JPH0421803A - 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ＩＯＦＣ（Ｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ　０ｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔ）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
装にあたり平行ビーム変換系の形成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（ＩＯＦＣ）の
−例を第６図に示す。本例は、光ファイバ間に例えば光
アイソレーク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ｍｍはあり、通常の光ファイバ１００が０、１２５ｍ
ｍ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の可能な平行ビーム
変換系が得られ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複数の
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Ｇｌ［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平行ビーム
変換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ＧＩ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
ファイバの長さが対向する対のＧＩ光ファイバ同土間で
平行ビーム変換系が得られるように設定されているので
、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一括した平行ビー
ム変換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ｌ０ＦＣ１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れた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
Ｉ光ファイバの有する特性を利用して後述するように平
行ビーム変換系を構成することができる。

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
の長さしはＧｌ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Ｌ（保持部の幅に対応する）を適切に設定するこ
とにより、その一方から入射した光を平行ビームにコリ
メートすることができる。

９はガイドピン溝４にガイドビン１ｏ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１０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〕０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は図示しないか基板２の下
面に形成されてもよい。

このように構成したｌ０ＰＣＩ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ＧＩ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の長さしは溝８において、
平行ビームが得られるように設定されているので、ｌ０
ＰＣＩ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ｌ０ＰＣＩ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ｌＯ
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１Ｇを予めクランプ９で固定してお（ようにす
るもので、この場合は、ｌ０ＰＣＩの両側から突出させ
たガイドピンｌＯ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］Ａ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
形態でなくて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４
００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１
００を通過する光をＧＩ光ファイバ５で分布屈折させ平
行ビーム変換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Ｈｌ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１
１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ク、光
スィッチ、光カブラ、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
の加工ラインで工叶Ｃ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、ｌ０
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
本のガイドピ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
２５ＩＬｍおよび集束定数ｇが約３ｍｍ−’のＧＩ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３ｍｎ＋であり、これに対して研削除去した
溝の長さは約１．８　ｍｍで両端の光ファイバ保持部に
約０．６０ｍｍ長のＧＩ光ファイバを平行ビームコリメ
ート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１２５μｍ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のガイドピ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、ルー１．３１μｍで全心平均約２
．５ｄＢという低い値の損失であった。なお光ファイバ
を研削除去した部分が約１．８ｍｍ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慮すると約２ｄ
Ｂ以下と推定されるので、低損失で、小型の多心−括処
理ができる平行ビーム変換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。

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］　１ 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、ｌ０ＰＣＩ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１
２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平行ビーム変換系が作成できるため
、小型化集積化が可能である。

（２）複数の光ファイバに対して一括した平行ビーム変
換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］　２ 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■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来のような軸
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ｌ０ＦＣ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・・・光ファイバ講、 ４・・・ガイドピン渦、 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・・・ガイドビンノ、 １００・・・ｓＭ光ファイバ、 １００Δ・・・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
   径を有する複数の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
   間に平行ビーム変換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）複数の前記対向する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本物のＧＩ
   光ファイバを前記溝の両側に跨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。