JPH03196004A - 導波路型光デバイス - 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、導波路型光デバイスに関する。より詳細には
、本発明は、平面光導波路を含む導波路型光デバイスで
あって、特に光ファイバとの容易且つ低損失な結合が可
能な新規なデバイスの構成に関する。

従来の技術 各種の光制御素子、光受動素子等を構成するために平面
光導波路を使用することがある。このような場合、平面
光導波路は、光導波媒体として最も普及している光ファ
イバと結合して使用に供される場合が多い。

第３図（ａ）は、上述のような光ファイバと平面光導波
路との結合部を拡大して示す図である。

同図に示すように、基体３１上に形成された平面光導波
路３２と光ファイバ３３とは、一般に樹脂系の接着材３
４によって相互に結合されるが、このとき、結合損失を
抑制するためには互いの導波光の光軸を一致させる必要
がある。従って、実際には、各光フアイバ３３毎に光軸
調整を行い、それぞれの光ファイバ３３を直接平面光導
波路３２に結合することになる。このような煩雑な方法
は、実験レベルあるいは結合箇所が少数であるような場
合にしか適用できない。

第３図（ｂ）は、複数の光ファイバを平面光導波路に結
合する場合に使用するコネクタ部材を示す図である。

即ち、複数の光ファイバ３３を、基体３１０表面に形成
された複数の平面光導波路３２に結合する際には、光フ
アイバ１本毎に光軸調整を行うことはあまりに煩雑であ
る。そこで、第３図（５）に示すように、基体３１上の
平面光導波路３２の間隔と等しい間隔で光ファイバ３３
を保持するコネクタ部材３５を使用し、複数の光ファイ
バ３３を一括して取り扱うことができる。

しかしながら、第３図（ｂ）に示すような方法では、依
然として、光ファイバの光軸方向に直角であり且つ互い
に直角な２方向の位置と、相互の光軸の角度とについて
、複数の光ファイバ３３と平面光導波路３２との調整を
行う必要がある。そこで、昭和６３年特許願第３１０７
３９号として、結合時の光軸調整が容易な結合補助装置
を含む光デバイスの構成が提案されている。

第４図（ａ）は上述のような結合補助装置の構成部材を
示す図である。

同図に示すように、この補助装置は、中央部に形成され
たコネクタ搭載用の溝４１ａと後述するホルダ４２を固
定するためのボルト４３に対応した穴４１ｂとを備えた
搭載面を有する基台４１と、基台４１の搭載面上に光導
波路基体４４を固定するホルダ４２と、光ファイバ４６
の端部を保持するコネクタ部材４５とから主に構成され
ている。

ここで、コネクタ４５は、上側部材４５ａおよび下側部
材４５ｂから構成されており、この１対の部材の間に光
ファイバ４６の端部を挟んで保持するように構成されて
いる。より詳細には、上側部材４５ａの下面と下側部材
４５ｂの上面とにはそれぞれＶ字型断面の溝が形成され
ており、互いに対向するＶ字型断面の溝によって画成さ
れる管内に光ファイバ４６が挟持されている。Ｖ字型断
面の溝は、基体４４上の１対の平面光導波路４４ａと等
しい間隔で、且つ、光ファイバ４６の光軸が上側部材４
５ａの溝１２が形成されている面上に位置するように形
成されている。従って、上側部材４５ａの溝内に光ファ
イバ４６を収容した後、下側部材４５ｂを上側部材４５
ａに固定することによって、下側部材４５ｂ゛との組立
精度に関係なく、上側部材４５ａと光ファイバ４６との
位置関係が決定される。尚、下側部材４５ｂの幅は基台
４１の溝の幅と合致しているか、あるいはより狭くなっ
ており、一方、上側部材４５ａの幅は下側部材４５ｂの
幅より広く形成されている。

第４図（ｂ）は、上述のような部材を使用して、光ファ
イバ４６と平面光導波路４４ａとを結合した状態を示す
図である。

同図に示すように、先導波路基体４４は、平面光導波路
４４ａが形成されている面を基台４１の表面に接するよ
うに基台４１上に搭載され、ホルダ４２と基台４１とを
ボルト４３により締結したり、接着剤を使用することに
より固定される。従って、平面光導波路４４ａは基台４
１の上面に直接当接して固定される。

一方、コネクタ部材４５は、溝４１ａと同じ幅の下側部
材４５ｂが溝４１ａの内部に収容され、これよりも幅の
広い上側部材４５ａは、基台４１の上面に当接する。前
述のように、光ファイバ４６を上側部材４５ａ側から固
定することによって、上側部材４５ａと光ファイバ４６
との位置関係は固定されている。上側部材４５ａと基台
４１とは、互いに直接当接するので、光ファイバ４６と
基台４１の上面との位置関係も、これによって固定され
る。

