JPH05224098A - 光結合回路とその製造方法 - Google Patents
光結合回路とその製造方法Info
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- JPH05224098A JPH05224098A JP9235A JP3592A JPH05224098A JP H05224098 A JPH05224098 A JP H05224098A JP 9235 A JP9235 A JP 9235A JP 3592 A JP3592 A JP 3592A JP H05224098 A JPH05224098 A JP H05224098A
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- optical
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体発光素子と光ファイバとの結合が高効
率で、低価格な光結合回路を得る。 【構成】 半導体レーザ１から出力される波長１．５５
μｍの光ビームの光軸上に、コア部が半球上に突出した
先球ファイバ２を半導体レーザ１に近接して配置する。
先球ファイバはコア径１０μｍ、外径１２５μｍの単一
モードファイバであり、半球化されたコアの突き出し量
は１０μｍ、先端部の曲率半径は約５μｍである。コア
内のドーパント濃度はファイバ作製中の熱拡散により中
心からの距離に対しほぼ２乗分布で減少する。従ってド
ーパント濃度が高い程エッチング速度が遅いエッチング
液で平坦なファイバ端面をエッチングすると、コア部分
が半球状に突出した先球ファイバ２を低価格で作製でき
る。
率で、低価格な光結合回路を得る。 【構成】 半導体レーザ１から出力される波長１．５５
μｍの光ビームの光軸上に、コア部が半球上に突出した
先球ファイバ２を半導体レーザ１に近接して配置する。
先球ファイバはコア径１０μｍ、外径１２５μｍの単一
モードファイバであり、半球化されたコアの突き出し量
は１０μｍ、先端部の曲率半径は約５μｍである。コア
内のドーパント濃度はファイバ作製中の熱拡散により中
心からの距離に対しほぼ２乗分布で減少する。従ってド
ーパント濃度が高い程エッチング速度が遅いエッチング
液で平坦なファイバ端面をエッチングすると、コア部分
が半球状に突出した先球ファイバ２を低価格で作製でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光素子の出力光
を光ファイバに結合するための光通信用の光結合回路と
その製造方法に関するものである。
を光ファイバに結合するための光通信用の光結合回路と
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムにおける信号光源である
半導体発光素子の出力光を光伝送路である光ファイバに
結合される光結合回路は、光通信システムを構成する上
で重要なデバイスの１つである。
半導体発光素子の出力光を光伝送路である光ファイバに
結合される光結合回路は、光通信システムを構成する上
で重要なデバイスの１つである。
【０００３】従来、性能の良い結合回路としては、例え
ばアプライドオプティクス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉ
ｃｓ）１９８０年、第１９巻、ｐ２５７８の桑原氏によ
る論文に記載された先球ファイバを用いるものがあげら
れる。この光結合回路は、入射端を半球面状にに加工し
た単一モードファイバを半導体レーザの出射端に近接し
て、半導体レーザからの出力光を単一モードファイバへ
結合されるものである。
ばアプライドオプティクス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉ
ｃｓ）１９８０年、第１９巻、ｐ２５７８の桑原氏によ
る論文に記載された先球ファイバを用いるものがあげら
れる。この光結合回路は、入射端を半球面状にに加工し
た単一モードファイバを半導体レーザの出射端に近接し
て、半導体レーザからの出力光を単一モードファイバへ
結合されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】先球ファイバの入射端
の半球状部分を形成するには、一般に、研磨加工が用い
られていた。この研磨工程では、光ファイバの微小な入
射端部を研磨するため、通常の平坦に研磨する工程より
多くの工数を必要とする。これにより、先球ファイバの
価格が高くなるという欠点があった。また更に、複数個
配置した半導体発光素子と光ファイバとを結合させるア
レイ状の光結合回路の場合には、光結合効率を各ファイ
バで同程度にするためにそれぞれの先球ファイバの半球
化された入射端を同一線上に揃える必要がある。このた
