JPH05181036A - 光集積要素を有する光学装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】光学装置は、２本のファイバ６Ａ，６Ｂをガラ
ス基板１内の２つの光集積出口導波路３に接合するため
に第１の接合要素５を備えており、これら２本のファイ
バは互いに接触して２枚のガラスプレートの間に接着さ
れたシ−ト６に装着されており、２つの対応する導波路
の間隔はこれらのファイバの直径に等しく、ファイバを
有する第１の接合要素５と入口導波路４Ａ，４Ｂに接合
していて他のファイバを有する第２の接合要素７とは、
基板１に対して接着されている。 【効果】引っ張りに対し、あるいは環境条件の変化に対
して優れた機械的強度を有し、ファイバと集積回路導波
路との間の結合損失の非常に小さいカプラを簡素化して
安価に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの終端が結
合されている光集積要素を含む形式のカプラのような光
学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】公知の方法では、「光集積」技術によれ
ば、ガラスの屈折率を局部的に増大させることにより、
一般にガラスのような誘電性基板内に導波路を形成する
ことが可能である。基板内にイオンを拡散させる方法、
又は基板の屈折率より大きな屈折率の層を堆積させる方
法を用いて、導波路は形成される。

【０００３】この種の光集積要素は光ファイバを用いた
伝送の分野に益々利用されている。光集積要素の導波路
は非常に小さな間隔をなしていると共に、光集積要素は
小さな寸法で作られており、かつ各種異なるカプラ構造
を形成することに適している。これらの異なる構造のカ
プラは、特に共通の入口分枝を有し、この入口分枝には
２つの出口分枝が連結されているＹ字形カプラを含んで
おり、これらの出口分枝は非常に小さな合流角をなして
いる。また、これらの構造は、例えば２つの導波路の少
なくとも中央部は互いに非常に接近している近接型カプ
ラ、又は公知である他の形式のカプラも含んでいる。

【０００４】これらの光集積要素を産業的に利用するに
あたり遭遇する主な問題点は、基板の導波路に対して光
ファイバを整列させるのに必要な精度である。この精度
はミクロンのオーダ又はそれ未満である。光ファイバは
堅牢性がないので、精度を得るのは困難である。さら
に、ファイバの微操作による最終調節の自由度がほとん
ど若しくは全くないぐらいに、ファイバの終端間の距離
が互いに接近しているので、精度を得るのはなおいっそ
う困難である。

【０００５】このように、光集積導波路がガラス基板に
形成され、個々のファイバを操作しやすいように導波路
に対面させて、基板に容易に接着できるように、導波路
の終端が互いに離隔されていることは良く知られた慣例
である。

【０００６】さらに、導波路と対面する位置にファイバ
を据え付けようとする際、並びにファイバが基板に接着
される前の必要に応じた微操作による最終調整をする際
のファイバの良好な機械的性質を確保するため、光集積
要素のガラス基板に導波路を形成すると共に、ファイバ
位置決め用の溝を設けることは、特にフランス特許公報
第FR-A-2、 574 、 950 号及び第FR-A-2、 612 、 302 号か
ら公知である。これらの溝と導波路とは可能な限り正確
に整列される。前記フランス特許公報によれば、溝は基
板内に一体的に成形され、導波路はその後基板上に形成
される。この製造方法は時間がかかり、困難である。各
種の導波路にファイバを対面させた後、ファイバを導波
路に突合せ接合するには微操作による調整が必要であ
る。

【０００７】また、ヨーロッパ特許公開公報第EP-A-028
3 、 301 号では、ファイバを導波路に突合せ接合するた
めの要素について記述されており、この要素は２つの対
面する溝付きプレートから成り、これらの溝の中にファ
イバが保持される。各ファイバは裸にしてあり、その一
終端はこの要素の前表面内に配置されている。この終端
は１つの導波路の終端に固定してあり、この要素は基板
に固定されている。この変形として、被覆されたファイ
バがこの突合せ接合要素に保持され、裸にした一終端は
この要素から僅かに突出しており、この要素が基板に固
定される際要素は導波路の終端に接着される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ファ
イバが突合せ接合された光集積要素を備えた光学装置、
特に、著しく改良された引っ張り機械的強度を有する光
学装置をより簡単かつ安価に得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、光集積要素を
備えた光学装置を提供するもので、この装置は複数の集
積導波路を有するほぼ矩形のガラスの基板を備えてお
り、基板の１つの終端面上の前記導波路の第１終端と、
基板の反対の終端面上の導波路の少なくとも１つの第２
終端とを有するカプラを複数の集積導波路をもって形成
し、さらに、複数の第１の光ファイバを導波路の第１終
端に接合するための第１の接合要素と、１本の第２の光
ファイバを各第２終端に接合するための第２の接合要素
とを備えており、各接合要素は前記基板に接着され、前
記第１の接合要素は、導波路の第１終端間の間隔にほぼ
等しい前記第１のファイバの間隔をもって前記第１のフ
ァイバを間に保持する２枚のガラスのプレートで構成さ
れている。また、導波路の間隔は、少なくとも前記第１
終端において、被覆された前記第１のファイバの直径に
ほぼ等しく、かつ前記被覆された複数の第１のファイバ
は、前記第１の接合要素内においてこれらのファイバが
互いに接触しているシ−トを形成している。

