JPH0545530A - 光フアイバと光導波路の合分岐又は合分波構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１本の光導波路と複数本の光ファイバ間で光を
容易に合分岐あるいは合分波でき、しかも接続が容易
で、小型化も図れる光ファイバと光導波路の合分岐又は
合分波構造を提供すること。 【構成】複数本の光ファイバ２０，２５，３０のそれぞ
れの端面を光軸に対して所定の角度斜めにカットする。
該複数本の光ファイバ２０，２５，３０のカットしたそ
れぞれの端面を１本の光導波路４５の上面に１列に接続
する。このとき各光ファイバ２０，２５，３０の向きが
ほぼ同一方向を向くようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路と複数本の光
ファイバの間で簡易且つ低損失に光を合分岐あるいは合
分波できる光導波路と光ファイバの合分岐又は合分波構
造に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、光
通信や光計測の分野で使用される導波路型デバイスへの
光の入出力は、光ファイバを介して行う。従って光導波
路には光ファイバを接続しなければならない。

【０００３】ここで図３は光導波路に光ファイバを接続
する従来の一般的なBUTT-JOINT法を示す側断面図であ
る。同図に示すようにこの接続方法は、まずファイバー
サポート７４上に取り付けた光ファイバ７５を、光導波
路基板７１上部に設けた光導波路７０の端面に直接突き
合わせ、さらに両者を接着剤７７で固定することによっ
て行われる。これによって光導波路７０と光ファイバ７
５のコア７６とは接合する。なお光導波路７０の上下に
設けた層７２，７３はクラッド層である。

【０００４】しかしながらこの方法には以下のような問
題点があった。 通常光導波路は製作上その横断面を円形にすることが
困難であり、矩形断面を有している。一方光ファイバの
コア断面は円形であるため、両者の端面同士を直接接続
する上記接続方法を用いた場合は、該接続部において形
状不整合による損失が生じる。特にコアサイズの大きい
マルチモードタイプの場合はその影響が大きい。

【０００５】一方、コアサイズの小さいシングルモー
ドタイプの場合は、実質的な光伝搬路サイズであるモー
ドフィールド径を等しくすることにより低損失な接続は
可能になるが、コアサイズがμｍオーダーのため、光導
波路と光ファイバの正確な位置合わせが困難でその誤差
により損失が増大する。

【０００６】また上記図３に示す接続方法は、光導波
路７０と光ファイバ７５の端面同士を接続する方法のた
め、光導波路７０の端面１か所につき１本の光ファイバ
７５しか接続できない。従って光導波路７０内を伝搬す
る光を複数本の光ファイバ７５に分岐する場合は、光導
波路７０をあらかじめ光導波路基板７１内で分岐させて
おいて、その端面にそれぞれ１本ずつ光ファイバ７５を
接続しなければならず、光の分岐や分波を行なうのに自
由度がない。

【０００７】さらに上記図３に示す接続方法の場合
は、光導波路７０に対して光ファイバ７５は平面方向に
しか接続できず、光導波路基板７１に多数本設けた光導
波路７０の端部にそれぞれ光ファイバ７５を接続するマ
ルチ接続の場合、その小型化が図れない。

【０００８】一方、例えば特開昭５９−１３３５１４号
公報や特開平２−１７６６０７号公報には、光導波路に
光ファイバを接続する他の方法として、光ファイバの端
面を斜めにカットし、該カットした端面を光導波路の上
面又は下面に接続する方法が提案されている。この方法
によれば、光ファイバのコア端面は楕円形となりその表
面積が増大するので、接続位置のずれ等が前記BUTT-JOI
NT法ほどは生じにくくなる。また光導波路の上面側から
光ファイバを接続できるので、光導波路の上部の空間が
有効に利用でき、マルチ接続の場合の小型化も図れる。