め、アレイ状の先球ファイバを作製するためには、半球
化のための研磨工程に加え入射端を揃える配列工程が必
要となり、アレイ状の先球ファイバ端末の価格化が困難
になるという大きな問題があった。
の半球状部分を形成するには、一般に、研磨加工が用い
られていた。この研磨工程では、光ファイバの微小な入
射端部を研磨するため、通常の平坦に研磨する工程より
多くの工数を必要とする。これにより、先球ファイバの
価格が高くなるという欠点があった。また更に、複数個
配置した半導体発光素子と光ファイバとを結合させるア
レイ状の光結合回路の場合には、光結合効率を各ファイ
バで同程度にするためにそれぞれの先球ファイバの半球
化された入射端を同一線上に揃える必要がある。このた
め、アレイ状の先球ファイバを作製するためには、半球
化のための研磨工程に加え入射端を揃える配列工程が必
要となり、アレイ状の先球ファイバ端末の価格化が困難
になるという大きな問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光結合回路は、
半導体光素子と、前記半導体光素子に面する側の端面の
コアが半球状に形成された光ファイバとを含むことを特
徴とする。光ファイバのコアドーパント濃度が高い程エ
ッチング速度が遅いエッチング液で光ファイバ端面をエ
ッチングし、前記エッチングした光ファイバ端面の表面
上を加熱溶融することによりコアを半球状に形成する。
これにより複雑な研磨工程を必要とせず、半球化工程が
簡略化される。また、並列に複数個、一体化されている
光ファイバの端面を、前記エッチング液でエッチング
し、前記エッチングした光ファイバ端面の表面上を加熱
溶融することにより、前記複数個のコアを一括して半球
状に形成することができ、入射端部の配列工程を排除で
きる。
半導体光素子と、前記半導体光素子に面する側の端面の
コアが半球状に形成された光ファイバとを含むことを特
徴とする。光ファイバのコアドーパント濃度が高い程エ
ッチング速度が遅いエッチング液で光ファイバ端面をエ
ッチングし、前記エッチングした光ファイバ端面の表面
上を加熱溶融することによりコアを半球状に形成する。
これにより複雑な研磨工程を必要とせず、半球化工程が
簡略化される。また、並列に複数個、一体化されている
光ファイバの端面を、前記エッチング液でエッチング
し、前記エッチングした光ファイバ端面の表面上を加熱
溶融することにより、前記複数個のコアを一括して半球
状に形成することができ、入射端部の配列工程を排除で
きる。
【０００６】
【作用】通常、単一モードファイバのコアの屈折率分布
は、ステップ型を理想とするため、コアドーパント濃度
は、そのコア内でほぼ一定になるように設計する。しか
し、実際にはファイバ作製中の熱拡散などによりコア内
のドーパントは熱拡散し、ドーパント濃度分布は中心部
からの距離に対してほぼ２乗分布で減少するような分布
となる。したがって、ドーパント濃度が高い程エッチン
グ速度が遅いエッチング液で平坦なファイバ端面をエッ
チングすることにより、コア部分が半球状に突出し他の
部分が平坦な先球ファイバが製作できる。その後、エッ
チングしたファイバ端面の表面上を加熱溶融することに
より、コア表面上の荒さを低減でき、半球状コアの収差
を改善できる。これにより光結合の高効率化が計れる。
本発明はエッチングでコアを半球化し、加熱処理するだ
けであるため、工程が従来の研磨工程のように複雑でな
く先球ファイバの低価格化が容易となる。また、アレイ
状に複数個並んだ先球ファイバを作製する場合には、光
ファイバの端面をアレイ状に配列した後に、光ファイバ
入射端面を一括して平坦研磨し、その後、上述のエッチ
ング液により光ファイバ端面をエッチングし、加熱処理
することにより、複数個のコアを一括して半球状に形成
できる。このように、従来のような入射端部の配列工程
を必要とせず、先端が揃ったアレイ状の先球ファイバが
容易に作製できる。
は、ステップ型を理想とするため、コアドーパント濃度
は、そのコア内でほぼ一定になるように設計する。しか
し、実際にはファイバ作製中の熱拡散などによりコア内
のドーパントは熱拡散し、ドーパント濃度分布は中心部
からの距離に対してほぼ２乗分布で減少するような分布
となる。したがって、ドーパント濃度が高い程エッチン
グ速度が遅いエッチング液で平坦なファイバ端面をエッ
チングすることにより、コア部分が半球状に突出し他の
部分が平坦な先球ファイバが製作できる。その後、エッ
チングしたファイバ端面の表面上を加熱溶融することに
より、コア表面上の荒さを低減でき、半球状コアの収差
を改善できる。これにより光結合の高効率化が計れる。
本発明はエッチングでコアを半球化し、加熱処理するだ
けであるため、工程が従来の研磨工程のように複雑でな
く先球ファイバの低価格化が容易となる。また、アレイ