このように、第４図（ハ）に示した補助部材を使用する
ことによって、光ファイバ４６の光軸と、平面光導波路
４４ａとは、基台４１の上面を基準にして互いに固定さ
れる。また、コネクタ４５の下側部材４５ｂの幅は、基
台４１の溝４１ａと一致しているので、光ファイバ４６
の水平方向の位置もこれによって固定されている。

発明が解決しようとする課題 上述のように、平面光導波路と光ファイバとの上下方向
の光軸合せは、平面ホルダーに両者を固着することによ
り行われる。

第５図（ａ）は、平面光導波路と光ファイバとの接続に
おける軸ずれ量とそれに起因する損失との関係を示すグ
ラフである。尚、第５図（ａ）に示すグラフにおける軸
ずれ量とは、第５図（ｂ）に示すように、平面光導波路
の光軸に対して生じた光ファイバの光軸の鉛直方向の変
位である。

同図に示すように、平面光導波路と光ファイバとの軸ズ
レによる結合損失を１ｄＢ以内に抑えるためには、軸ズ
レ量を２μｍ以内にする必要がある。

従って、平面ホルダーの表面精度は平坦度２μｍ以内で
ある必要がある。

しかしながら、実際には、２μｍ以下の平坦度というの
は実現が難しく、前述のような従来の導波路型光デバイ
スを使用した場合、軸ズレに起因する結合損失のばらつ
きが大きく、低損失な結合を実現している製品の歩留り
は極めて低い。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、平
面光導波路と光ファイバとの結合が容易であり、且つ、
両者の結合損失を十分に低くすることができる新規な導
波路型光デバイスを提供することをその目的としている
。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、端面が同一平面上に一列に配列
されるように構成された複数の平面光導波路を含む基体
を搭載し、複数の光ファイバの端部を該平面光導波路と
同じ間隔で保持するコネクタ部材を、該光ファイバと該
平面光導波路とが光学的に結合されるように支持し且つ
案内する形状を具備する基台を備えた導波路型光デバイ
スであって、少なくとも該基体と該コネクタ部材とを支
持する該基台の表面が、平坦度が±ＩＡｔｍ以内のシリ
コンあるいはセラミクスにより形成されていることを特
徴とした導波路型光デバイスが提供される。

作用 前述のような導波路型光デバイスにおいてコネクタ部材
を支持する基台は、従来、ステンレス等の金属によって
作製されていた。しかしながら、金属材料を使用して基
台を作製した場合、加工時の表面ダレ等により、２μｍ
以下の平滑度を実現することは極めて困難である。そこ
で、種々の材料により基台を作製して平坦度を比較した
ところ、硬質セラミクスまたはシリコンウェハを用いた
場合に２μｍ以下の平坦度を実現し得ることが見出され
た。また、これらの材料により形成された基台に対して
取付は穴等の加工を行なうと平坦度が悪化すること、逆
に、寸法が小さいほど平坦度が向上すること等が見出さ
れた。

そこで、本発明の好ましい態様によれば、基台のうち、
特に、平面光導波路を含む基板と光ファイバを保持する
コネクタとを直接支持する基台部分のみをシリコンウェ
ハまたは硬質セラミクス板により形成する。また、シリ
コンウェハまたハ硬質セラミクス板により形成された支
持部材の加工は最小限に止め、取り付は穴等は、別途加
工した金属製の支持枠に形成し、この支持枠と支持部材
を一体として基台として使用する。ここで、支持部材の
表面の平坦度は２μｍ（±１μｍ）以内とし、支持枠の
内部に支持部材を嵌入することにより両者を一体とする
ことができる。

以上のような支持面の平坦な基台を使用すると、コネク
タ部材をこの基台上で滑動させることにより、コネクタ
部材に保持された光ファイバの光軸を基台に垂直な方向
に変移させることなく、基台に平行な方向の軸合わせを
行うことができる。従って、本発明に係る導波路型光デ
バイスでは、精密な軸合せを容易に行うことができる。

尚、この導波路型光デバイスにおいて、光ファイバの端
部を保持して位置決めするコネクタ部材は、Ｓｉ等の材
料により構成し、平滑に仕上げた平面に光ファイバを収
容するための溝を形成した構成とすることができる。こ
こで、光ファイバを収容する溝は、例えば７字型の断面
であり、光ファイバの端部が、結合すべき平面光導波路
と同じ所定の間隔で、同一平面上に配置されるように形
成される。また、コネクタ部材の上側部材の表面と同じ
平面上に各光ファイバの光軸が配置されるように構成さ
れる。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 第１図は、本発明に係る導波路型光デバイスにおいて使
用される基台の構成例を示す図である。

尚、この基台は、第４図に示した従来の導波路型光デバ
イスにふける基台４１に相当する部材である。

同図に示すように、この基台１は、支持部材２と支持枠
３とから構成されている。支持部材２は、方形の板状の
部材であり、その対向する１対の辺から中央に向かって
、後述するコネクタ部材の一部を収容するための幅広の
溝２ａを備えている。

