JPH09230167A - 光ガイドの接続構造 - Google Patents

光ガイドの接続構造

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JPH09230167A
JPH09230167A JP3664596A JP3664596A JPH09230167A JP H09230167 A JPH09230167 A JP H09230167A JP 3664596 A JP3664596 A JP 3664596A JP 3664596 A JP3664596 A JP 3664596A JP H09230167 A JPH09230167 A JP H09230167A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明の主たる目的は、光ガイドどうしの
光軸を正確かつ容易に位置合わせすることができるよう
な接続構造を提供することにある。 【解決手段】 所定位置に光導波路13が形成された導
波路ディバイス11と、所定位置に光ファイバ40が配
されたV溝基板12を有する接続構造において、導波路
ディバイス11に第1の基準面14と凸部30が設けら
れている。V溝基板12に溝状の凹部50と第2の基準
面51が形成されている。凹部50は凸部30と対応す
る位置に形成されており、第1の基準面14と第2の基
準面51を重ね、基準面14,51に沿う方向から凸部
30を凹部50に噛み合わせたときに、光導波路13と
光ファイバ40の光軸が合うようになっている。凸部3
0は光導波路13と同一の材質からなり、この凸部30
は導波路ディバイス11の成膜プロセスにおいて光導波
路13と同時に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信などに使わ
れる信号光伝送用の光ファイバと導波路ディバイスとの
接続あるいは光ファイバどうしなどの接続構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光通信などに使われる光ファイバや平板
光導波路等に代表される光ガイドは、高屈折率のコア
と、コアを包囲する低屈折率のクラッドなどからなり、
コアの内部を光線が導波するようにしている。また複数
の光ガイドの接続部において両者を互いに光学的に接続
するために従来より種々の接続構造が考えられてきた。
【0003】例えば図10に示す従来の接続構造では、
導波路ディバイス1に入力用光ファイバ2と出力用光フ
ァイバ3を接続するためにV溝基板4,5を用いてい
る。この場合、V溝基板4,5に形成したV溝に光ファ
イバ2,3を整列させたのち、接着剤6とカバープレー
ト7などを用いて光ファイバ2,3をV溝基板4,5に
固定することにより、入力側ファイバアレイ8と出力側
ファイバアレイ9を製作する。
【0004】そして導波路ディバイス1とファイバアレ
イ8,9の接続端面を各々光学研磨したのち、導波路デ
ィバイス1とファイバアレイ8,9の接続端面を光軸調
芯用の治具を用いて互いに突き合わせ、導波路ディバイ
ス1に光を通しながら光検出器などを用いて出射光の強
さを測定することにより、導波路ディバイス1に対する
ファイバアレイ8,9の光軸調整を行う。そして光軸調
整後に接着剤等によって導波路ディバイス1とファイバ
アレイ8,9を互いに固定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来構造のように
導波路ディバイスとファイバアレイの光軸調芯を行う場
合、光軸の調芯精度の点では性能的に満足できるレベル
にあるが、光軸調整を行う作業に長時間と細心の注意お
よび高度の熟練が必要があり、コストが高くなるという
問題がある。
【0006】従って本発明の目的は、比較的簡単な作業
によって光ガイドどうしの光軸を正確に合わせることが
でき、低コスト化が図れるような光ガイドの接続構造を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
に開発された第1の観点による本発明は、請求項1に記
載したように、所定位置に第1の光ガイドが配されかつ
上記光ガイドに沿う第1の基準面を有する第1の接続部
材と、所定位置に第2の光ガイドが配されかつ上記第1
の基準面に重ねられる第2の基準面を有する第2の接続
部材と、上記第1の基準面と第2の基準面のいずれか一
方に形成されていて一方の基準面の厚み方向に突出する
凸部と、上記第1の基準面と第2の基準面の他方に形成
