JPH02126207A - 光分岐結合器およびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光フアイバ中を伝播する光を分岐あるいは結合
する光分岐結合器と、その製造方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来から知られている光分岐結合器をその構造から分類
すると、光学素子型、光フアイバ型および先導波路型が
ある。光学素子型の光分岐結合器は、例えば「Ｔ型光カ
プラー」　（昭和５５年度電子通信学会総合全国大会予
稿集、８２１）などに示されている。これは、直角ミラ
ー等によって光ファイバからの出射光を反射して光分岐
や光結合をするものである。

先ファイバ型の光分岐結合器は、例えば「波面分割方式
による非方向性光フアイバ型タップの作成」　（昭和６
３年度電子情報通信学会春季全国大会予稿集、Ｃ４５６
）、「研磨ファイバの接合による光分岐結合器」　（昭
和５３年度電子通信学会総合全国大会予稿集、８４８）
、「全光ファイバ型方向性分岐結合器の極小化とその試
作」　（電子情報通信学会創立７０周年記念総合全国大
会予稿集、９５０）、「光回路の小形化」　（昭和５２
年度電子通信学会総合全国大会予稿集、９１９）などに
示されている。これらは、光ファイバの端面、側面ある
いは途中を加工して、光の分岐結合を行なうものである
。

また、導波路型の光分岐結合器は、例えばｒＭｇＯ追拡
散によるＹ分岐導波路の低損失化の検ｉ１Ｊ　　（昭和
６３年度電子情報通信学会秋季全国大会予稿集、Ｃ−２
０１）に示されている。これは、Ｌ　ｉＮ　ｂ　Ｏａ基
板上に形成された先導波路を利用することにより、光の
分岐および結合を行なうものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

先ファイバ型の先分岐結き器においで、分枝ファイバを
主ファイバに側面から挿入することによる損失（挿入損
失）をできるだけ低く抑えるためには、主ファイバと分
枝ファイバのコア同志をできるだけ近接させ、コア以外
を伝搬する距離を短くする必要がある。上記の要請を満
すために、前述の文献の技術が提案されているのである
が、しかしどの方法を用いても微妙な調心をしなければ
ならない。また、位置および角度についての高い精度が
必要になる問題がある。

そこで本発明は、挿入損失を低く抑えることができ、し
かも調心等を精度よ（簡単に行なえる光分岐結合器と、
その歩留りのよい製造方法を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光合波分波器は、主ファイバに斜方向から
分岐ファイバを結合して光の分岐および結合を行なうよ
うにした光分岐結合器において、主ファイバには分岐フ
ァイバの結合方向から少なくとも当該主ファイバのコア
部まで延びる切込部が形成され、分岐ファイバの結合側
の先端部は切込部の幅以下の厚さであって当該分岐ファ
イバのコア部を含む板状結合端部に仕上げられて切込部
に挿入されていることを特徴とする。

また、本発明に係る光合波分波器は、主ファイバに角度
θをもって斜方向から分岐ファイバを結合して光の分岐
および結合を行なうようにした光分岐結合器において、
主ファイバおよび分枝ファイバのコアの屈折率を０１、
クラッドの屈折率をｎ２としたときに、角度θは −１２、１／２　／。１） θ≦ｓ　ｉ　ｎ　　（（ｎ１２−ｎ２ であるようにし、切込部は主ファイバのコアを切断する
ように形成され、切込部に挿入された分枝ファイバの先
端側は主ファイバの光軸方向に略平行であって分枝ファ
イバの光軸方向に略垂直な平面に研削され、この研削さ
れた平面に主ファイバのクラッド屈折率以下の屈折率の
材料からなる光学部材が当接されていることを特徴とす
る。