状に複数個並んだ先球ファイバを作製する場合には、光
ファイバの端面をアレイ状に配列した後に、光ファイバ
入射端面を一括して平坦研磨し、その後、上述のエッチ
ング液により光ファイバ端面をエッチングし、加熱処理
することにより、複数個のコアを一括して半球状に形成
できる。このように、従来のような入射端部の配列工程
を必要とせず、先端が揃ったアレイ状の先球ファイバが
容易に作製できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明について、図面を参照して説明
する。図１は、本発明の第１の実施例を示す断面図であ
る。半導体レーザ１から出力される波長１．５５μｍの
光ビームの光軸上にコア部が半球上に突出した先球ファ
イバ２が半導体レーザ１に近接して配置されている。こ
こで、先球ファイバ２はコア径１０μｍ、外径１２５μ
ｍの単一モードファイバであり、半球化されたコアの突
き出し量は１０μｍ、先端部の曲率半径は約５μｍであ
る。半導体レーザ１と先球ファイバ２との間の距離は約
１０μｍである。半導体レーザ１は熱放出を行うためヒ
ートシンク３上に固着されている。単一モードファイバ
入射端のコアを半球状にエッチングするためのエッチン
グ液は、４９％濃度のフッ酸（ＨＦ）と４０％濃度のフ
ッ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）を１対１０の重量比で混
合したものでいわゆる暖衝フッ酸といわれているものの
一種である。本実施例のコア突き出し量１０μｍを得る
ためのエッチング時間は室温で約３時間である。（図２
参照）。本発明では、コア半球状に形成する方法とし
て、エッチングする方法を用いるので、従来の研磨工程
のように複雑でなく容易にコア半球化が可能である。な
おエッチング時間はエッチング液の温度を上げることで
短くできるため、上記のエッチング時間を短くし、更に
作業能率を上げるのは容易である。また、エッチング液
も上記のものに限定する必要はなく、ドーパント濃度が
高い程エッチング速度が遅いエッチング液であれば良
い。例えば前述のＨＦとＮＨ4 Ｆの重量比を２対１０や
３対１０に変えたものや、硝酸を加えて硝酸とＨＦとＮ
Ｈ4 Ｆの重量比を１対１対１０にしたもの等でもよい。
硝酸を加えるとエッチング面がより滑らかになる。
する。図１は、本発明の第１の実施例を示す断面図であ
る。半導体レーザ１から出力される波長１．５５μｍの
光ビームの光軸上にコア部が半球上に突出した先球ファ
イバ２が半導体レーザ１に近接して配置されている。こ
こで、先球ファイバ２はコア径１０μｍ、外径１２５μ
ｍの単一モードファイバであり、半球化されたコアの突
き出し量は１０μｍ、先端部の曲率半径は約５μｍであ
る。半導体レーザ１と先球ファイバ２との間の距離は約
１０μｍである。半導体レーザ１は熱放出を行うためヒ
ートシンク３上に固着されている。単一モードファイバ
入射端のコアを半球状にエッチングするためのエッチン
グ液は、４９％濃度のフッ酸（ＨＦ）と４０％濃度のフ
ッ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）を１対１０の重量比で混
合したものでいわゆる暖衝フッ酸といわれているものの
一種である。本実施例のコア突き出し量１０μｍを得る
ためのエッチング時間は室温で約３時間である。（図２
参照）。本発明では、コア半球状に形成する方法とし
て、エッチングする方法を用いるので、従来の研磨工程
のように複雑でなく容易にコア半球化が可能である。な
おエッチング時間はエッチング液の温度を上げることで
短くできるため、上記のエッチング時間を短くし、更に
作業能率を上げるのは容易である。また、エッチング液
も上記のものに限定する必要はなく、ドーパント濃度が
高い程エッチング速度が遅いエッチング液であれば良
い。例えば前述のＨＦとＮＨ4 Ｆの重量比を２対１０や
３対１０に変えたものや、硝酸を加えて硝酸とＨＦとＮ
Ｈ4 Ｆの重量比を１対１対１０にしたもの等でもよい。
硝酸を加えるとエッチング面がより滑らかになる。
【０００８】次に、エッチングした光ファイバ端面を放
電により表面を加熱溶融する。
電により表面を加熱溶融する。
【０００９】上述のような構成で半導体レーザ１から出
力された光ビームは、半球状に形成されたコアに結合さ
れる。本実施例では結合損失３ｄＢと従来と同程度の高
効率結合の光結合回路が得られた。
力された光ビームは、半球状に形成されたコアに結合さ
れる。本実施例では結合損失３ｄＢと従来と同程度の高
効率結合の光結合回路が得られた。
【００１０】図３は本実施例の第２の実施例を示す４チ
ャンネルのアレイ光結合回路の平面図である。４つの半
導体レーザ１ａ〜１ｄがピッチ２５０μｍで並列にヒー
トシンク３上に固着され、一体化されている。また４本
