JPH02212805A - 光ファイバと導波路型光部品の結合固定方法 - Google Patents

光ファイバと導波路型光部品の結合固定方法

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JPH02212805A
JPH02212805A JP3278189A JP3278189A JPH02212805A JP H02212805 A JPH02212805 A JP H02212805A JP 3278189 A JP3278189 A JP 3278189A JP 3278189 A JP3278189 A JP 3278189A JP H02212805 A JPH02212805 A JP H02212805A
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JP
Japan
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waveguide
ferrule
type optical
optical fiber
waveguide type
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JP3278189A
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Hiroshi Nakamoto
洋 中元
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/30Optical coupling means for use between fibre and thin-film device

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 光ファイバと導波路型光部品の結合固定方法に関し、 マツチング液を用いることなしに高い光結合効率を安定
に維持することができる光ファイバと導波路型光部品の
結合固定方法の提供を目的とし、光ファイバが挿入固定
されたフェルールの端面を球状に研磨し、上記光ファイ
バの端面が導波路型光部品の導波路露出端面に密着する
ように該導波路型光部品及び上記フェルールを保持し、
該導波路型光部品及びフェルールの線熱膨張係数よりも
大きな線熱膨張係数を有する結合部材と上記導波路型光
部品及びフェルールとを加熱した状態で上記結合部材の
両端部を上記導波路型光部品及びフェルールの側面に固
定し、上記導波路型光部品、フェルール及び結合部材を
冷却しこれらの収縮量の差を利用して上記光ファイバと
上記導波路露出端面との密着力を得るようにして構成す
る。
産業上の利用分野 本発明は光ファイバと導波路型光部品の結合固定方法に
関する。
光通信又は光伝送の分野においては、レンズ等の光学系
構成部品を盤上に固定保持してなるバルク型光部品のほ
かに、導波路型光部品が使用される。導波路型光部品は
、導波路基板上にそれよりも屈折率の高い先導波路を形
成し、この先導波路内に光ビームを閉じ込めた状態で制
御するように構成されており、構造上小型化が容易で、
量産が可能であるという利点のほか、電界や磁界を効果
的に印加することができるので、消費電力の飛躍的が低
減が可能であるという利点を存している。
このような導波路型光部品を実用するに際して、光ファ
イバとの結合固定方法の最適化が模索されている。
従来の技術 光ファイバと導波路型光部品を光学的に結合する場合、
光フアイバ端面と導波路端面とを単に接近させただけで
は高屈折率な光ファイバ及び導波路間に低屈折率な空気
層が介在するので、フレネル反射損により損失が増大す
るとともに、キャビティ効果により間隙の微小変動に応
じて上記損失が安定しない。このため、従来は、第5図
に示すように、基板31上に載置固定された導波路型光
部品32の導波路32a端面と光ファイバ33端面とを
対向させ、これらの間に光学接着剤等の光ファイバ及び
導波路の屈折率とほぼ等しい屈折率を有するマツチング
液34を介在させ、上記損失の増大及び変動を防止する
ようにしていた。なお、図において、36は基板31上
に固定されたブロック、35は表面に図示しない金属薄
膜が形成された光ファイバ33をブロック36に固定し
ている半田である。
発明が解決しようとする課題 このように従来技術であると、高い光結合効率を安定に
維持するためにマツチング液を使用する必要があったが
、マツチング液の信頼性が必ずしも高くないという問題
があった。例えば、マツチング液をLD(半導体レーザ
)等の光半導体素子と同一気密ブロック内に入れておく
と、マツチング液から蒸発等したガスが光半導体素子に
悪影響を与えることがある。
本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、マ
ツチング液を用いることなしに高い米結合効率を安定に
維持することができる光ファイバと導波路型光部品の結
合固定方法の提供を目的としている。
課題を解決するための手段 第1図は本発明の原理図である。
2は光ファイバ1が挿入固定されたフェルールであり、
その端面は球面に研磨されている。4は光ファイバ1と
光学的に結合すべき導波路型光部品3の導波路である。
5は導波路型光部品3及びフェルール20線熱膨張係数
よりも大きな(第一の方法)あるいは小さな(第二の方
法)線熱膨張係数を有する結合部材である。
本発明第一の方法では、光ファイバ1の端面が導波路型