ここで、支持部材２は、硬質セラミクス製であり、表面
の平滑度が２μｍ（±１μｍ）以下になるように仕上げ
られている。また、支持枠３は、金属製であり、上述の
支持部材２を収容するための凹陥部３ａをその中央に備
えており、更に、この凹陥部３ａの両側部に、やはり後
述するホルダを固定するためのボルト穴３ｂを備えてい
る。

第２図は、上述のように構成された基台を使用した導波
路型光デバイスの具体的な構成例を示す図である。

ここで結合の対象となるのは、図中では下面に１対の平
面光導波路を備えた基体２４と、各々端部をコネクタ部
材２５に保持されたそれぞれ１対の光ファイバ２６であ
る。コネクタ部材２５は、上側部材２５ａと下側部材２
５ｂとを接着して一体とすることによって構成されてお
り、各光ファイバ２６は、上側部材２５ａと下側部材２
５ｂとの間に挟持されるように構成されている。また、
上側部材２５ａおよび下側部材２５ｂには、互いに対向
する面上にそれぞれＶ字型の断面形状を有する溝が形成
されてふり、このＶ字型の溝に一部を収容された各光フ
ァイバ２６の光軸が、上側部材２５ａの下面と同一面上
に配置されるように構成されている。

一方、基台２１は、第１図に示した基台１と同じ構成を
有しており、支持部材２１ａと支持枠２１ｂとから構成
されている。支持部材２１ａは、硬質セラミクス製であ
り、上側の支持面は、平坦度が２μｍ以下となるように
仕上げられている。また、コネクタ部材２５の下側部材
２５ｂを収容し、コネクタ部材２５が所定の範囲で自由
に支持部材２１ａ上を滑動できるように、支持部材には
幅広の１対の溝が形成されている。但し、前述のように
、支持部材２１ａを高度に加工するとその平坦度が低下
するので、加工は最小限に止めている。その代わり、支
持枠２１ｂの両側部には、平面光導波路を搭載した基体
２４を固定する図示していないホルダを固定するための
ボルト穴が形成されている。

以上のような構成の部材を使用して実際に平面光導波路
と光ファイバとを結合し、総損失から光導波路自体の導
波損失および導波路と光ファイバとのモード不整合を引
いた結合損失は、０．３ｄＢであり、１ｄＢを大きく下
回っていることがＦＩｉ認された。このように、本発明
に係る導波路型光デバイスでは、低損失な結合を容易に
実現することができる。

発明の効果 以上詳述のように、本発明に係る導波路型光デバイスで
は、平面光導波路の基体、および、結合すべき光ファイ
バの端部を保持したコネクタ部材を搭載する支持部材が
、平滑に形成されたセラミクスまたはシリコンウェハに
より構成されているので、精密な軸合わせを容易に実現
することができる。従って、平面光導波路と光ファイバ
とを高効率で結合することが容易に可能となる。

これは、基台の搭載面を基準面とし、該基準面上に、平
面光導波路が形成しである面が接するように基体を搭載
し、光ファイバの光軸が平面光導波路の光軸のある面上
にくるようにコネクタを搭載するこの光デバイス独自の
構造によるものであり、更に、用いている基台のうち少
なくとも平面光導波路およびコネクタの搭載部分をシリ
コンもしくはセラミクスを用いた平坦度２μｍ以内の高
精度な平面とした構成によるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る導波路型光デバイスにおいて使
用される基台の構成を示す図であり、第２図は、本発明
に係る導波路型光デバイスの構成を示す図であり、 第３図は、従来の導波路型光デバイスの構成を示す図で
あり、 第４図（ａ）および（ｂ）は、改良された導波路型光デ
バイスの一般的な構成を示す図であり、第５図（ａ）お
よび（ｂ）は、光ファイバと平面光導波路との軸ずれに
起因する結合損失を説明するためのグラフと、このグラ
フ中における軸ずれ量の定義を説明するための図である
。 ３３．４６・・光ファイバ、 ４１・・・基台、 ４２・・・ホルダ、 ４５・・・コネクタ部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 端面が同一平面上に一列に配列されるように構成された
   複数の平面光導波路を含む基体を搭載し、複数の光ファ
   イバの端部を該平面光導波路と同じ間隔で保持するコネ
   クタ部材を、該光ファイバと該平面光導波路とが光学的
   に結合されるように支持し且つ案内する形状を具備する
   基台を備えた導波路型光デバイスであって、 少なくとも該基体と該コネクタ部材とを支持する該基台
   の表面が、平坦度が±１μｍ以内のシリコンあるいはセ
   ラミクスにより形成されていることを特徴とした導波路
   型光デバイス。