JPH04110808A - 集積光ファイバ機能部品 - 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、集積光ファイバ機能部品１０ＦＣ（Ｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ　０ｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔｌに関し、詳しくは、
光通信用として光ファイバ導波路に機能光学素子等を介
装にあたり間隙に対しての損失を低く抑えることが可能
な機能部品に関する。

［従来の技術］ 従来のこの種の集積光ファイバ機能部品（ＩＯＰＣＩの
一例を第６図に示す。本例は、光ファイバ間に例えば光
アイソレータなどの機能的光学素子を介装する際に用い
られる代表的なものの一例で、ここで、１００は光ファ
イバ、２００は分布屈折率レンズである。このように分
布屈折率レンズ２００を使用して、その間に平行する光
ビーム３００が得られるように平行ビーム変換系を形成
することにより光ファイバ１００間の間隙損失が低（抑
制されるようにしている。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上述したような従来のｌ０ＦＣにおいて
は次に述べるような問題点がある。

（１）分布屈折率レンズ２００は一般にその直径寸法が
数ｎ＋ｍはあり、通常の光ファイバ１００が０．１２５
ｍｍの径であるのに対して２０〜３０倍と大きく、複数
のかかる光ファイバ１００が例えば０．２５ｍｍ程度の
ピッチで配列されている場合、多心−括の平行ビーム変
換系を形成するのが難しい。

（２）対向位置に配置される分布屈折率レンズ２００は
互いに独立して設けられるため、双方のレンズ２００間
で光軸合わせを必要とする。

（３）光ファイバ１００と分布屈折率レンズ２００との
間でも光軸合わせが必要であり、そのためには位置合わ
せ用の治具を用いなければならず、双方を正しく固定す
るには高度の熟練を要する。

本発明の目的は、上述従来の問題点　に着目し、その解
決を図るべ（、量産に適応した集積化が可能があり、か
つ、機能光学素子等の介装時に間隙によって光ファイバ
に生じる損失を低（抑制することのできる集積光ファイ
バ機能部品を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、基板上に設け
た所定幅の溝の両側に、所定長さおよび径を有するＧＩ
光ファイバをそれぞれ対向させて平行配置し、対向する
ＧＩ光ファイバ同士の光軸を一致させるようになして、
該対向するＧＩ光ファイバ同士の間にビームウェストを
介してスポットサイズ変換型の結合系が得られるように
したことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明によれば、基板上の機能光学素子等が介装される
溝を介してその両側の対向位置に配設された所定長およ
び径を有する複数の平行するＧｌ光ファイバ同士がそれ
ぞれ光軸を一致させた状態に保たれており、しかもＧＩ
光ファイバの長さの設定にあたって対向する対のＧＩ光
ファイバ同土間にビームウェストが存在し、スポットサ
イズの変換により双方向の結合が得られるようにしたの
で、それぞれのＧＩ光ファイバが分布屈折率レンズに代
って機能することになり、小型化、集積化が可能で、量
産に好適で、複数の光ファイバに対しても一括して、ス
ポットサイズの変換型結合系を実現することができる。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す。これら
の図において、１はそのｌ０ＦＣ１２はｌ０ＦＣＩを構
成する基板である。３は基板２上に連続加工によって形
成した互いに平行する複数の光ファイバ溝、４は光ファ
イバ溝３の両側に同方向に設けられたガイドピン溝であ
る。５は各光ファイバ溝３に埋設され、フラットプレー
ト６との間に保持されて接着固定さねたＧＩ光ファイバ
（グレーデツトインデックス型光ファイバ）であり、Ｇ
Ｉ光ファイバ５を図示の形態で配置することにより、Ｇ
１光ファイバの有する特性を利用して後述するようにス
ポットサイズ変換型結合系を構成する。

それには、まず上述のように各光ファイバ溝３にＧＩ光
ファイバ５の連続体を埋設した上、基板２の上面両端部
にそれぞれ所定長しのＧＩ光ファイバ５が残置されるよ
うにしてその中間部に所定深さＤ　（Ｄ＞光ファイバ溝
の深さ）および幅を有する溝８を切削する。なお、この
ときの光ファイバ保持部７の幅およびＧＩ光ファイバ５
の長さＬはＧＩ光ファイバ５の有する屈折率分布形態に
関連して設定されるもので、両端が研磨された状態で光
ファイバ保持部７に保持される複数のＧＩ光ファイバ５
の長さしく保持部の幅に対応する）を適切に設定するこ
とにより、Ｇ１光ファイバ５の一方から入射した光を溝
８で示される間隙に向けて出射させたときに、ここでビ
ームウェストを形成しビームウェストを介して対向する
Ｇｌ光ファイバ５同士を低損失で結合することができる
。