【００１０】特に、プレートの内表面は平坦である。さ
らに、第２の接合要素は第１の接合要素と同一である
か、又は通路が穿孔された部材で構成され、通路内に第
２のファイバの裸の終端が挿入され固定される。

【００１１】本発明は、また、斯る光学装置の製造方法
を提供するもので、この方法は、導波路の前記第１終端
間の間隔が被覆された第１のファイバの直径に等しくな
るように、前記ガラスの基板に前記導波路を形成し、被
覆された第１ファイバがシ−トを形成するべく接触する
ように、接着剤を用いて第１のファイバを組み立て、基
板との境界面を構成している各界面端とほぼ同一平面を
成しているシ−トの終端及びと界面端に隣接する部分と
を除く内側接着領域にわたって広がっている接着剤を用
いて、シ−トの両側の面上に、２枚のガラスのプレート
を接着することからなる。

【００１２】

【実施例】本発明の特徴及び利点は添付図面に示した以
下の実施例の記載から明らかとなろう。

【００１３】図１及び／又は図２を参照すると、本発明
の光学装置、即ち光学カプラは、基本的に、以下の要素
を備えている。

【００１４】参照番号２で包括的に示した光集積導波路
を備え、図示した実施例ではＹ字形カプラを構成するガ
ラス基板１。このＹ字形カプラは「入口」導波路として
の共通分枝３を有し、この共通分枝には「出口」導波路
としての２つの他の分枝４Ａ、４Ｂが結合されている。
導波路分岐点における両側におけるこれらの導波路の終
端は、それぞれ基板１の小さな２つの終端面を占める。

【００１５】２本の光ファイバ６Ａ、６Ｂをまとめて保
持する第１の接合要素５。この接合要素は出口導波路４
Ａ，４Ｂを含む基板の小さな終端面に当接し保持されて
いると共に、前記２本のファイバの終端が前記２つの出
口導波路の終端にそれぞれ整列されて基板１に接着され
ている。

【００１６】他の光ファイバ８を保持する第２の接合要
素７。この接合要素は、ファイバ８の終端が入口導波路
３の終端に整列されて基板の他方の小さな終端面に当接
して保持されている。

【００１７】支持部９。この支持部は、好ましくは金属
製であり、インバールで形成されている。終端にファイ
バを保持している要素５、７を備え、これといっしょに
基板１は支持部上に装着され接着されていると共に、基
板及び基板終端にある要素の両側で、支持部の終端近傍
にある数ミリメートルの領域１１及び１２において、フ
ァイバは支持部上に接着されている。

【００１８】ガラス基板１上において、出口導波路４Ａ
と４Ｂとは、これらが入口導波路との接合している場所
において、１度又は数度程度の非常に小さな角度を互い
に成している。さらに、出口導波路は、この出口導波路
終端の相互間隔がこれらに接続される被覆された光ファ
イバの直径に等しく、各終端が基板の１つの小さな終端
面に達するように形成されてある。２５０ミクロンの被
覆直径を有するファイバ６Ａ、６Ｂの場合には、この間
隔は２５０ミクロンである。

【００１９】ファイバ６Ａ及び６Ｂを共に有する第１の
接合要素５は、シ−ト内にいっしょに組み立てられた２
本のファイバを保持するものである。シ−トの製造方法
を図１及び図２、より詳しくは図３及び／又は図４を参
照して説明する。

【００２０】参照番号６で示したシ−トを形成するに
は、２本の被覆ファイバ６Ａ、６Ｂを、紫外線で硬化さ
れかつファイバ間の樹脂被覆上に沈積される樹脂の隅肉
によって、まず初めに並んで接着させられる。好ましく
は、非常に奇麗でかつ特に接着剤の無い新たなファイバ
の終端を得るために、この方法で形成されたシ−トの終
端を適当な切断工具を用いて切断したほうがよい。