さらに、本発明に係る製造方法は、斜方向から交叉する
主溝および分枝溝を基板に形成する工程と、主溝に主フ
ァイバを固設して分枝溝方向から所定幅で主ファイバを
切断する工程と、先端部が切込部の幅以下の厚さであっ
てコア部を含む板状結合端部に仕上げられた分枝ファイ
バを、当該板状結合端部が切込部に挿入されるように分
岐溝に固設する工程と、分枝ファイバの先端部を主ファ
イバの光軸方向と略平行であって分岐ファイバの光軸方
向と略垂直方向な平面に研削する工程と、この工程によ
り平面に研削された分枝ファイバの先端部に主ファイバ
のクラッドの屈折率以下の屈折率の光学材料を注入する
工程とを備えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の光合波分波器によれば、主ファイバに切込部を
形成し、分岐ファイバの先端部を板状に仕上げ、この板
状結合端部を切込部に挿入するだけで主ファイバと分枝
ファイバのコアは接触されるので、高効率の光分岐結合
器を実現できる。

また、本発明の製造方法によれば、主ファイバの切込部
の形成およびこれに対する分枝ファイバの結合は、光フ
ァイバを基板に固設した状態で行なうことができるので
、歩留りよく光分岐結合器を実現できる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は実施例に係る光分岐結合器の構成を示す分解斜
視図であり、第２図はその平面構成を説明する図である
。第１図に示す通り、基板１０の上面には断面が７字状
の主溝１１が形成されると共に、同じく断面Ｖ字状の分
岐溝１２が主溝１１と角度θ（後に詳述）で交叉するよ
うに形成されている。そして、主溝１１と平行であって
この一部に喰い込むように、光学部材挿入溝１３が形成
されている。一方、主ファイバ２０は結合部において斜
め方向に所定の角度θで切断され、ここが切込部２２を
なしている。分岐ファイバ３０の先端部はコア３１を含
むような板状結合端部３２に仕上げられ、この板状結合
端部３２が主ファイバ２０の切込部２２に挿入されてい
る。そして、主ファイバ２０のコア２１と分岐ファイバ
３０のコア３１が接触する部分の側面において、主ファ
イバ２０の側面と分枝ファイバ３０の先端部は主ファイ
バ２０の光軸方向に平行であって分岐ファイバ３０の光
軸方向に垂直な平面４３に研削され、ここに例えば光学
接着剤を固化して得た光学部材４０が挿入されている。

ここで、主溝１１および分枝溝１２の交叉する角度と、
主ファイバ２０および分枝ファイバ３０の交叉する角度
は同一（共にθ）であるので、主ファイバ２０および分
岐ファイバ３０は共にそれぞれ主溝１１および分枝溝１
２に固定可能となっており、このとき光学部材４０は光
学部材挿入溝１３に挿入されながら、上記の研削平面４
３に当接されて固定可能になっている。

第２図により、上記実施例の結合部近傍の構成をより詳
細に説明する。

基板１０の主溝１１には、主ファイバ２０が接着剤等で
固設されている。そして、この状態で主ファイバ２０に
は、分枝溝１２の方向に沿った幅ｄ＋αの切込部２２が
形成されている。一方、主ファイバ２０の先端は板状結
合端部３２に仕上げられているが、この板状結合端部３
２の厚さｄは切込部２２の幅よりも若干（αだけ）小さ
くなっている。そして、分枝ファイバ３０は接着剤等で
分枝溝１２に固設され、切込部２２と板状結合端部３２
の間には図示しない屈折率整合液（マツチングオイル）
等が満たされている。ここで、光ファイバ２０．３０の
コア２１．３１の屈折率を０１とし、クラッド２３．３
３の屈折率を０２とすると、２本の光ファイバ２０．３
０の交叉する角度θは、 ”−１２）１／２／。１） θ≦Ｓ　１　ｎ　　（（ｎ　１２−　ｎ　２となってい
る。これは、分枝ファイバ３０から入射した光が主フア
イバ２０側に伝播可能となる第１の条件である。