【０００９】しかしながらこの従来例の場合において
も、１本の光導波路に接続する光ファイバの数は１本と
なっており、上記の問題点、即ち光導波路から複数本
の光ファイバへ光を分岐させたり分波させたりする場合
は光導波路自体を予め光導波路基板内で分岐させておい
てその端部近傍の上面にそれぞれ１本ずつ光ファイバを
接続しなければならず、光の分岐・分波を行なうのに自
由度がないという問題点は解消されていなかった。

【００１０】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、１本の光導波路と複数本の光ファイバ間で光を容
易に合分岐あるいは合分波でき、しかも接続が容易で、
小型化も図れる光ファイバと光導波路の合分岐又は合分
波構造を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、複数本の光ファイバ２０，２５，３０のそ
れぞれの端面を光軸に対して所定角度斜めにカットし、
該カットしたそれぞれの端面を１本の光導波路４５の上
面に、各光ファイバ２０，２５，３０がほぼ同一方向を
向くように１列に接続して光ファイバ２０，２５，３０
と光導波路４５の合分岐構造を構成した。

【００１２】また本発明は、光導波路５３の上面と複数
本の光ファイバ６０，６５のカットした端面の間に、そ
れぞれ異なる波長の光のみを透過する波長分離フィルタ
ー６２，６３を介在させることによって光ファイバ６
０，６５と光導波路５３の合分波構造を構成した。

【００１３】

【作用】上記の如く構成したので、１本の光導波路内を
伝搬する光を容易にその上面に接続した複数本の光ファ
イバに分岐あるいは分波でき、逆に複数本の光ファイバ
内を伝搬する光を容易に１本の光導波路内に結合あるい
は合波できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は光導波路４５と複数本の光ファイバ
２０，２５，３０の合分岐構造を示す側断面図である。
同図に示すように、光導波路基板４０の上面には光導波
路４５が形成されており、また該光導波路４５の光の入
射側（同図の左側）にはその端面と上面にそれぞれ光フ
ァイバ１０，１５が接続され、また該光導波路４５の光
の出射側（同図の右側）にはその上面に３本の光ファイ
バ２０，２５，３０が接続されている。以下各構成部品
について説明する。

【００１５】まず光導波路基板４０はその上面にバッフ
ァ層４１とクラッド層４３を設け、該クラッド層４３の
上部に断面矩形状の光導波路４５を設けて構成されてい
る。

【００１６】光ファイバ１０はその端面が光軸に対して
垂直にカットされた通常の光ファイバで構成されてい
る。

【００１７】また光ファイバ１５，２０，２５，３０
は、その端面が光軸に対して所定角度傾斜してカットさ
れている。ここで図２はこれら光ファイバ１５，２０，
２５，３０を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図
（ｂ）は底面図である。同図に示すようにこれら光ファ
イバ１５，２０，２５，３０は、いずれも光軸方向に対
して所定角度θでカットされており、該カットした端面
は、同図（ｂ）に示すように楕円形状となっている。

【００１８】なお各光ファイバ１０，１５，２０，２
５，３０のコアの屈折率と光導波路４５の屈折率とは、
端面反射防止の為、ほぼ一致させておく。

【００１９】次にこの光導波路４５に各光ファイバ１
０，１５，２０，２５，３０を接続するには、図１に示
すように、まずファイバサポート３５上に取り付けた光
ファイバ１０を光導波路４５の端面に突き合わせること
によって光ファイバ１０のコア端面と光導波路４５の入
射側端面を接合する。そして接着剤３６によって両者間
を固定する。

【００２０】次に光導波路４５の光の入力側の上面に、
光ファイバ１５の端面を接合して接着剤３６によって固
定する。次に光導波路４５の光の出力側の上面に、光の
合分岐用の３本の光ファイバ２０，２５，３０の端面を
順次１列に接合して行き、それぞれ接着剤３６によって
固定する。このとき各光ファイバ２０，２５，３０は、
ほぼ同一方向を向くように取り付けられる。なおこの実
施例においては、さらに各光ファイバ２０，２５，３０
の方向と光導波路４５の方向がほぼ同一平面内となるよ
うにされている。このように各光ファイバを取り付けれ
ば、光の損失を小さくできる。

