JPH0375708A

JPH0375708A - 光ユニット及びその光結合部

Info

Publication number: JPH0375708A
Application number: JP1211418A
Authority: JP
Inventors: Soichi Kobayashi; 壮一小林
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1989-08-18
Filing date: 1989-08-18
Publication date: 1991-03-29

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、光導波路のホルダと光部品のホルダとをろう
材を介してレーザ溶接した光ユニット及びその光結合部
に関し、特に低出力のレーザ光にてこれらホルダの接合
を可能としたものである。

〈従来の技術〉近年、光通信や光情報処理等の分野における技術の進展
に伴い、単一モード伝送用光ファイバと光結合回路や光
分岐回路等を構成する光導波路とを信頼性高く実装する
ことが必要となって来ている。周知のように、単一モー
ド伝送用光ファイバのコア部の径は１０μｍ程度しかな
く、この単一モード伝送用光ファイバと先に述べた光導
波路とを接続する場合には、これらの相対的な位置ずれ
を１μｍ程度以下に抑えて接続損失の増加を防止しなけ
ればならない。

従来、光導波路と単一モード伝送用光ファイバ等の光部
品この接続に際しては、これらの接続損失が最小となる
ように、光導波路を保持するホルダと光部品を保持する
ホルダとを位置決めし、両者を接着剤により固定してい
る。

ところが、この方法では接着剤が固化するまで一対のホ
ルダを静止状態で固定しておく必要がある上、外部環境
に対する接着剤の特性に問題があるため、信頼性が高い
ものとは必ずしも云えなかった。

そこで、周囲への熱的影響が少なくしかも瞬間的な接合
が可能なレーザ溶接を、これら光導波路と光部品この結
合部に応用することが考えられている。このような光結
合部を有する光ユニットの一例を表す第７図に示すよう
に、単一モード伝送用光ファイバ（以下、単一モードフ
ァイバと略称する）１０１の接続端部はステンレス鋼製
のフェルール１０２を介してステンレス鋼製のホルダ１
０３に埋設されている。前記単一モードファイバ１０１
に一端側が接続する光導波路１０４は、ステンレス鋼製
のホルダ１０５に接着固定されており、この光導波路１
０４にはセンサチップ１０６が組付けられている。この
光導波路１０４の他端側には、ステンレス鋼製のホルダ
１０７に保持された複数本（図では二本）の多モード伝
送用光ファイバ（以下、多モードファイバと略称する）
１０８の接続端部が連結されており、前記ホルダ１０７
はステンレス鋼製のホルダ受け１０９に装着されている
。そして、これらホルダ１０３，１０５゜１０７及びホ
ルダ受け１０９の突き合せ端部１１０はＹＡＧ　（イツ
トリウム・アル電ニウム・ガーネット）レーザにより適
宜スポット溶接され、相互に一体化されている。

前記単一モードファイバ１０１から入射した光は光導波
路１０４にて二つに分岐され、センサチップ１０６を有
する側とそうでない側この光が二本の多モードファイバ
１０８にてａｍされる。そこで、これら二本の多モード
ファイバ１０８からの出力を比較することにより、セン
サチップ１０Ｂに基づく高感度な各種測定が可能となる
。

〈発明が解決しようとする課題〉第７図に示した従来の光ユニット及びその光結合部では
、黒点で示す溶接箇所１１１に充分な接合強度を得る必
要上、これら溶接箇所１１１の溶は込み深さを充分深く
設定しなければならない。しかも、相互に接合されるホ
ルダ１０３，１０５，１０７及びホルダ受け１０９が熱
容量の大きなブロック状をなしているため、高出力のＹ
ＡＧレーザを使用する必要がある。

ところが、高出力のＹＡＧレーザに対して従来ガイド可
能なエネルギビーム伝送用光ファイバの伝送許容限度は
３０ジユ一ル程度しかなく、これ以上の高出力のレーザ
光に対しては、反射鏡を利用した多関節型のガイド装置
を採用しなければならず、その１１ｍ等の取扱いがめん
どうとなる欠点があった。しかも、高出力のレーザ光を
溶接箇所に照射すると、この時の溶接の衝撃により、ホ
ルダ１０３゜１０５．１０７及びホルダ受け１０９の相
対位置がずれてしまい、接続損失を増大させる結果を招
く虜があった。

く課題を解決するための手段〉本発明による光ユニットは、光導波路と、この光導波路
に接続する光部品と、これら光導波路及び光部品をそれ
ぞれ保持する一対のホルダと、これら一対のホルダの突
き合わせ端部に相互に対向状態でそれぞれ形成されるろ
う材保持部と、これらろう材保持部にそれぞれ一体的に
埋設され且つ相互にレーザ溶接されるろう材とを具えた
ことを特徴とするものである。

