粘着剤として働く。光混合層の
ためのクラツディング材料は構造上の完全性をもたらす
ように、また前述のＮＡ誤整合もたらすコア材料に関連
して選択される。さらに、先混合層のコアは光混合層の
全長において１ｄＢ以下の伝送損失を有する必要がある
。クラツディングの典型的な材料はフルオル重合体、例
えばフッ化エチレン／プロピレン重合体及びポリ（フッ
化ビニリデン）、ポリ（４−メチル ペンテン−１）、
ポリ（メタクリル酸メチル）及びポリエチレンである。
にボート３９を介してシリコンＲＴＶ樹脂、例えば、５
ｈｉｎ−Ｅｔｓｕ ＫＥ １０３のような適当な樹脂で
充填される。この樹脂は次に例えば熱的あるいは紫外線
技術で固められる。（熱あるいは紫外線技術による重合
体の硬化はＦ−Ｗ・ビルメイヤ、ジュニア（Ｆ、Ｗ、Ｂ
ｉ Ｉ Ｉｍｅｙａｅｒ、Ｊｒ、）によって１９７１年
ウィリー、インターサイエンス（Ｗｉ Ｉｅｙ−１ｎｔ
ｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）出版の“重合
体サイエンステキストブック（Ｔｅｘｔｂｏｏｋ ｏｆ
Ｐｏｌｙｍｅｒ ５ｃｉｅｎｃｅ）第２版第１６章で
、及び５−ｐ−バラパス（Ｓ、Ｐ、Ｐａｐｐａｓ）編集
の１９８０年のテクノロジー中マーケッティング（Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｒｋｅｔｉｎｇ Ｃｏｒｐ、、
Ｎｏｒｗａｌｋ、Ｃｏｎｎ、）の“Ｕ、 Ｖ、硬化：科
学と技術″で広く検討されている。）重合体の硬化は適
当な光媒質を生じ、さらにファイバコレクション間の適
当な位置関係を維持する粘着剤として働く。光混合層の
ためのクラツディング材料は構造上の完全性をもたらす
ように、また前述のＮＡ誤整合もたらすコア材料に関連
して選択される。さらに、先混合層のコアは光混合層の
全長において１ｄＢ以下の伝送損失を有する必要がある
。クラツディングの典型的な材料はフルオル重合体、例
えばフッ化エチレン／プロピレン重合体及びポリ（フッ
化ビニリデン）、ポリ（４−メチル ペンテン−１）、
ポリ（メタクリル酸メチル）及びポリエチレンである。
各コレクションに用いられた個々の光ファイバの構造は
、クラッドの厚さがコア半径より小さい以外に決定的な
ものではない。典型的にはクラッドの厚さはコア有効半
径の２０％以下である必要がある。（有効半径とはコア
と同じ面積を付する円の半径である。）典型的には、前
記ベックとホッジによって述べられたような重合体−ク
ラッドグラスファイバ及び前記レイによって述べられた
ようなプラスチックコアを有するファイバは有効である
。一般に、コアの大きいプラスチックファイバはシリカ
ガラス組成を用いるファイバより取扱いやすい。しかし
、前述のように、各コレクションでのファイバの構造は
決定的なものではなく、直径の大きいガラスコアファイ
バは除外されない。
、クラッドの厚さがコア半径より小さい以外に決定的な
ものではない。典型的にはクラッドの厚さはコア有効半
径の２０％以下である必要がある。（有効半径とはコア
と同じ面積を付する円の半径である。）典型的には、前
記ベックとホッジによって述べられたような重合体−ク
ラッドグラスファイバ及び前記レイによって述べられた
ようなプラスチックコアを有するファイバは有効である
。一般に、コアの大きいプラスチックファイバはシリカ
ガラス組成を用いるファイバより取扱いやすい。しかし
、前述のように、各コレクションでのファイバの構造は
決定的なものではなく、直径の大きいガラスコアファイ
バは除外されない。
次の実施例は本発明のデバイスに適する構造を例証する
。
。
実施例として、第４図に示されるようなカップラが用意
される。このカップラは、片側に１本のファイバ４１、
反対側には１９本のファイバ４２を有する。１９本のフ
ァイバを有するコレクションはエンサインビックフォー
ド・オブティクス・カンパニー （Ｅｎｓｉｇｎ−Ｂｉ
ｃｋｆｏｒｄ ０ｐｔｌｃｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）の２０
０７２３０ ＨＯ２Ｒ型（ハードクラッドシリカ）ファ
イバを用いて作製される。これらのファイバは基本的に
は２００μｍ直径のコア及び２３０μｍの外径のクラッ
ドを有するフルオルアクリル番りラッドΦシリカファイ
バである。１９本のファイバのそれぞれは、Ｄｅｕｔｓ
