JPH0470607A - 光導波路と光ファイバの融着接続方法及びその装置 - 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】 一産業上の利用分野２ 本発明は、ガラス光導波路端面に尤ファイバを突き合わ
せた状態て、該突き合わせ部上面に（、：０２レーザビ
ームを照射して光ファイバと光導波路を融着接続する方
法に関するらのて′ある。

二従来の技術ニ 一般に、低損失な光ファイバを用いた高能率の光伝送方
式には、光の分岐・分波等のＲ能を有する素子が必要て
゛あり、いろいろと開発検討されている。特に、石英光
導波路型の光回路素子では、良好な光機能特性と共に光
ファイバとの結合か重要な検討課題であった。

従来、第５図に示すように、光ファイバａａ同志の融着
接続に関しては、電気によるアーク放電Ｃを利用する方
法が主ぺである。しかし石英系平板状光導波路体と光フ
ァイバとの融着接続にアーク放電方法を用いる方法では
、接続させるべき部材の形状が互いに異形であり、お互
いの熱容量も相違することから、その融着接続に困難さ
があり、また放電領域でも問題かあった。

そこで現在では、石英系平板状光導波路体と光ファイバ
との接続には、ＣＯ□レーザによる方式が検討されてい
る。

第３図にＣｏ２レーザによる融着接続方法とその装置の
概略を示す。

先ず、光ファイバａと光導波路体１とを微動台上にセッ
トし、光ファイバａと光導波路すとの光軸合わせを行い
結合させた後、ＣＯ□レーザ光は目に見えないのでＨｅ
−Ｎｅレーザ光を参照光としてＣＯ２レーザの照射位置
に結合部を移動させる。その後、Ｃｏ２レーザのビーム
光を集光レンズｃ″Ｃ″最適なスポット径に絞り、照射
して融着接続をする。このときの融着接続条件は、ビー
ムスポット径が約１５０μｍ　、　Ｃ０２レーザ出力は
１．２ｗである。この方法を用いて第４図に示すような
円形のスポット形状で光導波ＦＩ？Ｉｂと光ファイバａ
を溶融させ、１本ずつ接続を行っている。

［発明が解決しようとする課題１ ところで、光導波路と光ファイバとの接続では、低損失
で高信頼性のある接続が望まれる。この高信頼性を得る
ためには、接合部かいかに高強度にＭ着接続されたかに
因って決定される。そこで接合部を高強度で接続するに
は、光導波路体と光ファイバの熱容量の違いを考慮しな
がら、光導波路体の接合部分を十分に溶融させることが
重要であり、そのためには、できるだけ大きなスポット
径を用いて広範囲を平均的に加熱する必要がある。

しかし、多分岐・多分波素子の光導波路体では、その光
導波路間隔が２５０μｍと設定されているので、隣接さ
れている光ファイバや光導波路を加熱・変形させるため
、スポット径にも上限で限界があった。

また、コア層上を被覆しているクラット層の膜質・膜厚
によって、ＣＯ２レーザ出力を変える度に、スポット径
を最適なものに合わせなければならない。現在のレーザ
出力１．２Ｗ付近では、膜厚が厚くなるほど、また膜質
の溶融点が低くなるほど、クラット層が穴を形成して、
低損な接続かできない。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解明し、隣
接する光ファイバ及び光導波路に何等外敵悪影響を与え
ること無く、光導波路と光ファイバを低損失且つ高信頼
性をもって融着接続する方法と、それを行うことができ
る装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光導波路と光ファイバの融着接続方法は、ガラ
ス光導波路体端面に光ファイバを突き合わせた状態で、
該突き合わせ部上面にＣＯ□レーザビームを照射して光
ファイバと光導波路を融着接続する方法において、該突
き合わせ部上面に照射するレーザビームのスポット形状
を楕円形とし、光ファイバよりも光導波路体側の照射領
域を多くするものである。