又、本発明による光結合部は、光導波路を保持するホル
ダと前記光導波路に接続する光部品を保持するホルダと
を相互に突き合わせ、これらホルダの突き合せ端部を一
体的に接合する光結合部において、前記突き合わせ端部
に相互に対向状態でろう材保持部がそれぞれ形成され、
これらろう材保持部にそれぞれ一体的に埋設されたろう
材が相互にレーザ溶接されていることを特徴とするもの
である。

く作　　　用〉光導波路や光部品を保持するホルダに対しろう材の融点
は充分低く、従ってホルダの突き合わせ端部に形成され
たろう材保持部と一体のろう材に対し、低出力のレーザ
光を用いても充分な溶は込み深さでこれらろう材が相互
に接合され、一対のホルダが一体化される。

く実　施　例〉本発明による光結合部を有する光ユニットの一実施例の
外観を表す第１図及びその断面構造を表す第２図に示す
ように、単一モードファイバ１１の接ａｍ部には、ステ
ンレス鋼等の金属製のガイドスリーブ１２ａに一端部を
嵌め込んだシルコニ１等のセラミックスや金属等で形成
されるフェルール１２ｂが一体的に嵌着され、これらガ
イドスリーブ１２ａの一部及びフェルール１２ｂは、後
述するろう材この接合性の良好なコバール等の金属製の
ホルダ１３に貫通状態で接合されている。

そして、このホルダ１３には一端が単一モードファイバ
１１に接続する光導波路１４を形成した金属製のホルダ
１５が接合されている。

光導波路１４の構造を表す第３図に示すように、本実施
例の光導波路１４は単一モードファイバ１１に接続し且
っＹ分岐回路によって八本に分岐したコア部１４ａと、
これらコア部１４ｍを囲むクラッド部１４ｂ１このクラ
ッド部１４ｂを保持する基板１４ｃとからなり、図示し
ない接着剤にて光導波１１１４の基板１４ｃの部分がホ
ルダ１５と一体化されている。なお、この光導波路１４
とホルダ１５この接合方法として、ホルダ１５に対する
光導波路１４の接合端面に蒸着法等で金属膜を形成し、
この金属膜を介して光導波路１４とホルダ１５とをろう
付けすることも可能である。又、余談ではあるがこの薄
膜状をなす光導波路１４は特公昭６１−３９６４５号公
報等に開示された方法等で形成することができ、多成分
系ガラスやニオブ酸リチウムや石英ガラス或いは各種半
導体等でこの光導波路１４を構成する。

このように、本実施例ではＹ分岐回路を利用した光導波
１１１４を採用したが、第４図に示す如き方向性結合回
路を利用した光導波路１４や第５図に示す如き波長無依
存性回路を利用した光導波路１４を採用することも可能
であり、要するに、光信号の入射端と射出端とがそれぞ
れ一つ以上あるような光導波路でありさえすれば良い。

なお、これら第４図及び第５図において第３図に示した
部材と同一機能の部材には、これと同一の符号を記しで
ある。

前記光導波路１４の他端に接続端部がそれぞれ接続する
本実施例では八本の単一モードファイバ１６は、これら
の接続端部を一定間隔で保持するファイバ受け１７とフ
ァイバ押え１８とで固定されており、これらが更に接着
剤を介して金属製のホルダ１９に接合されている。

ホルダ１５，１９はホルダ１３と同材質のコバール等で
形成されており、これらの突き合せ端部２０の接合箇所
には、共晶はんだ等の低融点はんだ２１が充填された状
態となっている。これら低融点はんだ２１をＹＡＧレー
ザ等でスポット溶接するが、ここの部分の熱容量が小さ
いことから５ジユ一ル程度のエネルギを１〜１０ミリ秒
のパルスで照射すれば、充分な溶は込み深さが得られる
。

ちなみに、ホルダ１３，１５，１９の突き合わせ端部２
０を直接レーザ溶接して本実施例と同様な溶は込み深さ
を得るためには、３０ジユ一ル以上のエネルギを１〜１
０ミリ秒のパルスで照射する必要があり、本実施例の構
造を採用することによって、低出力のＹＡＧレーザを利
用可能となる。