このように、主ファイバ２０および分枝ファイバ３０が
基板１０に固設された状態で、主ファイバ２０の光軸方
向に沿って主ファイバ２０と分枝ファイバ３０の結合部
の側面が平面に研削されている。そして、この研削平面
４３に光学部材４０当接されている。この光学部材４０
は例えば光学接着剤を固化することで形成されるが、そ
の屈折率ｎ３．は、光ファイバ２０．３０のクラッド２
３゜３３の屈折率を１０　　とするときに、ｎ３≦ｎ２
となっている。これが、分枝ファイバ３０から入射した
光が主フアイバ２０側に伝播可能になる第２の条件であ
る。すなわち、この第２の条件と前述の第１の条件が満
たされるときに、分枝ファイバ３０からの入射光の結合
が実現される。

次に、第２図により上記実施例の作用を説明する。

主ファイバ２０のコア２１のＱｌ　（第２図）側から入
射光が伝播してくると、一部の光は分枝ファイバ３０の
板状結合端部３２を透過してそのまま主フアイバ２０中
をＱ２　（第２図）側へ伝播していく。これに対し、Ｑ
ｌ側からの入射光の一部は板状結合端部３２で分枝ファ
イバ３０のコア３１中に入り、分岐光としてＱ３　（第
２図）側へ伝播していく。従って、いわゆる光分岐が可
能になる。

一方、主ファイバ２０のＱ２側からの入射光は板状結合
端部３２を透過し、そのまま主フアイバ２０中をＱｌ側
へ伝播する。また、分枝ファイバ３０のＱ３側からの入
射光は、結合部において光学部材４０との界面で反射さ
れ、主ファイバ２０のコア２１中に入る。そして、主フ
ァイバ２０のＱｌ側へ伝播していく。このため、前述の
第１および第２の条件を満すときには、いわゆる光結合
が可能になる。

本発明では、主ファイバ２０のコア２１と分枝ファイバ
３０のコア３１が一点において交叉し、結合部の外側の
側面には低屈折率の光学部材４０が配設されている。従
って、極めて効率のよい光分岐および結合を行なうこと
が可能である。また、調心を極めて簡単かつ高精度に行
なうことができる。

次に、上記の光分岐結合器の製造工程を、第３図ないし
第７図を参照して説明する。

まず、シリコン単結晶からなる基板１０を用意し、第３
図のように溝部を形成する。溝形成にはシリコンの化学
的エツチングを用いてもよいが、研削深さ精度が０．５
μｍ程度の加工装置（図示せず）を用いてもよい。これ
を用いて、基板１０に角度θで交叉する主溝１１および
分枝溝１−２を形成する。

次に、第４図に示すように、基板１０上の主溝１１に主
ファイバ２０をセットする。主ファイバとしては、例え
ば外径が１２５μｍでコア径が２０μｍの単一モード光
ファイバを用いることができるが、これらに限るもので
はない。そして、これを、エポキシ系接着剤を用いて主
溝１１に固定する。ここで、分枝溝と平行に両側に２本
のサイド溝（図示せず）を形成しておき、エポキシ系接
着剤を用いて固定する場所はこの外側部分とし、サイド
溝の内側部分にはエポキシ系接着剤は入れないようにす
ることが望ましい。このようにすると、エポキシ系接着
剤はサイド溝の存在により、その内側の結合部（主溝１
１と分枝溝１２の交叉部）には流れ込まなくなる。従っ
て、後の主フアイバ１１等の固定に支障が生じることが
ない。

次に、第５図に示すように、厚さｄ＋α−３０μｍ程度
の研削ブレード（図示せず）を用い、主ファイバ２０に
切込部２２を形成する。この切込部２２は分枝溝１２と
同一方向になっており、これによって主ファイバ２０は
図中の左側部分と、図中の右側部分に分離される。そ１
．て、この分離工程は主ファイバ２０を基板１０の主溝
１１に固設した状態で行なわれるので、両者が位置ずれ
することなく、従って以後の調心作業が全く不要になる
。