また、本発明の光導波路と光ファイバの融着接続装置は
、ガラス光導波路端面に光ファイバを突き合わせた状態
で、該突き合わせ部上面に楕円形状のＣＯ□レーザビー
ムを照射して光ファイバと光導波路を融着接続する装置
において、ＣＯ２レーザ光源、集光レンズ、集光レンズ
をＸ、Ｙ、Ｚ方向に偏位させる装置を具備する構成のも
のである。

［作用］ 突き合わせ部上面に照射するＣ　０２レーザビームのス
ボ・ソト形状が楕円形であることから、第１図に示すよ
うに、隣接する他の光ファイバや光導波路に影響を与え
ないで、より大きなスポットで光導波路と光ファイバを
融着接続することかできる。しかも、光ファイバよりも
光導波路体側の照射領域の方が多いため、光ファイバよ
りも熱容量の大きい光導波路体側をより多く加熱するこ
ととなり、低損失で高信頼の接続を得ることができる。

Ｃ０２レーザ光源、集光レンズ、集光レンズをＸ、Ｙ、
Ｚ方向に偏位させる装置を具備することにより、ＣＯ２
レーザ光のビームを集光レンズの中央部より周辺部に移
動させ、楕円形状の最適スポット形にして利用すること
ができる。

［実施例］ 以下、本発明を図面を参照しなから説明する。

第１図において、１は石英系平板状光導波路体であり、
複数個の光導波路す及び光の分岐・分波等の機能素子を
形成した光回路素子を構成している。光導波路＃１の端
面２１ＰＩには光フアイバアレイ３が位置しており、そ
れら個々の光ファイバａは、カラス光導波路すの端面に
突き合わせられた状態で、該突き合わせ部上面にＣＯ□
レーザビームのスポット４を照射することにより融着接
続される。

このレーザビームのスポット４の形状は、従来の第４図
に示した円形ではなく、それより横に広がった楕円形に
制御されている。このようにＣＯ□レーザビームのスポ
ット４の形状を楕円形にすることにより、第１図に示す
ように、隣接する他の光ファイバａや光導波路体１に影
響を与えないで、より大きなスポットとすることができ
、光導波ＦＩ＠ｂと光ファイバａへの加熱配分を適切に
制御することが可能になり、低損失で高信頼の融着接続
を達成することができる。

Ｃｏ、Ｌ−ザによる融着接続装置の基本的構成は、第３
図で既に説明したところとほぼ同じである。即ち、先ず
、光ファイバａと光導波路体１とを微動台上にセットし
、光ファイバａと光導波路すとの光軸合わせを行い結き
させる。ＣＯ２レーザ６の光は目に見えないので、ます
Ｈｅ−Ｎｅレーザ７の光を委照光として、ＣＯ２レーザ
の照射予定位置に結合部を移動させる２そめ後、ＣＯ２
レーザ６のビーム光を照射して融着接続をする。

但し、従来の場合と異なり、ｃＯ□レーザ６がら出射さ
れたビームは、ヒームスプリツタ１反射ミラー等を通過
した後、ビーム形状を任意に制御可能な集光レンズ８に
よって比較的大きい楕円形状スポットとされ、適切な照
射パワーによって、光ファイバと光導波路の結合部に照
射される。

この楕円形状スポット４の照射領域は、石英系平板状光
導波路体１と光ファイバａとの形状及びお互いの熱容量
の違いを考慮して、第１図の如く、光導波路体１（ｌＩ
Ｉかより多く照射されるように位１制御される。これに
より、光導波路体ｌも大きなスポット径で且つ広範囲に
平均的に加熱され、このため光導波路体１の接合部分も
十分に溶融される。しかも、隣接されている光ファイバ
ａへの照射領域は小さいので、光ファイバａを加熱変形
させるることかない。従って、光ファイバａと光導波路
すとの低損失且つ信頼性の高い融着接続が可能となる。