ｃｈ ＤＷＲ−１９０３−０１のへき開装置（ｃｌｅａ
ｖｉｎｇ ｔｏｏｌ）を用いて手動でへき開される。各
ファイバは押出成形されたエチレン・テトラフルオルエ
チレン共重合体外部ジャケットを有し、このジャケット
はへき開される範囲内でＡＭＰ Ｉｎｃ、のマイクロス
トリップ装置を用いて除去される。へき開の後、ジャケ
ットはへき開端より１と１／４インチの長さ除去される
。各ファイバのへき開端はＮｅｖｐｏｒｔ Ｒｅ５ｅａ
ｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ のＭｏｄｅｌ Ｆ
ＩＭ２ファイバマイクロ干渉計で検査される。きれいな
、約９０”のへき開角を保証するため、得られた干渉デ
ータはモニターされる。
される。このカップラは、片側に１本のファイバ４１、
反対側には１９本のファイバ４２を有する。１９本のフ
ァイバを有するコレクションはエンサインビックフォー
ド・オブティクス・カンパニー （Ｅｎｓｉｇｎ−Ｂｉ
ｃｋｆｏｒｄ ０ｐｔｌｃｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）の２０
０７２３０ ＨＯ２Ｒ型（ハードクラッドシリカ）ファ
イバを用いて作製される。これらのファイバは基本的に
は２００μｍ直径のコア及び２３０μｍの外径のクラッ
ドを有するフルオルアクリル番りラッドΦシリカファイ
バである。１９本のファイバのそれぞれは、Ｄｅｕｔｓ
ｃｈ ＤＷＲ−１９０３−０１のへき開装置（ｃｌｅａ
ｖｉｎｇ ｔｏｏｌ）を用いて手動でへき開される。各
ファイバは押出成形されたエチレン・テトラフルオルエ
チレン共重合体外部ジャケットを有し、このジャケット
はへき開される範囲内でＡＭＰ Ｉｎｃ、のマイクロス
トリップ装置を用いて除去される。へき開の後、ジャケ
ットはへき開端より１と１／４インチの長さ除去される
。各ファイバのへき開端はＮｅｖｐｏｒｔ Ｒｅ５ｅａ
ｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ のＭｏｄｅｌ Ｆ
ＩＭ２ファイバマイクロ干渉計で検査される。きれいな
、約９０”のへき開角を保証するため、得られた干渉デ
ータはモニターされる。
１本のファイバは第２のコレクションとして用意される
。このファイバは１ｆｆｌＩＩｌ直径のコア及び外径的
１゜ＯＦｕｎｍのクラッドを有する。このファイバは三
菱レーヨン株式会社の専売製品（Ｓｕｐｅｒ ＥＳＫＡ
）で、ポリ（メチル／メタクリル酸）のコア及びフッ化
アクリル重合体と思われるクラッドを有する。
。このファイバは１ｆｆｌＩＩｌ直径のコア及び外径的
１゜ＯＦｕｎｍのクラッドを有する。このファイバは三
菱レーヨン株式会社の専売製品（Ｓｕｐｅｒ ＥＳＫＡ
）で、ポリ（メチル／メタクリル酸）のコア及びフッ化
アクリル重合体と思われるクラッドを有する。
この大径の重合体ファイバはかみそりの刃を用いて切断
される。ファイバの切断面は次に、ガラス板上に置かれ
た研磨紙の主表面に対して９０°になるように機械的な
ジッダ内に保たれる。この端面は１５μｍｓ１μｍ及び
０．３μｍの研磨紙上で次々に研磨される。
される。ファイバの切断面は次に、ガラス板上に置かれ
た研磨紙の主表面に対して９０°になるように機械的な
ジッダ内に保たれる。この端面は１５μｍｓ１μｍ及び
０．３μｍの研磨紙上で次々に研磨される。
長さ４インチのフッ化エチレン／プロピレン共重合チュ
ーブの両端は長軸に対して９０°になるように切断され
、ファイバの挿入を促進するために火炎に通される。こ
のチューブは約０．０４２インチの内径及び０．０１８
インチの壁厚を有する。へき聞及び研磨処理による残留
破片を除去するために、１９本のシリカファイバ及び１
本の重合体ファイバは５ｔａｔ−ｏｆｆ’−ＩＩアルフ
ァ粒子エミッタアタッチメントを有するＦａｌｃｏｎ
Ｄｕｓｔ−ｏｆｆで処理される。
ーブの両端は長軸に対して９０°になるように切断され
、ファイバの挿入を促進するために火炎に通される。こ
のチューブは約０．０４２インチの内径及び０．０１８
インチの壁厚を有する。へき聞及び研磨処理による残留
破片を除去するために、１９本のシリカファイバ及び１
本の重合体ファイバは５ｔａｔ−ｏｆｆ’−ＩＩアルフ
ァ粒子エミッタアタッチメントを有するＦａｌｃｏｎ
Ｄｕｓｔ−ｏｆｆで処理される。
チューブは透明テープを用いて平滑なＭｙｌａｒ■表面