されていて上記凸部が上記基準面に沿う方向から噛み合
うことのできる形状でかつ上記凸部と噛み合った状態に
おいて上記第1の光ガイドと第2の光ガイドの中心が合
う位置に設けられた凹部とを具備している。
【0008】このような本発明の接続構造においては、
第1の接続部材の基準面と第2の接続部材の基準面を互
いに重ねることにより、第1の接続部材と第2の接続部
材との厚み方向の相対位置が決まる。そしてこの状態で
凸部と凹部を基準面に沿う方向からくさびのように噛み
合わせることにより、第1の接続部材と第2の接続部材
の幅方向の位置決めがなされるとともに、第1の光ガイ
ドと第2の光ガイドの端面同志が互いに対向することに
より両者の光軸が合う。
【0009】また第2の観点による本発明は、請求項3
に記載したように、上記第1の基準面と第2の基準面を
互いに接するように重ねた状態において第1の光ガイド
の中心に対し第2の光ガイドの中心が僅かに高くなるよ
うに形成されており、かつ、上記凸部または凹部に、こ
の凹部に対する凸部の軸線方向の移動量に応じて上記第
1の接続部材と第2の接続部材を厚み方向に相対変位さ
せる形状の部分(斜面あるいはテーパ形状等)を設けた
ことを特徴とする。
【0010】このような構成の本発明であれば、凸部と
凹部を基準面に沿う方向から噛み合わせたときに第1の
接続部材と第2の接続部材の幅方向の位置決めがなさ
れ、さらに凸部を前進させると、その移動量に応じて凸
部の一部が凹部の内面あるいは両側縁などに少しずつ乗
り上げてゆき、双方の光ガイドの中心が基準面の厚み方
向に変位することにより、光ガイドの中心位置を合わせ
ることができる。
【0011】請求項2と請求項4に記載した凸部は、導
波路ディバイスの製造プロセスにおいて光導波路のコア
を形成する際に用いるマスクを使って光導波路と同時に
形成できるため、凸部を形成するのに必要なコストがき
わめて僅かですむとともに、凸部と光導波路との相対位
置を正確に設定できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の一実施形態につ
いて、図面を参照して説明する。図1に示す接続構造の
一例は、第1の接続部材として機能する導波路ディバイ
ス11と、第2の接続部材として機能するV溝基板12
を備えている。導波路ディバイス11の所定位置に第1
の光ガイドとして機能する光導波路13が形成されてい
るとともに、導波路ディバイス11の表面(図1,図2
において下面側)に光導波路13に沿うフラットな形状
の第1の基準面14が設けられている。
【0013】導波路ディバイス11の光導波路13は、
図2等に示すように高屈折率のコア20と、コア20を
覆う低屈折率のクラッド21,22などによって構成さ
れている。コア20およびクラッド21,22は、後述
する製造プロセスによって導波路基板23上に形成され
ている。図示例の光導波路13は分岐結合器等に使われ
る平板導波路であり、クラッド22のフラット面が上記
基準面14として利用されるようになっている。
【0014】導波路ディバイス11に左右一対の凸部3
0が設けられている。凸部30は基準面14に沿って光
導波路13の光軸方向に延びている。図示例の凸部30
は導波路ディバイス11の端面11aに向かって先端側
の幅が狭くなるようなくさび状をなしている。この凸部
30の下面は基準面14の厚み方向に突出し、その突出
高さと光導波路13のクラッド22の突出高さが互いに
揃っている。
【0015】上記凸部30は導波路ディバイス11の製
造工程(成膜プロセス)において、光導波路13のコア
20およびクラッド22と同時に成膜される。このため
凸部30の材質は光導波路13のコア20およびクラッ
ド22と同一である。以下に上記光導波路13と凸部3
0の製造工程の一例について、図3を参照しながら説明
する。
【0016】図3(a)に示すようにSiウエハあるい
は石英等からなる導波路基板23の表面に、CVD法
(Chemical Vapor Deposition :化学気相蒸着法)など
の膜形成方法によって、SiO2 を主成分とする低屈折
率の下部クラッド21を形成する。また、図3(b)に
示すように下部クラッド21の上に、SiO2 にドープ
剤を添加するなどの手段によって屈折率をクラッド21
よりも高めたコア20を形成する。なお、屈折率を下げ
るドープ剤をクラッド21に添加することによって、ク
ラッド21の屈折率を下げる方法をとってもよい。
【0017】図3(c)に示すようにスパッタリング法
などによりWSi(タングステンシリサイド)の薄膜3