光部品3の導波路4露出端面に密着するように導波路型
光部品3及びフェルール2を保持し、導波路型光部品3
及びフェルール20線熱膨張係数よりも大きな線熱膨張
係数を有する結合部材5と導波路型光部品3及びフェル
ール2とを加熱して結合お材5の両端部を導波路型光部
品3及びフェルール2の側面に固定し、導波路型光部品
3、フェルール2及び結合部材5を冷却しこれらの収縮
量の差を利用して光ファイバ1と導波路4露出端面との
密着力を得るようにしている。
また、本発明第二の方法では、光ファイバ1の端面が導
波路型光部品3の導波路4露出端面に密着するように導
波路型光部品3及びフェルール2を保持し、導波路型光
部品3及びフェルール2の線熱膨張係数よりも小さな線
熱膨張係数を有する結合部材5と導波路型光部品3及び
フェルール2とを冷却して結合部材5の両端部を導波路
型光部品3及びフェルール2の側面に固定し、導波路型
光部品3、フェルール2及び結合部材5を加熱しこれら
の膨張量の差を利用して光ファイバlと導波路4露出端
面との密着力を得るようにしている。
作   用 導波路型光部品30線熱膨張係数をα4、フェルール2
0線熱膨張係数をα2、導波路型光部品3と結合部材5
の固定部分から導波路4と光ファイバ1の密着部分まで
の距離を!9、導波路4と光ファイバ2の密着部分から
フェルール2と結合部材5の固定部分までの距離を12
、結合部材50線熱膨張係数をαとすると、本発明第一
の方法において、結合部材50線熱膨張係数が導波路型
光部品3及びフェルール20線熱膨張係数よりも大きい
、というのは、 it  +Ilt の式を満足していることであると定義する。この条件を
満足していることにより、結合部材5、導波路型光部品
3及びフェルール2を加熱して結合部材50両端部を導
波路型光部品3及びフェルール2の側面に固定した後、
これらを適当な光部品の使用温度(例えば室温)にまで
冷却することによって、光ファイバ1と導波路4i1出
端面との間に適当な密着力を得ることができる。光ファ
イバ1と導波路4露出端面とが密着すると、これらの間
には空気層が介在しないから、損失の増大及び変動が防
止され、マツチング液を用いることなしに高い光結合効
率を安定に維持することができる。
また、本発明第二の方法において、結合部材5の線熱膨
張係数が導波路型光部品3及びフェルール2の線熱膨張
係数よりも小さい、というのは、の式を満足しているこ
とであると定義する。この条件を満足していると、結合
部材5、導波路型光部品3及びフェルール2を冷却して
結合部材50両端部を導波路型光部品3及びフェルール
2の側面に固定した後、これらを適当な光部品の使用温
度(例えば室温)まで加熱することによって、光ファイ
バ1と導波路4露出端面との間に適当な密着力を得るこ
とができ、本発明第一の方法と同様の原理により目的が
達成される。
」L」1−男 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第2図は本発明の実施例図であって、本発明方法により
結合固定される光ファイバ及び導波路型光部品の平面図
、第3図はその側面図である。12はその中心細孔に光
ファイバ11が挿入固定されたフェルールであり、フェ
ルール12の端面ば球面に研暦されている。光ファイバ
11をフェルール12に固定するには、例えばSUS材
からなるフェルール12の表面及び光ファイバ11の先
端近傍の表面に例えば蒸着によりAu等の半田付は可能
な金属を膜形成し、半田付けにより行うことができる。
導波路型光部品13は、導波路14が形成された導波路
基板15を例えばSUS材、コバール等の金属からなる
キャリア16上に密着固定して構成されている。17は
その両端がそれぞれキャリア16及びフェルール12の
側面に例えばレーザ溶接により固定される結合部材であ
り、18は結合部材17により結合を行うのに先立ちフ
ェルール12をキャリア16に仮止めするための仮止め
部材である。
第一の方法による場合には、結合部材17の材質として
、線熱膨張係数がキャリア16及びフェルール120線
熱膨張係数よりも大きいものを選ぶ。キャリア16及び
フェルール12がSUS材から形成されている場合には
、SUS材の線熱膨張係数は16,4XIO−”である
から、これよりも大きい線熱膨張係数を有するしんちゅ
う(18゜8 X 10−@)から結合部材17を形成
することができる。そして、全体加熱に先立ち、フェル
ール12を例えば図示しない微動台に固定し、光ファイ
バ11の端面が導波路14の露出端面に密着するように
位置調整して、キャリア16とフェルール12を仮止め
部材18により仮止めする。この場合、全体加熱を行っ
たときにフェルール12とキャリア16の相対位置が変
動しないように、仮止め部材18の線熱膨張係数はフェ
ルール12及びキャリア16の線熱膨張係数とほぼ等し
いものであることが望ましい。次に、例えば加熱炉内で
全体加熱を行って、結合部材170両端をそれぞれキャ
リア16及びフェルール12の側面にレーザ溶接等で固
定した後、通常使用温度(例えば室温)まで冷却する。
このとき、冷却にともなう結合部材17の収縮量は、結
合部材17との固定部分間におけるフェルール12及び
キャリア16の収縮量よりも大きいので、光ファイバ1
1と導波路14の端面間には適当な密着力が生じること
になる。従って、加熱温度を光部品の使用温度範囲の上
限以上の温度に設定しておけば、使用温度範囲に゛おい
て常に光ファイバ11と導波路14の端面同士を密着さ