になるように巻かれる。シリカファイバはチューブ４３
の片側へ１本ずつ挿入される。光学顕微鏡を用いてファ
イバの端面はファイバ外径の２分の１の精度で合わされ
、チューブ内で約４分の３インチであるように位置合わ
せされる。調整の後、ファイバコレクションもＭｙ１ａ
ｒＲシートとなるように透明テープで巻かれる。
になるように巻かれる。シリカファイバはチューブ４３
の片側へ１本ずつ挿入される。光学顕微鏡を用いてファ
イバの端面はファイバ外径の２分の１の精度で合わされ
、チューブ内で約４分の３インチであるように位置合わ
せされる。調整の後、ファイバコレクションもＭｙ１ａ
ｒＲシートとなるように透明テープで巻かれる。
２成分シリコン樹脂（ＫＥ １０３）は信越化学株式会
社より購入される。それらの材料ビニル終端（ｖｔｎｙ
ｌ−ｔｃｒｍｊｎａｔｅｄ）ポリ（ジメチルシロキサン
）材料及びプラチナ化合物で触媒作用を及ぼされた専売
シラン架橋材料を含む。２つの成分は、製造者が指示し
たように重さで２０＝１の割合で混合され、磁気攪拌器
で攪拌される。次にこの材料はＩＴｏｒｒの真空でガス
抜きされ、ガス抜きの後１８０径の針を有する１０ｃｃ
注射器に挿入される。
社より購入される。それらの材料ビニル終端（ｖｔｎｙ
ｌ−ｔｃｒｍｊｎａｔｅｄ）ポリ（ジメチルシロキサン
）材料及びプラチナ化合物で触媒作用を及ぼされた専売
シラン架橋材料を含む。２つの成分は、製造者が指示し
たように重さで２０＝１の割合で混合され、磁気攪拌器
で攪拌される。次にこの材料はＩＴｏｒｒの真空でガス
抜きされ、ガス抜きの後１８０径の針を有する１０ｃｃ
注射器に挿入される。
針は、材料がチューブの中からすり減らされないように
チューブの１９本のファイバのコレクションと反対側の
端部に約１／２インチ注意深く挿入される。次にシリコ
ン材料はチューブ内に注入され、ファイバコレクション
の間を通って流れ、隙間を充填し、チューブから流出す
る。次に針は、注入圧を保ちながらゆっくり引き抜かれ
、よってチューブは空気泡の侵入なしに完全に充填され
る。
チューブの１９本のファイバのコレクションと反対側の
端部に約１／２インチ注意深く挿入される。次にシリコ
ン材料はチューブ内に注入され、ファイバコレクション
の間を通って流れ、隙間を充填し、チューブから流出す
る。次に針は、注入圧を保ちながらゆっくり引き抜かれ
、よってチューブは空気泡の侵入なしに完全に充填され
る。
さらに材料は、押出成形による共重合体ジャケットが除
去されてなる、ファイバの露出部分に塗られる。次に重
合体ファイバはチューブの空いている側に約４分の３イ
ンチ挿入される。この挿入は比較的迅速に行なわれ、よ
って空気泡は注入されない。この単一ファイバもＭｙ、
、＠表面となるように透明テープで巻かれる。シリコン
樹脂は約１８時間の室温加熱で硬化される。
去されてなる、ファイバの露出部分に塗られる。次に重
合体ファイバはチューブの空いている側に約４分の３イ
ンチ挿入される。この挿入は比較的迅速に行なわれ、よ
って空気泡は注入されない。この単一ファイバもＭｙ、
、＠表面となるように透明テープで巻かれる。シリコン
樹脂は約１８時間の室温加熱で硬化される。
光検出器（Ｐｈｏｔｄｙｎｅ Ｍｏｄｅｌ ２２ ＸＬ
）が用意され、カップラに用いられているファイバと同
じ長さを１する重合体ファイバに光線（５ｍＷの［ｉ３
ｒ＋ｍヘリウムネオンレーザあるいは１ｍＷの８２Ｏｎ
ＩＩＩのＬＥＤ）の電磁放射を注入することによって零
調整される。次にレーザ光あるいはＬＥＤ光がカップラ
の重合体ファイバ端に注入され、１９本のファイバを有
するコレクションの各ファイバからの放射光が零調整さ
れた検出器を用いて測定される。
）が用意され、カップラに用いられているファイバと同
じ長さを１する重合体ファイバに光線（５ｍＷの［ｉ３
ｒ＋ｍヘリウムネオンレーザあるいは１ｍＷの８２Ｏｎ
ＩＩＩのＬＥＤ）の電磁放射を注入することによって零
調整される。次にレーザ光あるいはＬＥＤ光がカップラ
の重合体ファイバ端に注入され、１９本のファイバを有
するコレクションの各ファイバからの放射光が零調整さ
れた検出器を用いて測定される。
この場合、ＬＥＤ光に対する伝送損失効率は約６６．２
％（１，７９ｄＢ損失）、各ファイバに対する平均損失
は約１４．７ｄＢで、標準偏差は０．９２ｄＢである。
％（１，７９ｄＢ損失）、各ファイバに対する平均損失
