JPH07110415A - 光導波路、光導波路と光ファイバの接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光導波路と光デバイスの接続において、光導波
路の入出力部での光のスポットサイズを大きくすること
によって、位置合わせの精度を緩くし、さらに低損失な
接続を行える光導波路を提供することを目的とする。 【構成】光ファイバ２はコア６を拡大したものを用い、
光導波路基板１内のコア３も光導波路の入出力端面９に
向かうにしたがってコアが大きくなるように構成されて
いる。それらにより光ファイバと光導波路のそれぞれの
光のスポットサイズを拡大し、光ファイバのコアの拡大
部７と光導波路のコアの拡大部４の位置ずれによる損失
は、スポットサイズを拡大しない場合に比べて小さくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光デバイスと光入出力
の接続を行うための光導波路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来の一般的な光導波路と光フ
ァイバの接続構造を示したもので、光導波路のコア３と
光ファイバのコア６を直接突き合わせる方法を用いてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
接続方法を用いる場合、光導波路と光ファイバの光のス
ポットサイズは１０μｍ程度と小さく、低損失な接続を
行うためには高精度の位置合わせを必要とする。また、
２組以上の光導波路と光ファイバを接続する場合には図
１３のようなＶ溝基板１３に光ファイバ２を整列させた
ものを使用する。この時、接続による損失を小さくする
には、先に述べた高精度の位置合わせの他に、光ファイ
バ２のコア６と光導波路のコアの間隔を等しくし、さら
に間隔にばらつきがあってはいけない。よって、Ｖ溝１
４は精度の良いものが要求されるが、実際には作製が困
難で、また作製できても価格の高いものになってしま
う。また、光ファイバ２のクラッド８の大きさやクラッ
ド８の外形に対するコア６の同芯度やそのばらつき、さ
らには光ファイバ２のＶ溝１４への固定の際の浮き上が
り等によっても光ファイバ２のコア６の間隔にばらつき
が生じ接続損失を大きくし、またそれぞれの光導波路と
光ファイバの接続部で損失のばらつきが生じるという問
題点があった。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するため
に、光導波路と光デバイスの接続において、光導波路の
入出力部での光のスポットサイズを大きくすることによ
って、位置合わせの精度を緩くし、さらに低損失な接続
を行える光導波路を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための第１の発明は、光デバイスと接続を行う光導波
路の入出力部において、前記光導波路の光のスポットサ
イズを大きくするスポットサイズ変換部を設けたことを
特徴とする光導波路である。

【０００６】第２の発明は、２つ以上の光導波路と該光
導波路と接続を行う光デバイスの接続において、第１の
発明の光導波路を用いた接続方法である。

【０００７】第３の発明は、光デバイスとして光ファイ
バを用い、前記光ファイバの入出力部に光のスポットサ
イズを大きくするスポットサイズ変換部を設けたことを
特徴とする第１の発明の光導波路と光ファイバの接続方
法である。

【０００８】第４の発明は、第１の発明の光導波路の入
出力部において、光導波路内で光を伝搬させる伝搬用コ
アと接するようにコアの断面積を前記伝搬用コアより大
きくかつ屈折率を小さくした結合用コアを１つ以上設け
た構造を特徴とする光導波路である。