5を形成したのち、図3(d)に示すように露光マスク
とフォトレジストを用いて所定の導波路パターンのエッ
チングマスク36を形成するとともに、凸部30を形成
すべき箇所に上記導波路パターンと同じ露光マスクとフ
ォトレジストを用いて凸部30用のエッチングマスク3
7を形成する。
【0018】そして図3(e)に示すように、ドライエ
ッチング(反応性イオンエッチング等)を行うことによ
り、所定パターンの導波路コア20を形成するとともに
凸部30用のコア20aを形成する。その後、図3
(f)に示すようにCVD法などによりコア20,20
aを覆うように上部クラッド22を成膜する。こうして
光導波路13が形成されるとともに、凸部30が同時に
形成される。
【0019】このような導波路ディバイス11の製造工
程において、凸部30は導波路コア20と同じマスクに
描画されるため、両者間の寸法ずれは問題にならないほ
ど小さい。また、クラッド21,22の成膜制御によっ
てクラッド21,22の膜厚が精度よくコントロールさ
れるため、導波路ディバイス11の基準面14とコア2
0との相対位置についても高精度に規制できる。
【0020】一方、V溝基板12に第2の光ガイドとし
て機能する複数本の光ファイバ40が互いに平行に整列
した状態で保持されている。これらの光ファイバ40
は、光線が通る高屈折率のコア41と、コア41の外周
を覆う低屈折率のクラッド42を有している。
【0021】V溝基板12には互いに平行な複数条のV
溝45が形成されており、各々のV溝45にそれぞれ光
ファイバ40を乗せた状態で、V溝基板12の上方に突
出する光ファイバ40の上面をカバープレート46の下
面46aによってV溝45側に押し付けるようにしてい
る。このカバープレート46には光ファイバ40をまた
ぐ姿勢でV溝基板12に接する脚部46bが設けられて
いる。
【0022】上記のようにしてV溝基板12の所定位置
に全ての光ファイバ40が一例に整列した状態で保持さ
れるとともに、V溝基板12に対する光ファイバ40の
光軸位置が定まる。このV溝基板12には凸部30と対
応する位置に左右一対の凹部50が形成されており、こ
の凹部50に対して凸部30が基準面14に沿う方向
(図1に示すZ軸方向)から噛み合うことができるよう
になっている。
【0023】V溝基板12の材料はSi基板,石英基
板,ガラス基板等であり、凹部50はエッチング,ガラ
スモールド等の加工技術によってV溝45との位置関係
を高精度に保って加工することができる。あるいはV溝
45を機械加工する際に用いる工具を使ってV溝状の凹
部50を成形すれば、加工コストを安くすることができ
る。
【0024】V溝基板12に第2の基準面51が設けら
れている。この第2の基準面51は光ファイバ40に沿
う平坦な形状であり、この基準面51に第1の基準面1
4を重ねるようになっている。図4に示されるように基
準面14,51を互いに重ねて密接させた状態におい
て、導波路コア20の中心C1 と光ファイバ40のコア
41の中心C2 の位置が合致するようにしている。
【0025】次に上記凸部30と凹部50を用いた接続
構造の作用について説明する。導波路ディバイス11と
V溝基板12は、基準面14,51を互いに重ねたとき
に、導波路ディバイス11とV溝基板12の厚み方向
(Y軸方向)の相対位置が決まる。また、凸部30と凹
部50を光導波路13の光軸方向(−Z方向)から噛み
合わせることにより、導波路ディバイス11に対するV
溝基板12の幅方向(X軸方向)の位置決めがなされる
とともに、光導波路13の端面13aと光ファイバ40
の前端面40aが互いに接することにより両者の軸線方
向(Z軸方向)の相対位置が決まる。
【0026】V溝基板12上の光ファイバ40は上記位
置決めが終了するまではカバープレート46等でV溝4
5に押し付けられており、V溝45の長手方向(軸線方
向)に摺動するようになっている。しかも各光ファイバ
40は図示しない付勢手段によって+Z方向に押されて
おり、導波路ディバイス11をV溝基板12に対して−
Z方向に相対移動させることに伴い、光ファイバ40の
前端面40aが光導波路13の端面13aと密接した状
態が保たれるようになっている。
【0027】上記のように光導波路13と光ファイバ4
0とのX,Y,Z軸方向の位置合わせがなされた状態
で、導波路ディバイス11とV溝基板12を適宜の固定
手段によって固定する。例えばコア20,41の屈折率
に近い屈折率をもった接着剤で固定するとか、クランプ
部材あるいは接続補強材によって導波路ディバイス11
とV溝基板12およびカバープレート46等を固定す