は約１４．７ｄＢで、標準偏差は０．９２ｄＢである。
（レーザ光源に対する損失及び効率はＬＥＤの値の３％
以内である。）続いて、１つのコレクションの１９本の
ファイバのそれぞれにに光を注入するためにレーザのみ
を用いて同じ手順が行われる。
以内である。）続いて、１つのコレクションの１９本の
ファイバのそれぞれにに光を注入するためにレーザのみ
を用いて同じ手順が行われる。
次に単一ファイバコレクションからの放射光が測定され
る。この場合、レーザ光に対する伝送効率は約６９．２
％（１，６０ｄＢ損失）、平均損失は１．６６ｄＢで、
標準偏差は約０．１ｄＢである。
る。この場合、レーザ光に対する伝送効率は約６９．２
％（１，６０ｄＢ損失）、平均損失は１．６６ｄＢで、
標準偏差は約０．１ｄＢである。
第１図は、カップラの概略図；
第２図は、光バックブレーン；
第３図、及び第４図は、本発明の実施例を示す図である
。 ９・・・入力 １０・・・出力 Ｉ４・・・構造 １７・・・回路ボード ３９・・・ポート ４Ｌ４２・・・ファイバ ４３・・・チューブ 出 願 人；アメリカン テレフォン アンド ＦＩＧ、 １ １ミ迭オ向 ＦＩＧ。
。 ９・・・入力 １０・・・出力 Ｉ４・・・構造 １７・・・回路ボード ３９・・・ポート ４Ｌ４２・・・ファイバ ４３・・・チューブ 出 願 人；アメリカン テレフォン アンド ＦＩＧ、 １ １ミ迭オ向 ＦＩＧ。
Claims (8)
- （１）導波混合層によって光学的に接続される光ファイ
バコレクションを備え、電磁放射を伝送する受動光導波
路デバイスにおいて、 前記混合層はコア及びクラッディングを備え、電磁放射
を混合層へ伝送するそれぞれのファイバの開口数は、 ａ）これらのファイバが伝送する他の全てのファイバの
開口数、及び、 ｂ）混合層の開口数より、２０％以内の範囲で大きくさ
れ、かつ混合層の開口数は、混合層が伝送する全てのフ
ァイバの開口数より２０％以内の範囲で大きくされ、受
信ファイバコレクションの全コア断面積、送信ファイバ
コレクションの全コア断面積、及び混合層の最小コア断
面積は実質上整合されていることを特徴とする受動光導
波路デバイス。 - （２）受動光導波路デバイスが、光バックプレーンから
なることを特徴とする請求項１記載の受動光導波路デバ
イス。 - （３）コレクションの１つは、１本の光ファイバからな
ることを特徴とする請求項１記載の受動光導波路デバイ
ス。 - （４）コレクションは、異なる数の光ファイバを有する
ことを特徴とする請求項３記載の受動光導波路デバイス
。 - （５）コレクションは、異なる数の光ファイバを有する
ことを特徴とする請求項１記載の受動光導波路デバイス
。 - （６）混合層のコアは、シリコン、アクリル樹脂、ポリ
エステル、ポリウレタン及びエポキシからなるグループ
より選択された材料を含むことを特徴とする請求項１記
載の受動光導波路デバイス。 - （７）混合層のクラッディングは、エチレン／プロピレ
ン共重合体を含むことを特徴とする請求項６記載の受動
光導波路デバイス。 - （８）混合層のクラッディングは、エチレン／プロピレ
ン共重合体を含むことを特徴とする請求項１記載の受動
光導波路デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/252,091 US4913508A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Passive optical device |
| US252091 | 1988-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02116808A true JPH02116808A (ja) | 1990-05-01 |
| JPH0445805B2 JPH0445805B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=22954559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1242387A Granted JPH02116808A (ja) | 1988-09-30 | 1989-09-20 | 受動光導波路デバイス |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4913508A (ja) |