次に、先端を板状結合端部３２に仕上げた分枝ファイバ
３０を作製する。この分枝ファイバ３０の加工は、研削
装置（図示せず）の基板に分枝ファイバ３０をセットし
てワックス止めし、先端のクラッド部分を研削ブレード
で削り取り、厚さｄ−２０μｍ程度の板状にすることに
より実現できる。なお、分枝ファイバ３０には主ファイ
バ２０と同様の単一モード光ファイバを用いることが望
ましい。

このようにして作製した分枝ファイバ３０からワックス
を除去し、第６図のようにセットする。

すなわち、板状結合端部３２を切込部２２に挿入し、分
枝ファイバ３０を分枝溝１２にセットしてエポキシ系接
着剤で固定する。このとき、主溝１１と平行に前述のサ
イド溝と同様のサイド溝（図示せず）を設けておけば、
分枝ファイバ３０を固定するためのエポキシ系接着剤が
主ファイバ２０と分枝ファイバ３０の結合部に流れ込む
のを防止できる。

ここで重要なことは、分枝ファイバ３０と主ファイバ２
０についても、極めて高精度かつ容易に調心できること
である。すなわち、主ファイバ２０の左側部分と右側部
分は、主ファイバ２０が主溝１１に固定されて切断され
ることで調心されるが、主ファイバ２０と分枝ファイバ
３０の調心についても、分枝ファイバ３０が分枝溝１２
に固定されることで高精度かつ容易になされる。なぜな
ら、主溝１１と分枝溝１２は同一サイズ、同一形状のＶ
字状溝であり、主ファイバ２０と分枝ファイバ３０は同
一サイズであり、しかも分枝ファイバ３０の板状結合端
部３２には、コア３１が含まれているからである。なお
、主ファイバ２０と分枝ファイバ３０のサイズが異なる
ときには、主溝１１と分枝溝１２のサイズや形状を異な
らせればよい。以上のようにして、３本の光ファイバの
コア部は、−点において互いに接触ないし近接すること
になり、挿入損失は著し、く低減される。

次に、第７図に示すように、研削ブレード（図示せず）
によって、主ファイバ２０および分枝ファイバ３０の結
合部の外側部分を平面研削すると共に、基板１０に光学
部材挿入溝１３を所定の深さおよび幅で形成する。そし
て、この光学部材挿入溝１３に屈折率ｎ３の光学接着剤
を注入して固化し、第１図および第２図の光学部材４０
にすると、本発明に係る光分岐結合器が完成する。

この発明では、一連の工程を経ることにより、主ファイ
バ２０および分枝ファイバ３０のコアが一点で交叉する
ことになり、また光学部材４０が形成されることになる
。従って、挿入損失は著しく少なくでき、調心も極めて
簡単になる。

本発明については、種々の変形が可能である。

例えば、主ファイバの切込部は主ファイバを切断するも
のに限らず、少なくともそのコアまで届く深さの切込み
、であれば、分枝ファイバの板状結合端部を挿入して双
方のコアを接触させることが可能である。また、光ファ
イバは単一モード型のものに限られず、マルチモード型
のものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上、詳述に説明した通り本発明では、主ファイバに切
込部を形成し、分枝ファイバの先端部を板状に仕上げて
切込部に挿入するだけで主ファイバと分枝ファイバのコ
アは接触されるので、挿入損失を低く抑えることができ
、しかも調心等を精度よく簡単に行なえる光分岐結合器
を実現できる。

また、本発明の製造方法によれば、主ファイバの切込部
の形成およびこれに対する分枝ファイバの結合は、光フ
ァイバを基板に固設した状態で行なうことができるので
、歩留りよく光分岐結合器を実現できる。