【００２１】次にこの合分岐構造における動作を説明す
る。まず光ファイバ１０内を伝搬してきた光は、光導波
路４５の端面から該光導波路４５内に入射される。

【００２２】一方光ファイバ１５内を伝搬してきた光
は、斜めにカットされた端面を通過して光導波路４５の
上面から該光導波路４５内に入射し伝搬される。

【００２３】次に光導波路４５内を伝搬してきた光は、
まず光ファイバ２０との接続部において、光導波路４５
方向に進む光と光ファイバ２０方向に進む光に所定の割
合で分岐される。次に光導波路４５方向に分岐された光
は、次に光ファイバ２５との接続部において、光導波路
４５方向に進む光と光ファイバ２５方向に進む光に所定
の割合で分岐される。さらに光導波路４５方向に分岐さ
れた光は、同様に光ファイバ３０との接続部において、
光導波路４５方向に進む光と光ファイバ３０方向に進む
光に所定の割合で分岐される。

【００２４】つまりこの実施例によれば、光導波路４５
内を伝搬してきた光は複数本の光ファイバ２０，２５，
３０と光導波路４５に分岐される。

【００２５】なお前記光ファイバ２０，２５，３０の端
面のカット角度θは、各光ファイバ２０，２５，３０毎
に異ならせても良い。このカット角度θを調整すること
により、各光ファイバ２０，２５，３０に分岐される光
の強度調整ができる。

【００２６】ここでこのカット角度θは、以下の条件を
満足するように設定することにより、光導波路４５との
低損失な接続が可能となる。 但し、ｎ１：光導波路４５の屈折率 ＮＡ：光導波路４５の開口数

【００２７】この角度θは、光ファイバから光導波路に
光を入射したときに、該入射光が光導波路内を全反射し
て伝搬していくための条件である。即ちこの式を満足す
る範囲内で各光ファイバ２０，２５，３０のカット角度
θを調整すれば低損失な接続が実現できる。

【００２８】また光ファイバ１５，２０，２５，３０
は、図２に示すように、そのカット面に露出するコアは
長楕円形となり、このときの楕円の面積Ｓは、 Ｓ＝（πｒ²／cos θ） 但し、ｒ：ファイバコアの半径 となる。即ちこの面積Ｓは、光ファイバの端面を光軸に
対して垂直にカットした場合のコア端面の面積（π
ｒ²）よりも大きくなるので、このコア端面の光導波路
４５の上面への接続は容易になり、しかも両者の接続損
失は小さくできる。

【００２９】ところで３本の光ファイバ２０，２５，３
０側から光を入射すれば、これらの光は１本の光導波路
４５内に結合できることは言うまでもない。

【００３０】図４は光導波路５３と複数本の光ファイバ
６０，６５の合分波構造を示す側断面図である。同図に
示すように、光導波路基板５０の上面にはバッファ層５
１とクラッド層５２を介して光導波路５３が形成されて
おり、また該光導波路５３の光の入射側（同図の左側）
の上面には光ファイバ５５が接続され、また該光導波路
５３の光の出射側（同図の右側）にはその上面に合分波
用の２本の光ファイバ６０，６５が接続されている。こ
こでこの光導波路基板５０や光導波路５３の構造は前記
図１に示す光導波路基板４０や光導波路４５の構造と同
等であり、また光ファイバ５５，６０，６５の構造も、
前記図１に示す光ファイバ１５，２０，２５，３０の構
造と同等なのでその説明は省略する。

【００３１】この実施例において上記図１に示す実施例
と相違する点は、合分波用の光ファイバ６０，６５の斜
めにカットした端面にそれぞれ波長分離フィルター６
２，６３を設け、該波長分離フィルター６２，６３を設
けた端面を光導波路５３の上面に接合して接着剤５６で
固定した点である。