【００２１】次に、このシ−トを前述したのと同じ種類
の接着剤を用いて２枚のガラスプレート５Ａと５Ｂとの
間に接着する。この操作は、シ−トの終端が接合界面の
縁を画成するガラスプレートの向い合う２つの縁と完全
に同一平面をなすように、かつガラスプレートの２つの
縁に接着剤が付かないように注意しながら行う。場合に
よっては、この終端は真直にされ、かつ後述のごとく真
直であると仮定される。図３に示すように、真直にされ
たシ−ト６の終端は１５のところで前述の接合界面の縁
と同一平面をなしていると共に、ガラスプレート間にお
けるシ−トの接着剤は、シ−ト６の真直な終端のような
界面の縁に隣接する部分を除き、シ−トの両側において
幅広の領域１７にわたってプレート間に広がっている。

【００２２】この組み立てを形成するために、「ウェッ
ジ」ファイバと称する補充的なファイバ１６がシ−ト６
のファイバ６Ａ及び６Ｂの一側方に独立して装着され、
ガラスプレートの間に接着される。ウェッジファイバ１
６の端部１６Ａはプレートの界面の縁から僅かに引込め
てあると共に、接着剤は添付していない。このウェッジ
ファイバ１６は、好ましくは、シ−ト６をプレ−トに接
着する前にいづれかのプレートに接着してある。

【００２３】図１及び図２において、第２の接合要素７
は入口導波路３に突合せ接合された単一のファイバ８を
保持するものである。この第２の接合要素は、参照番号
のない通路が穿孔されたフェル−ルと称する小さなスラ
ブ又は管で構成されている。ファイバ８の終端８Ａは裸
にしてあり、界面として作用する接着剤のないフェル−
ルの終端面と同一平面を成してフェル−ル内に挿入し接
着してある。

【００２４】変形として、この第２の接合要素は、接合
要素５の様に、樹脂被覆で被覆したままのファイバ８を
２枚のガラスプレートの間において前述のシ−ト６と置
換することにより構成することができる。

【００２５】基板の両終端へのこれら２つの要素の取付
けは、マイクロメートル単位の変位手段に装着されたク
ランプを用いて行うもので、これらのクランプは、先ず
ファイバを個々の導波路に対してほぼ整列状態に位置決
めした後で、必要な精度をもって最終位置調整すること
を可能にする。ファイバ８から導波路２を経てファイバ
６Ａ、６Ｂに至る光束を計測すれば、最適のカプリン
グ、従って最適の位置決めを検出することが可能にな
る。この調整が一旦達成されたならば、１８及び１９に
示すような硬化可能な接着剤を用いて、接合要素５及び
７を、それらの当接面の間において、かつ基板１の縁に
沿って、基板に接着する。

【００２６】光集積要素１とファイバを含んでいる接合
要素５及び７とで構成されたこのアッセンブリは、次に
予め機械加工された適当な支持部材９に装着されかつ接
着される。

【００２７】この支持部材９の中央部９Ａは、ガラス基
板１が載置される平面を有している。後発する振動のど
のような危険も回避するため、好ましくは基板は平面に
接着される。また、図２に示すように、得られたカプラ
の上方で要素５及び７が突出するのを回避するため、基
板が、導波路２が形成されている基板の面が前記平面に
当接するように装着されていると有利である。

【００２８】中央平面９Ａの両側において、支持部９は
２つのノッチ９Ｂ、９Ｃを備え、これらのノッチ内で接
合要素５及び７がノッチに接触することなく収容されて
いる。支持部９の２つの終端９Ｄ、９Ｅは、シ−ト状の
２本のファイバ６Ａ、６Ｂ及びファイバ８のための支持
面を形成するため、中央平面９Ａより僅かに高くなるよ
うにうに調整される。これらの各終端は、対応するファ
イバ又はシ−ト状ファイバの接着用接着剤が入れてある
中央凹み９Ｆを有している。この接着剤は凹み内にしみ
込んでいると共に、ファイバの上方でドームを形成して
いる。この接着剤はファイバを硬化した樹脂内に閉じ込
め、基板の両側で接合要素５と７の向こう側でファイバ
を良好に保持することを確実にする。

【００２９】同支持部９は、また機械的強度を良好にす
るため、その各終端と接合要素５又は７のためのノッチ
との間において、９Ｇのような中間肩部を有する。

【００３０】得られるカプラの製造が著しく簡素化さ
れ、これにより安価に製造される。このカプラは引っ張
り及び変化する環境条件において優れた機械的強度を有
し、ファイバと導波路との間で形成された結合の損失は
非常に小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の模式的平面図である。