低融点はんだ２１に対するレーザ光の照射方法としては
、単一モードファイバ１１．１６及び光導波路１４のコ
ア部１４ｍを挾んで１８０度隔Ｔ１三箇所から同時にこ
れら単一モードファイバ１１，１６及び光導波路１４へ
向けて二本のレーザ光を照射し、溶接時の衝撃により°
ホルダ１３，１５，１９の相対位置がずれないように配
慮することが望ましい。

この低融点はんだ２１をホルダ１３，１５゜１９の突き
合わせ端部２０に充填するに際しては、まずホルダ１３
，１５．．１９を仮組みし、この状態にて低融点はんだ
２１を充填すべき突き合わせ端部２０の部分にドリル等
で穿孔作業を施し、丸穴状をなするう材保持部２２をホ
ルダ１３，１５，１９の突き合わせ端部２０に形成する
。次に、ホルダ１３，１５゜１９を分解し、これらの突
き合わせ端部２２に形成された半円形の溝状をなするう
材保持部２２に低融点はんｔ！２１を盛金したのち、こ
れら低融点はんだ２１の表面を研摩してホルダ１３，１
５，１９の突き合わせ端部２２の表面と同一平面状をな
すようにする。そして、これらホルダ１３，１５，１９
を再び組立て、半円柱状をなす低融点はんだ２１の接合
端面を相互にレーザ溶接することにより、ホルダ１３，
１５，１９を一体化するのである。

本実施例では、ろう材として機械的強度の余り高くない
低融点はんｔ！２１を用いているため、大きな外力が負
荷する虞があるような使用条件では適当ではない。この
ような場合には、第１図におけるホルダ１５．１９の突
き合わせ端部２０の部分を拡大した第６図に示すように
、低融点はんだ２１による接合箇所の中間にホルダ１５
．１９の突き合わせ端部２０を直接レーザ溶接する直付
は部２３を形成したり、或いは高強度の硬ろう材等を使
用してホルダ１３，１５，１９の接合強度を向上させる
ことができる。

〈発明の効果〉本発明の光ユニット及びその光結合部によると、相互に
突き合わされる一対のホルダの突き合わせ端部に埋設さ
れるろう材を介してこれらをレーザ溶接するようにした
ので、低出力のレーザ光にても充分な溶は込み深さが得
られ、設備コストを下げることが可能である。又、レー
ザ光を照射した際の衝撃を軽減できるため、低損失の光
結合部を有する光ユニットを容易に実現可能である。更
に、ろう材のレーザ溶接後に接続損失の増加が認められ
た場合、ろう材を再度加熱してホルダを分解し、ホルダ
を組立て直してこれらを接合することが容易に行えるた
め、−枚のウニへ当り一つの光回路しかできないような
歩留りの悪い回路を実装するような場合の救済手段とし
て非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光結合部を具えた光ユニットの一
実施例を表す外観斜視図、第２図はその断面図、第３図
〜第５図はその光導波路の構造の一例をそれぞれ表す概
念図、第６図は本発明の他の一実施例をそれぞれ表す部
分拡大斜視図、第７図は従来の光結合部を有する光ユニ
ットの一例を表す外観斜視図である。又、図中の符号で１１．１６は単一モードファイバ、１
２ｂはフェルール、１３，１５．１９はホルダ、１４は
光導波路、１４ａはコア部、１４ｂはクラッド部、１４
ｃは基板、１７はファイバ受け、１８はファイバ押え、
２０は突き合せ端部、２１は低融点はんだ、２２はろう
材保持部、２３は直付は部である。第直図第図第図＋４ｂ第図第図４０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光導波路と、この光導波路に接続する光部品と、
これら光導波路及び光部品をそれぞれ保持する一対のホ
ルダと、これら一対のホルダの突き合わせ端部に相互に
対向状態でそれぞれ形成されるろう材保持部と、これら
ろう材保持部にそれぞれ一体的に埋設され且つ相互にレ
ーザ溶接されるろう材とを具えたことを特徴とする光ユ
ニット。
（２）光導波路を保持するホルダと前記光導波路に接続
する光部品を保持するホルダとを相互に突き合わせ、こ
れらホルダの突き合せ端部を一体的に接合する光結合部
において、前記突き合わせ端部に相互に対向状態でろう
材保持部がそれぞれ形成され、これらろう材保持部にそ
れぞれ一体的に埋設されたろう材が相互にレーザ溶接さ
れていることを特徴とする光結合部。
（３）一対のホルダの突き合わせ端部に形成され且つこ
れら突き合わせ端部を直接レーザ溶接する直付け部を具
えた請求項（１）に記載の光ユニット。
（４）ホルダの突き合わせ端部を直接レーザ溶接する直
付け部が形成された請求項（２）に記載の光結合部。