９はガイドピン溝４にガイドビン１０を保持するための
クランパである。第２図に示すようにガイドピン溝４に
ガイドピンｌＯを嵌め合わせた状態で、その上からクラ
ンパ９を図示のようにして装着することにより、そのば
ね性でガイドピン１０を介してｌ０ＰＣＩの両側に設け
られる不図示の光ファイバ間を連結状態に保つことがで
きる。なお、ガイドピン溝４は図示しないが基板２の下
面に形成されてもよい。

このように構成したｌ０Ｆ（：１においては、平行する
光ファイバ溝にそれぞれＧＩ光ファイバ５を予め埋設し
た状態でその中間部を基板２と共に削除して溝８を形成
するので、第１図に示すように右と左とに別れて保持部
７に保持されるＧｌ光ファイバ５間では完全に軸心が一
致しており、従来例のように軸心調整の必要がない。し
かもこれらのＧＩ光ファイバ５の長さＬは先にも述べた
ように溝８において対向するＧＩ光ファイバビームがビ
ームウェストを介して最低損失で結合されるように設定
されているので、ｌ０ＰＣＩに接続される光ファイバの
本数、すなわちＧＩ光ファイバ列のいかんにかかわらず
自在に計画することができる。

第３図の（Ａ）　、　（Ｂ）および（Ｃ）は本発明によ
るＴＯＰＣＩを実際に適用する場合の形態を示す。その
（Ａ）は、多心テープファイバ１００Ａに光コネクタ４
００が設けられていて、各光コネクタ４００にガイドピ
ン１０が突設されている例で、これらのガイドピンＩＯ
をｌ０ＰＣＩの対向する方向からガイドピン溝４に突き
合わせて嵌め込んだ上、クランパ９で固定すればよい。

その（Ｂ）はｌ０ＰＣＩのガイドピン溝４に連続したガ
イドピンＩＯを予めクランプ９で固定しておくようにす
るもので、この場合は、ｌ０ＦＣ：１の両側から突出さ
せたガイドピン１０を光コネクタ４００の不図示の雌孔
に差込むことにより相互間の位置合せが得られる。また
、その（Ｃ）はｌ０ＰＣＩ　と光コネクタ４００とを最
初から１体のパッケージＩＡ化した例で、その結合にあ
たっては必らずしもガイドピン溝にガイドピンを嵌め合
わす形態でな（でもよいことはいうまでもない。

第４図は上述のようにしてｌ０ＰＣＩと光コネクタ４０
０とが結合面１１を介して結合された状態を示す。この
ように結合されることにより個々の３Ｍ光ファイバ１０
０を通過する光をＧＩ光ファイバ５で分布屈折させ途中
にビームウェスト２０を形成させてスポットサイズ変換
型結合系を得ることができる。なお、この図から分るよ
うに、基板２の高さ旧やフラットプレート６の高さＨ２
は、好ましくは、光コネクタ４００の結合面１１におけ
る対応する高さに合わせて形成されることが望ましい。

かくして、平行溝８に不図示の光学素子を埋設すること
により、１つの光機能部品、例えば光アイソレータ、光
スィッチ、光カプラ、光タップ、光合分波器、光合分岐
器等を形成することが可能となる。特に第３図の（Ｃ）
で示した形態の場合は、ｌ０ＦＣを製造する際に同一の
加工ラインでｌ０ＦＣと光コネクタとをペアで組合わす
ことによってガイドピン溝や光ファイバガイド溝の軸心
合わせが保証されるようにすることができるので、ＩＯ
ＦＣを用いた光機能部品の量産にきわめて好適といえる
。

本発明者は、更に以下に示すようにして具体的にｌ０Ｆ
Ｃを構成し、実験を行った結果、結合損失の極めて少な
い良好な成績をあげることができた。

厚さ１．５ｍｍのＳｉウェハに光ファイバ溝１０本と２
本のガイドビン溝との加工を所定位置におこない、厚さ
０．５ｍｍのフラットプレートを接合して光ファイバガ
イド穴を形成した。なお、ガイドビン溝上部にはフラッ
トプレートは設けない。かくして光ファイバ溝に外径１
２５μｍおよび集束定数ｇが約２．８ｍｍ−’のＧｌ光
ファイバを挿入し接着固定した。ＧＩ光ファイバを固定
した光ファイバ保持部の両端をそれぞれ研磨し、更に、
平行溝を深さ約１ｍｍ研削加工して形成した。なお、基
板の全長は約２７８０μｍであり、これに対して研削除
去した溝の長さは約１５００μｍで両端の光ファイバ保
持部に約６４０μｍ長のＧＩ光ファイバをスポットサイ
ズ変換結合用として保持させた。そして、同一の加工ラ
インで製造した光コネクタのファイバ保持部にＳＭ光フ
ァイバ外径１２５ｔＬｍを１０本挿入して固定し、端面
研磨して多心光コネクタを形成した。