| EP (1) | EP0361751B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02116808A (ja) |
| CA (1) | CA1321090C (ja) |
| DE (1) | DE68920249T2 (ja) |
| DK (1) | DK480689A (ja) |
| ES (1) | ES2065388T3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4984864A (en) * | 1989-12-21 | 1991-01-15 | At&T Bell Laboratories | Optical splitter having a self-contained optical source |
| US4995686A (en) * | 1989-12-22 | 1991-02-26 | At&T Bell Laboratories | Optical splitter/combiner with an adiabatic mixing region |
| US5121456A (en) * | 1990-09-06 | 1992-06-09 | Reliance Comm/Tec Corporation | Polymer spring fiber optic splicer, tool for operating same and panel incorporating same |
| US5166993A (en) * | 1990-12-07 | 1992-11-24 | At&T Bell Laboratories | Molded polymeric resin-filled optical coupler |
| US5117472A (en) * | 1990-12-28 | 1992-05-26 | At&T Bell Laboratories | Optical coupler with mode-mixing refractive microparticles |
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1988
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-
1989
- 1989-07-14 CA CA000605667A patent/CA1321090C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-19 ES ES89309478T patent/ES2065388T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-19 EP EP89309478A patent/EP0361751B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-19 DE DE68920249T patent/DE68920249T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-20 JP JP1242387A patent/JPH02116808A/ja active Granted
- 1989-09-29 DK DK480689A patent/DK480689A/da not_active Application Discontinuation
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| EP0361751B1 (en) | 1994-12-28 |
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| ES2065388T3 (es) | 1995-02-16 |
| DK480689A (da) | 1990-03-31 |
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| CA1321090C (en) | 1993-08-10 |
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