このため本発明は、光通信などの分野において、線路保
守用パルス光の線路内への注入および取り出しに使用で
きる。また、通信線路中のラマン散乱やプリルアン散乱
などを利用した光増幅において、ポンプ光の注入に利用
できる。光分岐結合器のこのような分野への応用では、
信号光の挿入損失の低減と、モニタ光の高効率の合波、
分波が必要になるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る光分岐結合器の分解斜
視口、第２因は、実施例の平面構成と作用の説明図、第
３図ないし第７図は、光分岐結合器の製造方法の一実施
例を示す工程別の斜視図である。 １０・・・基板、１１・・・主溝、１２・・・分枝溝、
１３・・・光学部材挿入溝、２０・・・主ファイバ、２
１・・・コア、３０・・・分枝ファイバ、３１・・・コ
ア、３２・・・板状結合端部、４０・・・光学部材。 特許出願人　　住友電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主ファイバに斜方向から分枝ファイバを結合して光
   の分岐および結合を行なうようにした光分岐結合器にお
   いて、 前記主ファイバには前記分枝ファイバの結合方向から少
   なくとも当該主ファイバのコア部まで延びる切込部が形
   成され、前記分枝ファイバの結合側の先端部は前記切込
   部の幅以下の厚さであって当該分枝ファイバのコア部を
   含む板状結合端部に仕上げられ、前記板状結合端部は前
   記切込部に挿入されていることを特徴とする光分岐結合
   器。 ２、主ファイバに角度θをもって斜方向から分枝ファイ
   バを結合して光の分岐および結合を行なうようにした光
   分岐結合器において、 前記主ファイバおよび分枝ファイバのコアの屈折率をｎ
   ＿１、クラッドの屈折率をｎ＿２としたときに、前記角
   度θは θ≦ｓｉｎ＾−＾１｛（ｎ＿１＾２−ｎ＿２＾２）＾１
   ＾／＾２／ｎ＿１｝であり、 前記主ファイバには前記分枝ファイバの結合方向から少
   なくとも当該主ファイバのコア部を切断するまで延びる
   切込部が形成され、前記分枝ファイバの、結合側の先端
   部は前記切込部の幅以下の厚さであって当該分枝ファイ
   バのコア部を含む板状結合端部に仕上げられて前記切込
   部に挿入されかつ、前記分枝ファイバの先端側は前記主
   ファイバの光軸方向に略平行であって前記分枝ファイバ
   の光軸方向に略垂直な平面に研削され、この研削された
   平面に前記主ファイバのクラッドの屈折率以下の屈折率
   の材料からなる光学部材が当接されていることを特徴と
   する光分岐結合器。 ３、前記主ファイバおよび分枝ファイバは基板上に形成
   されたＶ字状溝に固設され、前記光学部材は前記主ファ
   イバおよび分枝ファイバの交叉部の前記基板に形成され
   た溝部に埋設されていることを特徴とする請求項２記載
   の光分岐結合器。 ４、斜方向から交叉する主溝および分枝溝を基板に形成
   する第１の工程と、 前記主溝に主ファイバを固設して前記分枝溝方向から所
   定幅で前記主ファイバを切断する切込部を形成する第２
   の工程と、 先端部が前記切込部の幅以下の厚さであってコア部を含
   む板状結合端部に仕上げられた分枝ファイバを、当該板
   状結合端部が前記切込部に挿入されるように前記分枝溝
   に固設する第３の工程と、前記分枝ファイバの先端部お
   よびその両側の前記主ファイバの側面を当該主ファイバ
   の光軸方向と略平行であって前記分枝ファイバの光軸方
   向と略垂直な平面に研削する第４の工程と、 この第４の工程により平面に研削された前記分枝ファイ
   バの先端部に前記主ファイバのクラッドの屈折率以下の
   屈折率の光学接着剤を注入して固化する第５の工程と を備えることを特徴とする光分岐結合器の製造方法。 ５、前記第１の工程は、前記主溝と分枝溝を角度θをも
   って交叉するように形成する工程であり、かつ前記主フ
   ァイバおよび分枝ファイバのコアの屈折率をｎ＿１、ク
   ラッドの屈折率をｎ＿２としたときに、 θ≦ｓｉｎ＾−＾１｛（ｎ＿１＾２−ｎ＿２＾２）＾１
   ＾／＾２／ｎ＿１｝であることを特徴とする請求項４記
   載の光分岐結合器の製造方法。