ｌ０ＦＣの外側にはＳＵＳ製のクランプを設け、クラン
プによりφ０．７ｍｍのガイドビンを片側にそれぞれ４
ｍｍ突出させるようにして加圧固定した。

このｌ０ＦＣに５Ｍｌ０心多心光コネクタをマツチング
オイルを用いて結合させ、かつｌ０ＦＣの溝には、テス
ト用として石英ガラスをマツチングオイルを塗布して挿
入した。

この状態でｌ０ＦＣと両側の光コネクタとの全体の結合
損失を測定した結果、λ＝１．３］μｍで全心平均約０
．３５ｄＢという低い値の損失であった。なお光ファイ
バを研削除去した溝部分は長さが約１５００μｍあり、
この間の結合損失は両側の３Ｍ光コネクタの損失を考虜
すると約２ｄＢ以下と推定されるので、低損失で、小型
の多心−括処理ができるスポットサイズ変換型の結合系
を作製することができた。従ってこれを用いることによ
り、種々の光学機能部品の形成が可能となる。更に、集
束定数ｇと加工精度を最適化することにより、より低損
失化を狙うことができる。本実験の場合、スポットサイ
ズは３Ｍ光ファイバで４．６μｍ　、　ＧＩ光ファイバ
では最大４０μｍまで拡大され、ビームウェストでは１
５μｍ程度にまで縮小されるものと考えられる。

なお以上の説明では、１つのｌ０ＦＣについて述べたが
、実際はウェハスケールでの量産加工が可能であり、−
括して加工処理ができるという大きい利点がある。

更にまた、上述の実施例では結合用のガイドピンを金属
製のクランパでガイド溝に押え込むようにしたが、ｌ０
ＦＣと光コネクタとの結合についてはこれに限らず、例
えばガイドピンをｌ０ＦＣ側に接着等により直接に取付
けておくなど、正確に相互が位置決めされる方法であれ
ば、どのような手段であってもよい。

なお、ｌ０ＦＣの焦点が問題となる場合は、第５図に示
す様にしてＧＩ光ファイバ５の外側に一定長の空間１２
を設計に基づいて形成するようにすればよい。もちろん
、不図示の光コネクタ側にこのような空間を形成しても
よいことは言うまでもない。

［発明の効果〕 以上説明してきたように、本発明によれば、（１）光フ
ァイバの寸法に合せてスポットサイズ変換結合系が形成
できるため、小型化集積化が可能である。

（２）複数の光ファイバに対し、−括しメてスポットサ
イズ変換結合系を実現することができ。る （３）従来型の光コネクタに対して結合の互換性が得ら
れる。

（４）研削加工を利用して容易にＧＩ光ファイバおよび
光機能部品介装のための空間の長さ方向の寸法出しがで
きる上、従来のような調心作業が不要である。

（５）連続Ｖ溝が形成された基板に対して、連続ＧＩ光
ファイバを埋設した上研削加工するので従米のような軸
調心が不要であり、要すれば双方のコネクタ部と一体化
して製造できる。

（６）ウェハスケールで複数のＩＯｌ”Ｃを一括して加
工できる構造であるために量産加工に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ｌ０ＦＣの構成の一例を示す斜視図、 第２図は第１図に示すｌ０ＦＣの正面図、第３図は本発
明ｌ０ＦＣと光コネクタとの各種組合せ形態を示す説明
図、 第４図は本発明ｌ０ＦＣと光コネクタとの結合状態にお
けるスポットサイズ変換結合系の光線の糸路図、 第５図は本発明の他の実施例（焦点長保証型）の説明図
、 第６図は従来のｌ０ＦＣによる平行ビーム変換系の説明
図である。 １　・・・ｌ０ＦＣ。 ２・・・基板、 ３・・・光ファイバ溝、 ４・・・ガイドビン講、 ５・・・ＧＩ光ファイバ、 ７・・・光ファイバ保持部、 ８・・・平行溝、 ９・・・クランパ、 １０・・・ガイドビン、 ２０・・・ビームウェスト、 １００・・・３Ｍ光ファイバ、 １００Ａ・・・多心テープファイバ、 ４００・・・光コネクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板上に設けた所定幅の溝の両側に、所定長さおよ
   び径を有するＧＩ光ファイバをそれぞれ対向させて平行
   配置し、対向するＧＩ光ファイバ同士の光軸を一致させ
   るようになして、該対向するＧＩ光ファイバ同士の間に
   ビームウェストを介してスポットサイズ変換型の結合系
   が得られるようにしたことを特徴とする集積光ファイバ
   機能部品。 ２）前記対向するＧＩ光ファイバ同士の対は、前記所定
   幅の溝の配設前にそれぞれ連続した１本分のＧＩ光ファ
   イバを前記溝の両側に跨がって形成された光ファイバ保
   持部に配置固定した上、該溝の前記基板上への形成時に
   当該溝に沿って削除されることにより、前記所定長さに
   形成されることを特徴とする請求項１に記載の集積光フ
   ァイバ機能部品。