の先球ファイバ２ａ〜２ｄがピッチ２５０μｍで、シリ
コン（Ｓｉ）基板４表面に形成したＶ溝内にそれぞれ固
着、一体化されている。Ｖ溝は異方性エッチングで形成
する。尚、先球ファイバ２ａ〜２ｄの形状寸法は第１の
実施例の場合と同様である。上記のアレイ状の先球ファ
イバ２ａ〜２ｄを作製する方法は、まず、４本の単一モ
ードファイバをそれぞれ上記のシリコン基板表面上のＶ
溝内に配置、固着し、次に単一モードファイバの入射端
面を一括して平坦に研磨する。その後、平坦な入射端面
を第１の実施例で用いたエッチング液でエッチングし、
コアを一括して半球状に形成する。
ャンネルのアレイ光結合回路の平面図である。４つの半
導体レーザ１ａ〜１ｄがピッチ２５０μｍで並列にヒー
トシンク３上に固着され、一体化されている。また４本
の先球ファイバ２ａ〜２ｄがピッチ２５０μｍで、シリ
コン（Ｓｉ）基板４表面に形成したＶ溝内にそれぞれ固
着、一体化されている。Ｖ溝は異方性エッチングで形成
する。尚、先球ファイバ２ａ〜２ｄの形状寸法は第１の
実施例の場合と同様である。上記のアレイ状の先球ファ
イバ２ａ〜２ｄを作製する方法は、まず、４本の単一モ
ードファイバをそれぞれ上記のシリコン基板表面上のＶ
溝内に配置、固着し、次に単一モードファイバの入射端
面を一括して平坦に研磨する。その後、平坦な入射端面
を第１の実施例で用いたエッチング液でエッチングし、
コアを一括して半球状に形成する。
【００１１】次に、エッチングした光ファイバ端面を放
電により表面を加熱溶融する。このように、先端が揃っ
た平坦面上のコアを複数個一括して半球状に形成できる
ため、従来のような入射端部の配列工程を必要とせず、
アレイ状の先球ファイバの低価格化が容易となる。
電により表面を加熱溶融する。このように、先端が揃っ
た平坦面上のコアを複数個一括して半球状に形成できる
ため、従来のような入射端部の配列工程を必要とせず、
アレイ状の先球ファイバの低価格化が容易となる。
【００１２】さて、上述の構成で半導体レーザ１ａ〜１
ｄから出力された光ビームは、半球状に形成されたコア
にそれぞれ結合される。本実施例で４チャンネル共に結
合損失３ｄＢと従来と同程度の高効率結合のアレイ光結
合回路が得られた。
ｄから出力された光ビームは、半球状に形成されたコア
にそれぞれ結合される。本実施例で４チャンネル共に結
合損失３ｄＢと従来と同程度の高効率結合のアレイ光結
合回路が得られた。
【００１３】以上、２つの実施例では先球ファイバとし
て単一モードファイバを用いたがこれに限定されず、コ
アドーパント濃度が集束型分布である集束型多モードフ
ァイバでも同様の効果が得られる。
て単一モードファイバを用いたがこれに限定されず、コ
アドーパント濃度が集束型分布である集束型多モードフ
ァイバでも同様の効果が得られる。
【００１４】また、加熱溶融の手段として放電による熱
を用いたが、これに限定されず、例えば、電気炉内に加
熱溶融しても良いのは当然である。
を用いたが、これに限定されず、例えば、電気炉内に加
熱溶融しても良いのは当然である。
【００１５】また、光反射特性を向上させるため、半球
化したコア表面上に無反射コートを施しても良い。
化したコア表面上に無反射コートを施しても良い。
【００１６】また、半導体光素子として半導体レーザ１
を用いたが、ＬＥＤ等他の半導体発光素子や半導体光増
幅素子等でも良く、この場合、先球ファイバ２を半導体
光増幅素子の入出力側にそれぞれ配置すれば良い。
を用いたが、ＬＥＤ等他の半導体発光素子や半導体光増
幅素子等でも良く、この場合、先球ファイバ２を半導体
光増幅素子の入出力側にそれぞれ配置すれば良い。
【００１７】また、第２の実施例ではチャンネル数を４
としたがこれに限定されず、４チャンネル以上に用いて
も良い。
としたがこれに限定されず、４チャンネル以上に用いて
も良い。
【００１８】
【発明の効果】以上述べた通り、半導体発光素子と光フ
ァイバとの結合が高効率で、製造コストがきわめて低価
格の光結合回路が得られる。
ァイバとの結合が高効率で、製造コストがきわめて低価
格の光結合回路が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す概略図である。
【図２】エッチング時間とコア突き出し量の関係を示す
関係図である。
関係図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す平面図ある。
１、１ａ〜１ｄ 半導体レーザ ２、２ａ〜２ｄ 先球ファイバ ３ ヒートシンク ４ シリコン基板
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体光素子と、この半導体光素子に面
する側の端面のコアが半球状に形成された光ファイバと
