JPH09243847A - フィルタ挿入型光導波路の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フィルタを光導波路素子上に設けた溝に、該フ
ィルタ面が光導波路光軸に垂直あるいは特定の角度にな
るよう迅速に実装できる方法と装置を提供する。 【構成】光導波路素子１を保持する光導波路素子保持ス
テージ１４、フィルタを保持するフィルタ用保持ハンド
１１、光導波路素子上に設けた溝５の位置を計測する溝
位置計測装置１６、フィルタの面の傾斜を測定するフィ
ルタ面計測装置１５からなり、フィルタ面の傾斜を上記
フィルタ面計測装置で測定した後、フィルタ面の傾斜を
補正し、溝位置計測装置により検出した光導波路素子上
の溝に上記フィルタを挿入し、固定することでフィルタ
挿入型光導波路を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光導波路に関し、特
に光導波路素子上に溝を設け、この溝にフィルタを挿入
し、固定して得られるフィルタ挿入型光導波路の製造方
法と製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバの通信分野では波長
１．３μｍと１．５５μｍの２波長を用いた双方向の波
長多重伝送が行なわれている。この波長多重伝送を行な
うためには図４に示すような光導波路素子１が用いられ
る。シリコンあるいはガラス基板２に光導波路のコア
３、及び光導波路のクラッド４を形成し、この光導波路
素子の一部分に溝５を加工する。溝はフォトリソグラフ
の技術を用い、光導波路のコアを横切り、基板の深さ方
向に垂直に加工される。この溝にフィルタ６を挿入し、
例えば紫外線硬化樹脂により固定する。フィルタ６は波
長１．３μｍの光は低損失で透過し、波長１．５５μｍ
の光は高効率で反射し、２つの波長を合分波する機能を
有している。

【０００３】従来、フィルタを光導波路素子上の溝に実
装する方法は図５のように行なっていた。光ファイバ７
を固定する光ファイバアレイ８と光導波路素子１をそれ
ぞれ光ファイバアレイ用ステージ９、光導波路素子用ス
テージ１０に取り付けて固定する。光ファイバアレイ８
の先端と光導波路のコア３を位置合わせして光結合した
後、光ファイバ７の一方に波長１．５５μｍの光を入射
し、他方の光ファイバでフィルタ６からの反射光をモニ
タする。通常、波長１．５５μｍの光を入射する側の光
ファイバには単一モード光ファイバを、フィルタからの
反射光をモニタする側の光フィバにはコア径の大きな多
モード光ファイバを用いる。フィルタ６を光フィルタ用
保持ハンド１１で保持し、フィルタ６を溝５に挿入し、
フィルタ６で反射する光を光電力計でモニタし、フィル
タ用保持ハンドを動かしながら反射光電力が最大となる
位置を探す。この反射光が最大となった時、溝５に接着
剤、例えば紫外線硬化樹脂を入れて固定し、フィルタ挿
入型光導波路を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のフィルタ挿入型
光導波路の製造方法では、光ファイバアレイ８と光導波
路のコア３との位置合わせに多大の時間と熟練を要す
る。さらに、光導波路素子１の上に設けられた溝５にフ
ィルタ６を挿入して、このフィルタ６からの反射光の電
力が最大となる位置を探すのにも多大の時間と熟練を要
していた。そのためフィルタ挿入型光導波路のコストが
高いものとなっていた。

【０００５】フィルタからの反射光の電力が最大となる
位置を探すのに多大の時間と熟練を要する理由は、フィ
ルタ６をフィルタ用保持ハンド１１に装着するのに吸引
法を用いているが、装着する際、ごみ等がフィルタと吸
着面の間に入るとフィルタの面が傾斜すること、またフ
ィルタの面も完全な平面ではないことなどにより、装着
する度にフィルタの面と光導波路光軸の角度が異なるた
めである。