せることができるので、これらの間には空隙が生じるこ
とはなく、高い光結合効率を安定に維持することができ
る。端面同士の密着力については、この圧力をPとする
と、P=E1ΔT(αJ×αS)/S と表すことができる。ここに、Sはフェルールと導波路
の接触面積(ファイバの断面1) 、Eはフェルール(
SUS材)のヤング率、!は溶接点間の距fi(5+a
+s)、ΔTは温度差(50℃)、αノは結合部材(し
んちゅう)の線熱膨張係数、α。
はキャリア16 (SUS材)及びフェルール12(S
US材)の線熱膨張係数であり、それぞれについて例示
された値を用いてPを求めると、P=1.2X10’ 
 (N/rn’)となる。
なお、光ファイバ11の端面と導波路14の露出端面と
を密着させた状態で全体加熱を行うことができる場合に
は仮止め部材18による仮止めは不要である。
第二の方法では、結合部材17の材質として、線熱膨張
係数がフェルール12及びキャリア16の線熱膨張係数
よりも小さいものを使用する。そして、第一の方法にお
いて、加熱すべきところを冷却し、冷却すべきところを
加熱し、収縮させるべきところを膨張させることによっ
て、この光部品の使用温度において光ファイバ11と導
波路14の端面同士を良好に密着させることができ、高
い光結合効率を安定に維持することができる。
ところで、上記実施例において、フェルール12とキャ
リア16を高い結合力で結合させるためにヤング率が大
きな結合部材を使用した場合に、光ファイバ11と導波
路14の端面間の密着力が著しく大きくなり、密着部分
に破損の右それが生じることがある。このような場合に
は、第4図に示すように、湾曲させた形状の結合部材2
1を使用することによって、結合部材21に光軸方向の
バネ性を付与し、つまり、結合部材21の光軸方向の実
質的なりフグ率を低下させ、上記破損を防止するように
しても良い。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、マツチング液を
用いることなしに高い光結合効率を安定に維持すること
ができるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、 第2図は本発明の実施例図であって、本発明第一の方法
により結合固定された光ファイバ及び導波路型光部品の
平面図、 第3図はその側面図、 第4図は本発明の他の実施例であって、本発明第二の方
法により結合固定された光ファイバ及び導波路型光部品
の平面図、 第5図は従来技術の説明図である。 1.1 2、 1 3.1 4、 1 5.1 1・・・光ファイバ、 2・・・フェルール、 3・・・導波路型光部品、 4・・・導波路、 7.21・・・結合部材。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光ファイバ(1)が挿入固定されたフェルール(
    2)の端面を球状に研磨し、 上記光ファイバ(1)の端面が導波路型光部品(3)の
    導波路(4)露出端面に密着するように該導波路型光部
    品(3)及び上記フェルール(2)を保持し、該導波路
    型光部品(3)及びフェルール(2)の線熱膨張係数よ
    りも大きな線熱膨張係数を有する結合部材(5)と上記
    導波路型光部品(3)及びフェルール(2)とを加熱し
    た状態で上記結合部材(2)の両端部を上記導波路型光
    部品(3)及びフェルール(2)の側面に固定し、 上記導波路型光部品(3)、フェルール(2)及び結合
    部材(5)を冷却しこれらの収縮量の差を利用して上記
    光ファイバ(1)と上記導波路(4)露出端面との密着
    力を得るようにしたことを特徴とする光ファイバと導波
    路型光部品の結合固定方法。
  2. (2)光ファイバ(1)が挿入固定されたフェルール(
    2)の端面を球状に研磨し、 上記光ファイバ(1)の端面が導波路型光部品(3)の
    導波路(4)露出端面に密着するように該導波路型光部
    品(3)及び上記フェルール(2)を保持し、該導波路
    型光部品(3)及びフェルール(2)の線熱膨張係数よ
    りも小さな線熱膨張係数を有する結合部材(5)と上記
    導波路型光部品(3)及びフェルール(2)とを冷却し
    た状態で上記結合部材(5)の両端部を上記導波路型光
    部品(3)及びフェルール(2)の側面に固定し、 上記導波路型光部品(3)、フェルール(2)及び結合
    部材(5)を加熱しこれらの膨張量の差を利用して上記
    光ファイバ(1)と上記導波路(4)露出端面との密着
    力を得るようにしたことを特徴とする光ファイバと導波
    路型光部品の結合固定方法。
JP3278189A 1989-02-14 1989-02-14 光ファイバと導波路型光部品の結合固定方法 Pending JPH02212805A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04110807A (ja) * 1990-08-31 1992-04-13 Nec Corp 導波路型光デバイス
US10444115B1 (en) * 2018-04-06 2019-10-15 Fujitsu Component Limited Testing method and testing device

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