【０００９】

【作用】本発明は、光導波路の入出力部での光のスポッ
トサイズを大きくすることによって、光デバイスとの位
置合わせの精度を緩くし、２つ以上の光導波路とそれら
の光導波路と接続を行う光デバイスを低損失に、また損
失のばらつきを少なく接続することが可能となる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す斜視図で、
図２は第１実施例の光導波路内のコアの斜視図である。
光ファイバ２はコア６を拡大したものを用い、光導波路
基板１内のコア３も光導波路の入出力端面９に向かうに
したがってコアが大きくなるように構成されている。こ
の光ファイバのコアの拡大部７はクラッド８よりも屈折
率を高めるためにコア６にドープされている物質を外部
から熱することにより拡散させ、コア６を大きくし、光
ファイバの光のスポットサイズを拡大する。一方、光導
波路のコアの拡大部４は、光ファイバと同様にコア３内
のドープ物質を熱拡散することによって可能である。ま
た、石英系光導波路では光導波路の作製法として火炎堆
積法が用いられるが、その際コアを形成する石英系の原
料微粒子の噴射量を調整することにより厚み方向にコア
の形状を変化させることができ、光導波路の光のスポッ
トサイズを拡大することができる。光ファイバと光導波
路のそれぞれの光のスポットサイズを同じ大きさにする
ことによりほとんど接続損失のない接続が可能となり、
さらにスポットサイズが大きいため、光ファイバのコア
の拡大部７と光導波路のコアの拡大部４の位置ずれによ
る接続損失は、スポットサイズを拡大しない場合に比べ
て小さくなる。

【００１１】図３は光導波路と光ファイバのコアの位置
ずれに対する接続損失を示した図である。スポットサイ
ズを１０μｍから２０μｍに２倍に拡大した場合には、
ある損失値に対して２倍の位置ずれまで許される。ま
た、同じ位置ずれ量であれば、接続損失はより小さくな
る。

【００１２】図４は本発明の第２実施例の光導波路内の
コアの斜視図で、図５は第２実施例の垂直断面図であ
る。光導波路の光のスポットサイズの拡大を行う構造と
して、方向性結合器の形を用いたものであり、伝搬用コ
ア１０を伝搬する光の等価屈折率と結合用コア１１を伝
搬する光の等価屈折率が等しくなるように、クラッド５
の屈折率ｎ0 、伝搬用コア１０の屈折率ｎ1 に対し、結
合用コア１１の屈折率ｎ2 を選ぶ。それによって、各屈
折率、コアの大きさとコア間の距離で決定される結合長
Ｌにおいて、コアの大きい結合用コア１１に入力された
光はコアの小さい伝搬用コア１０に効率よく移り、スポ
ットサイズの変換が可能となる。

【００１３】図６は本発明の第３実施例の光導波路内の
コアの斜視図で、図７は第３実施例の（ａ）は垂直断面
図、（ｂ）は水平断面図で、いずれも伝搬用コア１０の
中心を含んだ断面図である。光導波路の光の入出力部に
おいて光を伝搬させる伝搬用コア１０を囲む形でコアの
断面積が伝搬用コア１０より大きく屈折率ｎ2 がｎ0＜
ｎ2 ＜ｎ1 となる結合用コア１１が形成され、さらにそ
の結合用コア１１を囲むように屈折率ｎ3 がｎ0 ＜ｎ3
＜ｎ2 となる結合用コア１２が形成される。また、伝搬
用コア１０と結合用コア１１が接している部分では、伝
搬用コア１０の断面積が入出力端面９に行くにしたがい
徐々に小さくなり、また結合用コア１１と結合用コア１
２が接している部分でも同様に結合用コア１１の断面積
が徐々に小さくなる構造を持つ。以上のような屈折率と
構造を用いることにより、結合用コア１２に入力された
光は、徐々に光のスポットサイズを小さくしながら結合
用コア１１を通り、伝搬用コア１０に移る。その結果、
損失を少なくスポットサイズを変換することができる。

【００１４】図８は本発明の第４実施例の光導波路内の
コアの斜視図である。第３実施例のように伝搬用コア１
０を囲むように結合用コア１１が形成されているが、伝
搬用コア１０と結合用コア１１の中心がほぼ一致するよ
うに構成されている。このように、水平方向と同じよう
に垂直方向に関しても対称性を有する構造をとることに
より、結合用コア１１に入力した光をより低損失に伝搬
用コア１０に移すことができる。

【００１５】図９は本発明の第５実施例の光導波路内の
コアの斜視図である。第３、第４実施例では伝搬用コア
１０の上面、側面を囲むように結合用コア１１が構成さ
れているが、第５実施例のように伝搬用コア１０の上面
（あるいは下面、側面）と結合用コア１１の下面（ある
いは上面、側面）が接する構造を用いてもスポットサイ
ズ変換は可能である。