【０００６】従って、本発明により解決しようとしてい
る課題は、調整や製作に多大の時間や熟練を要する光フ
ァイバアレイ８と光導波路のコア３との位置合わせと、
フィルタ６からの反射光の電力が最大となるようなフィ
ルタ用保持ハンド１１の調整を止め、無調整で作業者の
手を介さず迅速にフィルタを光導波路素子上の溝に垂直
に、あるいは特定の角度で挿入し、フィルタ挿入型光導
波路のコストを低減することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、光導波路素子を保持する光導波路素子保持
ステージと、フィルタを保持するフィルタ用保持ハンド
を有し、前記光導波路素子保持ステージに保持された光
導波路素子上に設けられた溝に、フィルタを挿入して得
られるフィルタ挿入型光導波路の製造方法において、挿
入するフィルタの面の傾斜を計測し、該フィルタ面が光
導波路素子上に設けられた溝内で導波路光軸に垂直ある
いは特定の角度になるように姿勢制御して挿入し、固定
する製造方法を用いた。

【０００８】そして上記の製造方法において、光導波路
素子上に溝の位置を示すマーキングを設け、該マーキン
グを計測して溝の位置を検出し、フィルタの面の傾斜を
計測した後、フィルタ用保持ハンドの必要変動量を演算
して該フィルタ用保持ハンドにフィードバックし、フィ
ルタの面が光導波路素子上に設けられた溝内で導波路光
軸に垂直あるいは特定の角度になるように自動的に姿勢
制御して挿入、固定する方法を用いた。

【０００９】製造する装置として、導波路素子を保持す
る光導波路素子保持ステージと、フィルタを保持するフ
ィルタ用保持ハンドと、該光導波路素子保持ステージに
保持された光導波路素子上の溝の位置を示すマーキング
を計測する溝位置計測装置と、上記フィルタ用保持ハン
ドに保持されたフィルタの面の傾斜を計測するフィルタ
面計測装置から構成され、該フィルタ面計測装置により
計測したフィルタ面の傾きをフィルタ用保持ハンドにフ
ィードバックし、上記溝位置計測装置により検出した光
導波路素子上の溝内でフィルタの面が光導波路素子の導
波路光軸に垂直または特定の角度になるよう自動的な姿
勢制御機構を備えたフィルタ挿入型光導波路の製造装置
を用いた。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を示す。図
１は本発明に係わる光導波路素子を示す。従来技術に置
ける光導波路素子と異なる点は溝５の位置を示す４つの
マーキング１２があることである。この光導波路素子は
石英基板にフォトリソグラフの技術によりＹ分岐を設け
たものであり、コアとクラッドの比屈折率差は約０．５
％、コアの屈折率を高めるためのドーパントはＴｉを用
い、コアの寸法は約８μｍの矩形状である。

【００１１】光導波路素子の溝５はフォトリソグラフの
技術を用い、ドライエッチングにより設けた。したがっ
て溝は光導波路のコア３に対して水平、垂直方向共直角
になっており、寸法は幅４４μｍ、深さ２００μｍであ
る。溝の位置は溝の中心がＹ分岐の中心点１３と一致し
ており、溝の位置を示すマーカは、４つのマーキング１
２を結んで得られる長方形あるいは正方形の中心がＹ分
岐の中心１３と一致するように設けられている。また４
つのマーキングはフォトリソグラフの技術を用い、クラ
ッド表面に浅い溝を設けたものである。

【００１２】図２は本発明のフィルタ挿入型光導波路の
製造装置の概略を示す。光導波路素子を保持する光導波
路素子保持ステージ１４、フィルタ６を保持するフィル
タ用保持ハンド１１、フィルタの面の傾きを計測するフ
ィルタ面計測装置１５、光導波路素子上の溝の位置を計
測する溝位置計測装置１６で構成されている。このフィ
ルタ用保持ハンドは直交３軸、回転３軸の微動ステージ
であり、光導波路素子保持ステージは直交２軸、回転１
軸の微動ステージである。