上記のようにＣＯ２レーザビームを楕円形スポットとし
て突き合わせ部上面に集光させる方法としては幾つかの
方法があるが、最も簡便な方法は、集光レンズ８の位置
をずらせることによって実現させる方法である。詳述す
るに、一般にＣＯ２レーザ融着装置に使用されているビ
ーム用集光レンズは、Ｚｎ５ｅ製の凸型レンズであるた
め、ビームスポット形状は円形状に集光される。そこで
、このＣＯ２レーザ光のビームを、集光レンズの中央部
より周辺部に移動させることにより、楕円形状に最適ス
ポット形にして利用する。このため本実施例の場合、融
着接続装置は、集光レンズ８をＸ、Ｙ、Ｚ方向に偏位さ
せる装置を具備しており、これによりし・−ザビームを
楕円形スポットにしている。

しかし、凸型レンズの代りに、シリカドリカレンズのよ
うに円柱の屈折面を持ち、レンズの屈折率方向にのみ集
光し長さ方向には作用しないカマボコ型レンズを利用す
ることによっても、楕円形状が達成される。要するに、
レンズの形状１曲率。

屈折率などを適宜設計することにより、任意の形状のビ
ームスポットを得ることができる。

第２図は、複数の光ファイバａ１〜ａｎと光導波路ｂ１
〜ｂｎとを、１つのレーザービームスポットで同時に融
着接続する実施例を示す。この場合、図示するように、
より細長いビームスポット５にすることで、多芯ファイ
バと光導波路とを一括して融着することができ、非常に
能率良い接続方法が可能となる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、次のような優れた
効果を発揮する。

（１）紹長い楕円形状のビームスボ、　１〜にすること
により、光導波路部か広範囲で平均的に加熱され、Ｍｌ
！ｌ／！￥融粂件の下で高強度にＭ着接続されるので信
頼性の向上が図れる。

（２）多ボートの光導波路体に光ファイバを複数本接続
するとき、隣接する光ファイバや光導波路に影響しない
幅で、長手方向には広いビームスボン１〜にすることに
より、低損失で信頼性のある融着接続が可能となる。

（３）小さい円形状のスポットでは、どうしても部分的
な加熱方式となるため、光導波路部に急峻な楕遣上の変
化、又は性質的な変動、例えば光導波路部を溶かしてし
まったり急激な屈折率の変化を与え特性上問題があった
が、本発明では広い範囲を滑らかに加熱することができ
るので、特性に余り悪影響を与えずず低損失の接続が可
能である。

（４）多芯光導波路と複数本の光ファイバとを一括融着
接続することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光導波路と光ファイバの融着接続
方法の実施例を示す図、第２図は本発明の他の実施例を
示す図、第３図はＣ０２レーザによる融着接続装置を示
した概略図、第４図は従来の融着接続方法を示す図、第
５図は従来のアーク放電による光フアイバ同志の融着接
続方法を示した略図である。 図中、１は石英系平板状光導波路体、２は光導波路体の
端面、３は光フアイバアレイ、４５はＣＯ２レーザビー
ムのスポット、６はＣＯ２レーザ、７はＨｅ−Ｎｅレー
ザ、８は集光レンズ８、ａは光ファイバ、ｂは光導波路
を示す。 特許出願人　　日立電線株式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄 ７垂匹三ロ ー＼ 篤３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス光導波路体端面に光ファイバを突き合わせた
   状態で、該突き合わせ部上面に ＣＯ＿２レーザビームを照射して光ファイバと光導波路
   を融着接続する方法において、該突き合わせ部上面に照
   射するレーザビームのスポット形状を楕円形とし、光フ
   ァイバよりも光導波路体側の照射領域を多くすることを
   特徴とする光導波路と光ファイバの融着接続方法。 ２、ガラス光導波路端面に光ファイバを突き合わせた状
   態で、該突き合わせ部上面に楕円形状のＣＯ＿２レーザ
   ビームを照射して光ファイバと光導波路を融着接続する
   装置において、ＣＯ＿２レーザ光源、集光レンズ、集光
   レンズをＸ、Ｙ、Ｚ方向に偏位させる装置を具備するこ
   とを特徴とする光導波路と光ファイバの融着接続装置。