を含むことを特徴とする光結合回路。 - 【請求項２】 光ファイバのコアドーパント濃度が高い
程エッチング速度が遅いエッチング液で光ファイバ端面
をエッチングする工程と前記エッチングした光ファイバ
端面の表面上を加熱溶融する工程とを含むことを特徴と
する光結合回路の製造方法。 - 【請求項３】 半導体光素子、前記光ファイバがそれぞ
れ並列に複数個、一体化されている請求光１に記載のア
レイ光結合回路。 - 【請求項４】 並列に複数個、一体化されている光ファ
イバの端面を、コアドーパンド濃度が高い程エッチング
速度が遅いエッチング液でエッチングし、前記エッチン
グした光ファイバ端面の表面上を加熱溶融することによ
り、前記複数個のコアを一括して半球状に形成すること
を特徴とするアレイ光結合回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9235A JPH05224098A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 光結合回路とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9235A JPH05224098A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 光結合回路とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05224098A true JPH05224098A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=11463086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9235A Pending JPH05224098A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 光結合回路とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05224098A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5563969A (en) * | 1994-05-23 | 1996-10-08 | Nec Corporation | Apparatus and method for forming a hemispherical microlens at the end of optical fiber |
| US5662817A (en) * | 1994-06-28 | 1997-09-02 | Nec Corporation | Method for forming tip of array optical fiber using etching process |
| US5877853A (en) * | 1996-04-02 | 1999-03-02 | Nec Corporation | Method of evaluating an optical transmission path |
| JP2007518137A (ja) * | 2004-01-08 | 2007-07-05 | イン エス． タン | マイクロレンズアレイの製造方法 |
-
1992
- 1992-01-06 JP JP9235A patent/JPH05224098A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5563969A (en) * | 1994-05-23 | 1996-10-08 | Nec Corporation | Apparatus and method for forming a hemispherical microlens at the end of optical fiber |
| US5662817A (en) * | 1994-06-28 | 1997-09-02 | Nec Corporation | Method for forming tip of array optical fiber using etching process |
| US5877853A (en) * | 1996-04-02 | 1999-03-02 | Nec Corporation | Method of evaluating an optical transmission path |
| JP2007518137A (ja) * | 2004-01-08 | 2007-07-05 | イン エス． タン | マイクロレンズアレイの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960903 |