【図２】図１の装置の立面図である。

【図３】図１の装置の一要素の拡大平面図である。

【図４】図３のIV−IV線に沿った前記要素の断面図であ
る。

【符号の説明】 １ 基板 ２ 光集積導波路 ３ 出口導波路 ４ 入口導波路 ５ 第１の接合要素 ６ シ−ト ６Ａ、６Ｂ 光ファイバ ７ 第２の接合要素 ８ 光ファイバ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の集積導波路を有するほぼ矩形のガ
   ラスの基板を備えており、前記基板の一方の終端面上の
   前記導波路の第１終端と該基板の反対側の終端面上の該
   導波路の少なくとも１つの第２終端とを有するカプラを
   該導波路間に規定し、さらに、複数の第１の光ファイバ
   を導波路の前記第１終端に接合するための第１の接合要
   素と、１本の第２の光ファイバを各第２終端に接合する
   ための第２の接合要素とを備えており、前記２つの接合
   要素はそれぞれ前記基板に接着されており、前記第１接
   合要素は導波路の第１終端間の間隔にほぼ等しい第１の
   ファイバの間隔をもって前記第１のファイバを間に保持
   する２枚のガラスプレートで構成されており、前記導波
   路の間隔が、少なくとも前記第１終端の近傍において、
   被覆された前記第１のファイバの直径にほぼ等しい間隔
   を有しており、前記被覆された第１のファイバは、前記
   第１の接合要素内で接触しているファイバのシ−トを形
   成していることを特徴とする光集積要素を有する光学装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１の接合要素のプレートの内表面
   は平坦であることを特徴とする請求項１に記載の光学装
   置。
3. 【請求項３】 前記基板が装着されている中央平面と第
   １及び第２の接合要素の両側において前記光ファイバが
   上部に支持されかつ接着されている２つの終端とを有し
   ている支持部を備えていることを特徴とする請求項１又
   は２に記載の光学装置。
4. 【請求項４】 前記支持部の終端が、数ミリメートルの
   領域にわたってファイバを接着するために接着剤を入れ
   る凹みをそれぞれ有することを特徴とする請求項３に記
   載の光学装置。
5. 【請求項５】 前記支持部が、前記中央平面の両側にお
   いて、第１及び第２の接合要素を接触することなく収容
   するノッチを有することを特徴とする請求項３又は４に
   記載の光学装置。
6. 【請求項６】 前記第２の接合要素が、通路が穿孔され
   たガラスのスラブ又は管で構成されており、前記通路内
   に単一の第２のファイバの裸の終端が挿入されかつ保持
   されており、前記ガラスのブロック又は管は、前記第２
   のファイバが導波路の対応する第２終端に整列されて基
   板に接着されていることを特徴とする請求項１から５の
   いづれか１項に記載の光学装置。
7. 【請求項７】 前記第２の接合要素は、第１の接合要素
   と同様に被覆によって各第２のファイバを保持するよう
   に構成されていることを特徴とする請求項１から５のい
   づれか１項に記載の光学装置。
8. 【請求項８】 導波路の前記第１終端間の間隔が被覆さ
   れた第１のファイバの直径に等しくなるように、ガラス
   の基板に前記導波路を形成し、 シ−トを形成すべく互いに接触するように、被覆された
   第１のファイバを接着剤を用いて組み立て、 基板との境界面を構成している各界面端とほぼ同一平面
   を成しているシ−トの終端及び界面端に隣接する部分と
   を除く内側接着領域にわたって広がっている接着剤を用
   いて、シ−トの両側の面上に２枚のガラスのプレートを
   接着することを特徴とする請求項１から７のいづれか１
   項に記載の光学装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記プレート間に前記シ−トと共にウェ
   ッジファイバを配置し、前記楔ファイバはシ−トから離
   隔されて設置されており、該ウェッジファイバがプレー
   トの界面の縁から引込めてあると共に接着剤が添付され
   ていない終端を有していることを特徴とする請求項８に
   記載の方法。
10. 【請求項１０】 形成されたシ−トの終端を、シ−トを
    前記プレート間に装着し接着する前に切断し、これによ
    って真直で接着剤の無い新たな終端を提供することを特
    徴とする請求項８又は９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 第１及び第２の接合要素を基板に接着
    する前に、該接合要素内のファイバが導波路の終端とほ
    ぼ整列するように第１及び第２の接合要素を基板対して
    予め位置決めし、前記ファイバ及び導波路を通る最大光
    束を計測することにより前記接合要素を精密な位置に調
    整することを特徴とする請求項１０に記載の方法。