【００１３】フィルタ面計測装置１５はレーザ光線１７
をフィルタ面１８に照射し、フィルタ面で反射して戻っ
て来る光を受光して計測装置とフィルタとの距離を計測
するものである。したがってフィルタ面１８の２点の距
離を計測すれば、その２点を含む面の傾斜が測定でき
る。すなわち図５に示すように、フィルタ面１８がフィ
ルタ面計測装置に対してθ度傾斜している場合、傾斜角
θは次のようにして求められる。フィルタ面計測装置と
フィルタ面上の任意の２つの点までの距離Ｘ１とＸ２を
計測する。２つの点の間隔をｄＸとすると、フィルタ面
上の傾斜角θは θ＝Ｔａｎ^-1｛（Ｘ２−Ｘ１）／ｄＸ｝ として求めることができる。

【００１４】次に本発明によるフィルタ挿入手順を説明
する。光導波路素子１を光導波路素子保持ステージ１４
に載せ、真空吸着により保持する。次に溝位置計測装置
１６により光導波路素子上に設けられた溝の位置を示す
マーキング１２を認知する。この時、もし認知したマー
キングの位置が溝位置計測装置１６の所定の位置からず
れているなら光導波路素子保持ステージ１４を回転及び
平行移動させてマーキングが所定の位置にくるように調
整する。

【００１５】次にフィルタをフィルタ用保持ハンド１１
に真空吸着し保持する。そしてフィルタ面計測装置１５
からのレーザ光１７をフィルタ面１８に当て、フィルタ
用保持ハンドを水平方向に２か所動かし、計測装置から
の距離を測定し、水平方向の傾斜角を求める。同様にフ
ィルタ保持ハンドを垂直方向に２か所動かし、計測装置
からの距離を測定し、垂直方向の傾斜角を求める。もし
水平方向、垂直方向でフィルタ面が傾斜しているなら、
レーザ光の光軸と水平方向、垂直方向共、垂直になるよ
う、フィルタ用保持ハンドの微動ステージを動かしフィ
ルタの姿勢を制御する。

【００１６】次にフィルタ用保持ハンドを垂直方向、す
なわちＹ軸方向に動かして、フィルタの底辺を検出す
る。フィルタ面計測装置の据付位置、溝位置計測装置の
据付位置、フィルタ用保持ハンドの位置は既知であるか
ら、フィルタと光導波路素子上の溝の間の相対距離を演
算することができる。また溝の深さとフィルタの底辺の
位置も既知であるからフィルタ用保持ハンドに保持され
ている状態から光導波路素子上の溝にフィルタを挿入す
る際のフィルタの垂直方向の必要な移動量も演算でき
る。本発明では上記の水平方向、垂直方向に関してのフ
ィルタ用保持ハンドの必要移動量を自動的に演算するプ
ログラムを組み、演算した後自動的にフィルタを光導波
路素子上の溝に挿入したが、手動で挿入することもでき
る。このようにして、光フィルタの面が光導波導波路素
子の光導波路コアと垂直に挿入することができる。な
お、波長１．５５μｍの光の反射量はフィルタの光導波
路光軸に対する角度に依存するが、上記の方法により任
意に角度を設定できる。