る。
【0028】図5および図6に示す実施形態では、先端
側の幅が狭くなるようなテーパ状の凹部50の内面両側
に、先端側に向って深さが減少する斜面60が形成され
ており、凹部50に対して凸部30を軸線方向(−Z方
向)に前進させたときにその移動量に応じて凸部30の
先端部が斜面60を少しずつ乗り上げることにより、前
記導波路ディバイス11の基準面14がV溝基板12の
基準面51から浮き上がる方向(Y軸方向)に変位する
ようにしている。
【0029】この場合、前記基準面14,51を互いに
密接させた状態において前記光ファイバ40の中心が前
記光導波路13の中心よりも僅かに(数μm程度)高く
なるように、光導波路13と光ファイバ40のY軸方向
の位置が設定されている。
【0030】この場合、凸部30と凹部50を−Z方向
から噛み合わせたときに、導波路ディバイス11とV溝
基板12の幅方向(X軸方向)の位置決めがなされる。
凸部30と凹部50は導波路ディバイス11とV溝基板
12の左右対称位置に一対設けられているので、凸部3
0をさらに−Z方向に前進させると、凸部30と凹部5
0とのX軸方向の位置が定まったまま導波路ディバイス
11が上方(図6において矢印Y1 で示す方向)に少し
ずつ変位する。
【0031】上記のようにしてY軸方向の高さを調整し
ながら、光ファイバ40を介して光導波路13に光を入
射し、光導波路13を導波した出射光を光検出器で測定
しながら、最大光強度になる位置まで導波路ディバイス
11とV溝基板12とのZ軸方向の位置を調整する。こ
うして導波路ディバイス11とV溝基板12の各光軸の
高さを合わせたのち、接着剤等によって導波路ディバイ
ス11とV溝基板12およびカバープレート46を固定
する。このような接続構造によれば、光導波路13と光
ファイバ40のX,Y,Z軸方向の相対位置を正確かつ
容易に設定できる。
【0032】なお、図7に示す実施形態の凸部30は、
基部側の幅W1 に比べて先端側の幅が狭くなるようなテ
ーパ状をなしており、この凸部30の両側部に下面側の
幅が狭くなる斜面70を形成している。この凸部30の
基部側の幅W1 は、凹部50の幅W2 よりも大きい。従
って凸部30を凹部50に向って−Z方向に前進させた
ときにその移動距離に応じて斜面70が凹部50の両側
縁50aを乗り上げてゆくことにより、前述のY軸方向
の高さ調整を行うことができる。
【0033】あるいは図8に示すように凹部50の入口
(挿入手前側)に凹部50よりも幅の広い幅広部50b
を設けてもよい。この場合、凸部30を幅広部50bに
挿入したときに凸部30のX軸方向のおおまかな位置決
めがなされ、凸部30をさらに凹部50に挿入すると、
凸部30の−Z方向の移動距離に応じて斜面70が凹部
50の両側縁50aに乗り上げることにより、Y軸方向
に高さを変化させることができる。
【0034】また図9に示す実施形態では、V形の断面
を有する凹部50の入口(挿入手前側)に幅広部50b
を設けている。凸部30は先端側の幅が狭くなるような
テーパ状をなしており、凸部30の両側部に下面側の幅
が狭くなる斜面70が形成されている。この場合も、凸
部30を幅広部50bに挿入したときに凸部30のX軸
方向のおおまかな位置決めがなされ、凸部30の先端を
さらに凹部50に挿入したときに凸部30の前進距離に
応じて斜面70が凹部50の両側縁50aに乗り上げ、
Y軸方向の光軸高さを変化させることができる。上記い
ずれの実施形態においても、凸部30の基部側の幅W1
は、凹部50の幅W2 よりも大きくなっている。
【0035】要するに凸部30と凹部50は、これらを
互いに噛み合わせたときに、まず第1の接続部材(例え
ば導波路ディバイス11)と第2の接続部材(例えばV
溝基板12)のX軸方向の位置が規制され、さらに凸部
30をZ軸方向に移動させることによって凸部30がY
軸方向に相対変位する形状であればよく、凸部30や凹
部50の形状・寸法等は前記実施形態に制約されるもの
でない。
【0036】なお、凸部30をV溝基板12側に設けか
つ凹部50を導波路ディバイス11側に設けてもよい。
また光ファイバどうしを接続する場合に、一方の光ファ
イバを固定する基板(V溝基板等)の基準面に前記各実
施形態と同様の凸部30を設けるとともに、他方の光フ
ァイバを固定する基板(V溝基板等)の基準面に前記各
実施形態と同様の凹部50を設けるようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、互いに噛み合う凸部と
凹部を有する接続部材を用いることにより、第1の光ガ