【００１６】図１０は本発明の第６実施例の光導波路内
のコアの斜視図である。第３、第４第５実施例において
は、コアの厚さ方向の大きさは均一である構造とした
が、図のように伝搬用コア１０の厚さも変化させてよ
い。例えば、火炎堆積法によって石英系光導波路を作製
する場合は、コアを形成する石英系の原料微粒子の噴射
量を調整することによって可能となる。

【００１７】図１１は本発明の第７実施例の光導波路内
のコアの斜視図である。図のように結合用コア１１の形
状も変化させることにより光の伝搬方向に対する断面の
屈折率分布が伝搬方向に対して連続的に変化する。それ
により光の等価屈折率も連続的に変化し、屈折率の不連
続な変化にともなう反射が起こりにくくなる。

【００１８】以上の第４、第５、第６、第７実施例にお
いて結合用コア１１は１つしか図示していないが、２つ
以上ある構造とすることもできる。また、コアが徐々に
小さくなる構造では直線状に形状が変化しているが、徐
々に小さくなるのであれば曲線的に変化する構造とする
こともできる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、光デバイスと接続
を行う光導波路の入出力部において、光導波路の光のス
ポットサイズを大きくするスポットサイズ変換部を設け
ることによって、光導波路と光デバイスの位置合わせの
精度を緩くし、２つ以上の光導波路とそれらの光導波路
と接続を行う光デバイスを低損失に、また損失のばらつ
きを少なく接続することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例の光導波路内のコアの斜視
図である。

【図３】光導波路と光ファイバのコアの位置ずれによる
接続損失を示した図である。

【図４】本発明の第２実施例の光導波路内のコアの斜視
図である。

【図５】本発明の第２実施例の垂直断面図である。

【図６】本発明の第３実施例の光導波路内のコアの斜視
図である。

【図７】本発明の第３実施例に関し、（ａ）は垂直断面
図、（ｂ）は水平断面図である。

【図８】本発明の第４実施例の光導波路内のコアの斜視
図である。

【図９】本発明の第５実施例の光導波路内のコアの斜視
図である。

【図１０】本発明の第６実施例の光導波路内のコアの斜
視図である。

【図１１】本発明の第７実施例の光導波路内のコアの斜
視図である。

【図１２】従来技術による光導波路と光ファイバの接続
構造図である。

【図１３】光ファイバの整列用Ｖ溝の入出力端面図であ
る。

【符号の説明】

１ 光導波路基板 ２ 光ファイバ ３ 光導波路のコア ４ 光導波路のコアの拡大部 ５ 光導波路のクラッド ６ 光ファイバのコア ７ 光ファイバのコアの拡大部 ８ 光ファイバのクラッド ９ 光導波路の入出力端面 １０ 伝搬用コア １１、１２ 結合用コア １３ Ｖ溝基板 １４ Ｖ溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光が伝搬する複数のコアが光導波路基板に
   整列形成された光導波路において、前記光導波路の入出
   力部においてコアが拡大されて、伝搬光がスポットサイ
   ズを拡大されて入出力されることを特徴とする光導波
   路。
2. 【請求項２】光導波路基板内に光を伝搬する伝搬用コア
   が形成された光導波路において、前記伝搬用コアの端部
   に接続する、該伝搬用コアよりも断面積が大きくて屈折
   率が小さな１あるいは複数の結合用コアが形成され、前
   記結合用コア端が光導波路の入出力部とされたことを特
   徴とする光導波路。
3. 【請求項３】光が伝搬する複数のコアが光導波路基板に
   整列形成された光導波路と、整列された複数の光ファイ
   バとが接続される光導波路と光ファイバの接続装置にお
   いて、前記光導波路と光ファイバとは接続部においてそ
   れぞれのコア径が拡大されて、伝搬光がスポットサイズ
   を拡大して入出力されることを特徴とする光導波路と光
   ファイバの接続装置。