【００１７】フィルタを挿入後、光導波路素子上の溝に
接着剤、例えば紫外線硬化樹脂を注入、紫外線を照射し
て光フィルタを固定した。全作業時間は３０秒であり、
従来の１０分に比べて大きく改善することができた。ま
たこのようにして作業し製作した２０個のフィルタ挿入
型光導波路素子の伝送損失を測定したところ平均で１ｄ
Ｂであり、従来の方法で実装したものと同等の性能であ
った。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、光導波路素子を保持す
る光導波路素子保持ステージと、フィルタを保持するフ
ィルタ用ハンドを有し、前記光導波路素子保持テージに
保持された光導波路素子上に設けられた溝に、フィルタ
を挿入して得られるフィルタ挿入型光導波路において、
挿入する光フィルタの面の傾斜を計測し、該フィルタ面
が光導波路素子上に設けられた溝内で導波路光軸に垂直
あるいは特定の角度になるように姿勢制御して挿入し、
固定する製造方法、及び上記の製造方法において光導波
路上に溝の位置を示すマーキングを設け、該マーキング
を計測して溝の位置を検出し、フィルタの面の傾斜を計
測した後、フィルタ用保持ハンドの必要変動量を演算し
て該フィルタ用保持ハンドにフィードバックし、フィル
タの面が光導波路素子上に設けられた溝内で導波路光軸
に垂直あるいは特定の角度になるように自動的に姿勢制
御して挿入し、固定する方法を用い、また製造する装置
として、導波路素子を保持する光導波路素子保持ステー
ジと、フィルタを保持するフィルタ用ハンドと、該光導
波路素子保持ステージに保持された光導波路素子上の溝
の位置を示すマーキングを計測する溝位置計測装置と、
上記フィルタ用ハンドに保持されたフィルタの面の傾斜
を計測するフィルタ面計測装置から構成され、該フィル
タ面計測装置により計測したフィルタ面の傾きをフィル
タ用ハンドにフィードバックし、上記溝位置計測装置に
より検出した光導波路素子上の溝内でフィルタの面が光
導波路素子の導波路光軸に垂直または特定の角度になる
よう自動的な姿勢制御機構を備えたフィルタ挿入型光導
波路の製造装置を用いたことで、フィルタの実装時間が
大幅に短縮し、製品のコストを大幅に下げることができ
た。また作業者の手を介さずに実装できることから、製
品の信頼性が向上できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる光導波路素子を示す説明図。

【図２】本発明に係わるフィルタ挿入型光導波路素子の
製造装置を示す説明図。

【図３】本発明に係わるフィルタ面の傾斜角測定原理を
示す説明図。

【図４】従来技術に係わる光導波路素子を示す説明図。

【図５】従来技術に係わるフィルタ挿入型光導波路素子
の製造装置を示す説明図。

【符号の説明】

１ 光導波路素子 ２ ガラス基板 ３ 光導波路コア ４ 光導波路クラッド ５ 溝 ６ フィルタ ７ 光ファイバ ８ 光ファイバアレイ ９ 光ファイバアレイ用ステージ １０ 光導波路素子用ステージ １１ フィルタ用保持ハンド １２ マーキング １３ Ｙ分岐の中心 １４ 光導波路素子保持ステージ １５ フィルタ面計測装置 １６ 溝位置計測装置 １７ レーザ光線 １８ フィルタ面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光導波路素子を保持する光導波路素子保持
   ステージと、フィルタを保持するフィルタ用保持ハンド
   を有し、前記光導波路素子保持ステージに保持された光
   導波路素子上に設けられた溝に、フィルタを挿入して得
   られるフィルタ挿入型光導波路の製造方法において、挿
   入するフィルタの面の傾斜を計測し、該フィルタ面が光
   導波路素子上に設けられた溝内で導波路光軸に垂直ある
   いは特定の角度になるように姿勢制御して挿入し、固定
   して得られるフィルタ挿入型光導波路の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の製造方法において、光導波
   路素子上に溝の位置を示すマーキングを設け、該マーキ
   ングを計測して溝の位置を検出し、フィルタの面の傾斜
   を計測した後、フィルタ用保持ハンドの必要変動量を演
   算して該フィルタ用保持ハンドにフィードバックし、フ
   ィルタの面が光導波路素子上に設けられた溝内で導波路
   光軸に垂直あるいは特定の角度になるように自動的に姿
   勢制御して挿入し、固定して得られるフィルタ挿入型光
   導波路の製造方法。
3. 【請求項３】光導波路素子を保持する光導波路素子保持
   ステージと、フィルタを保持するフィルタ用保持ハンド
   と、該光導波路素子保持ステージに保持された光導波路
   素子上の溝の位置を示すマーキングを計測する溝位置計
   測装置と、上記フィルタ用保持ハンドに保持されたフィ
   ルタの面の傾斜を計測するフィルタ面計測装置から構成
   され、該フィルタ面計測装置により計測したフィルタ面
   の傾きをフィルタ用ハンドにフィードバックし、上記溝
   位置計測装置により検出した光導波路素子上の溝内でフ
   ィルタの面が光導波路素子の導波路光軸に垂直または特
   定の角度になるよう自動的な姿勢制御機構を備えたフィ
   ルタ挿入型光導波路の製造装置。