イドと第2の光ガイドの光軸調芯を行う作業を容易かつ
短時間に行うことができ、接続部の低コスト化に寄与で
きる。
【0038】そして上記凸部は導波路ディバイスの製造
プロセスにおいて光導波路用のマスクを使って光導波路
と同時に形成することができるため、凸部を形成するた
めのコストを大幅に下げることができるとともに、光導
波路と凸部との相対位置関係を正確に保つことができる
から、凸部と凹部を噛み合わせたときに両者の光軸をさ
らに正確に合わせることができる。
【0039】しかも光導波路の成膜プロセスにおいて正
確な厚さに形成されるクラッドのフラット面を基準面と
して用いることができるため、光ガイドとして機能する
コアの中心と基準面との位置関係も正確なものにするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す光ガイドの接続部
の分解斜視図。
【図2】 図1に示された接続部の断面図。
【図3】 光導波路と凸部を形成する工程を工程順に示
す断面図。
【図4】 図2中のIV-IV に沿う断面図。
【図5】 凸部と凹部の形状例を示す斜視図。
【図6】 図5に示す凸部が凹部に対して変位した状態
を示す斜視図。
【図7】 凸部と凹部の変形例を示す斜視図。
【図8】 凸部と凹部の他の変形例を示す斜視図。
【図9】 凸部と凹部の更に別の変形例を示す斜視図。
【図10】 従来の光ガイドの接続構造を模式的に示す
斜視図。
【符号の説明】
11…導波路ディバイス(第1の接続部材) 12…V溝基板(第2の接続部材) 13…光導波路(第1の光ガイド) 14…第1の基準面 20…コア 21,22…クラッド 30…凸部 40…光ファイバ(第2の光ガイド) 45…V溝 50…凹部 51…第2の基準面 60,70…斜面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定位置に第1の光ガイドが配されかつ上
    記光ガイドに沿う第1の基準面を有する第1の接続部材
    と、 所定位置に第2の光ガイドが配されかつ上記第1の基準
    面に重ねられる第2の基準面を有する第2の接続部材
    と、 上記第1の基準面と第2の基準面のいずれか一方に形成
    されていて一方の基準面の厚み方向に突出する凸部と、 上記第1の基準面と第2の基準面の他方に形成されてい
    て上記凸部が上記基準面に沿う方向から噛み合うことの
    できる形状でかつ上記凸部と噛み合った状態において上
    記第1の光ガイドと第2の光ガイドの中心が合う位置に
    設けられた凹部と、 を具備したことを特徴とする光ガイドの接続構造。
  2. 【請求項2】上記第1の接続部材が光導波路のコアとク
    ラッドとを含む導波路ディバイスであり、かつ、上記凸
    部が上記光導波路のコアおよびクラッドと同一材質から
    なることを特徴とする請求項1記載の光ガイドの接続構
    造。
  3. 【請求項3】所定位置に第1の光ガイドが配されかつ上
    記光ガイドに沿う第1の基準面を有する第1の接続部材
    と、 所定位置に第2の光ガイドが配されかつ上記第1の基準
    面に重ねられる第2の基準面を有する第2の接続部材
    と、 上記第1の基準面と第2の基準面のいずれか一方に形成
    されていて一方の基準面の厚み方向に突出する凸部と、 上記第1の基準面と第2の基準面の他方に形成されてい
    て上記凸部が上記基準面に沿う方向から噛み合うことの
    できる形状でかつ上記凸部と噛み合った状態において上
    記第1の光ガイドと第2の光ガイドの幅方向の位置が合
    うように設けた凹部とを有し、 上記第1の基準面と第2の基準面を互いに接するように
    重ねた状態において上記第1の光ガイドの中心に対し上
    記第2の光ガイドの中心が僅かに高くなるように形成さ
    れており、かつ、 上記凸部または凹部に、この凹部に対する凸部の軸線方
    向の移動量に応じて上記第1の接続部材と第2の接続部
    材を厚み方向に相対変位させる形状の部分を設けたこと
    を特徴とする光ガイドの接続構造。
  4. 【請求項4】上記第1の接続部材が光導波路のコアとク
    ラッドとを含む導波路ディバイスであり、かつ、上記凸
    部が上記光導波路のコアおよびクラッドと同一材質から
    なることを特徴とする請求項3記載の光ガイドの接続構
    造。
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