【００３２】ここで波長分離フィルター６２は波長λ１
の光のみを通過し、また，波長分離フィルター６３は波
長λ２の光のみを通過するフィルターである。なおこれ
ら波長分離フィルター６２，６３は、いずれも誘電体膜
を蒸着することによって形成される。

【００３３】次にこの合分波構造における動作を説明す
る。まず光ファイバ５５内を伝搬してきた光は、その斜
めにカットされた端面を通過して光導波路５３の上面か
ら該光導波路５３内に入射される。この光の中には、少
なくとも波長λ１と波長λ２の光が含まれている。

【００３４】光導波路５３内を伝搬した光は、光ファイ
バ６０との接続部において、光導波路５３方向に進む光
と光ファイバ６０方向に進む光に所定の割合で分岐され
るが、光ファイバ６０の端面には波長分離フィルター６
２が設けられているので、該光ファイバ６０には波長λ
１の光のみが取り出される。次に光導波路５３方向に分
岐された光は、次に光ファイバ６５との接続部におい
て、光導波路５３方向に進む光と光ファイバ６５方向に
進む光に所定の割合で分岐されるが、光ファイバ６５の
端面には波長分離フィルター６３が設けられているの
で、該光ファイバ６５には波長λ２の光のみが取り出さ
れる。

【００３５】つまりこの実施例によれば、光導波路５３
内を伝搬する波長λ１の光の一部は光ファイバ６０に導
き出され、また波長λ２の光の一部は光ファイバ６５に
導き出され、その分波が行なえるのである。

【００３６】ところで２本の光ファイバ６０，６５側か
ら光を入射すれば、光ファイバ６０からは波長分離フィ
ルター６２によって波長λ１の光のみが光導波路５３内
に入射され、また光ファイバ６５からは波長分離フィル
ター６３によって波長λ２の光のみが光導波路５３内に
入射され、光導波路５３内において両波長λ１，λ２の
光が合波されることは言うまでもない。

【００３７】なお光を合分岐又は合分波する光ファイバ
の接続本数は必要に応じて変更できる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる光ファイバと光導波路の合分岐又は合分波構造によ
れば、以下のような優れた効果を有する。 １本の光導波路と複数本の光ファイバ間で光を容易に
合分岐あるいは合分波できる。

【００３９】また１本の光導波路の上面に多数本の光
ファイバを接続できるので、光導波路上の空間を有効に
利用でき、光ファイバと光導波路の高密度マルチ接続が
実現でき、小型化も図れる。

【００４０】光の合分波を行なう場合は、光ファイバ
の端面に波長分離フィルターを設けるだけでよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】光導波路４５と複数本の光ファイバ２０，２
５，３０の合分岐構造を示す側断面図である。

【図２】光ファイバ１５，２０，２５，３０を示す図で
あり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は底面図であ
る。

【図３】光導波路に光ファイバを接続する従来のBUTT-J
OINT法を示す側断面図である。

【図４】光導波路５３と複数本の光ファイバ６０，６５
の合分波構造を示す側断面図である。

【符号の説明】

２０，２５，３０ 光ファイバ ４５ 光導波路 ６０，６５ 光ファイバ ５３ 光導波路 ６２，６３ 波長分離フィルター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本の光ファイバのそれぞれの端面を光
   軸に対して所定角度斜めにカットし、該カットしたそれ
   ぞれの端面を１本の光導波路の上面に各光ファイバがほ
   ぼ同一方向を向くように１列に接続したことを特徴とす
   る光ファイバと光導波路の合分岐構造。
2. 【請求項２】複数本の光ファイバのそれぞれの端面を光
   軸に対して所定角度斜めにカットし、該カットしたそれ
   ぞれの端面を、それぞれ異なる波長の光のみを透過する
   波長分離フィルターを介して、１本の光導波路の上面
   に、各光ファイバがほぼ同一方向を向くように１列に接
   続したことを特徴とする光ファイバと光導波路の合分波
   構造。