JPH10282361A - 光ファイバ保持部材、導波路型光部品及び光導波路デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導波路型光部品とこれに信号光を入出力する
ための光ファイバ保持部材およびこれらを用いた光導波
路デバイスを提供するものである。 【解決手段】 １本あるいは平行に配置された複数本の
光ファイバ２を保持すると共に、導波路型光部品８と接
合する接合端面５−１で光ファイバ２が露出する光ファ
イバ保持部材７であって、光ファイバ保持部材７の接合
端面５−１と直交する外面には、接合端面５−１から光
ファイバ２の軸方向に延びた溝４が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型光部品
と、導波路型光部品に信号光を入出力するために用いら
れる光ファイバ保持部材と、このらを用いた光導波路デ
バイスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信技術の進展に伴い、従来の光源、
光ファイバ、受光器に加えて、光分岐器、光スイッチ、
光合分波器等の各種光導波路デバイスが要求されてい
る。この種の光導波路デバイスは基本的に導波路チップ
を搭載した導波路型光部品と、この導波路型光部品に信
号光を入出力するための光ファイバ保持部材とから構成
される。導波路型光部品は一般にシリコン、ガラス等の
基板上に導波路が形成された導波路チップに補強板が固
定された構造を有し、また、光ファイバ保持部材はＶ溝
を有する基板等に配置された光ファイバが接着剤等で固
定されている。

【０００３】この種の光ファイバ保持部材に関して特開
平４−７３６０７号公報には、図９に示すように、光フ
ァイバ２をＶ溝３の中に配置し、その上から蓋５ａで押
さえ付け接着剤によって固定する構造の光ファイバ保持
部材が示されている。また、特開平７−１５１９２９号
公報には、図１０に示すように、光ファイバ２を保持す
るＶ溝３および光ファイバ２の軸方向と直角方向に溝４
ａを有する光ファイバ保持部材が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−７３６０７
号公報に示された従来例は、光ファイバ２を保持するＶ
溝３があり、これと蓋５ａとが接着剤によって固定され
ている。このため光ファイバ２と接着剤層、又はＶ溝３
と接着剤層との間に接着剤の硬化収縮に起因する剥離が
生じやすい構造となっている。剥離が発生すると導波路
型光部品と光ファイバとの接合部にまで剥離が及んでし
まうことになり、結合損失あるいは反射減衰量が悪化す
るという問題がある。

【０００５】また、特開平７−１５１９２９号公報に示
された従来例は、光ファイバ２を保持するＶ溝３と直角
方向に溝４ａが設けられており、これと蓋５ａとが接着
剤によって固定されている。このため、光ファイバ２と
接着剤層、又はＶ溝３と接着剤層との間で剥離が生じに
くい構成となっている。しかし、光ファイバ保持部材の
端面６と導波路型光部品の端面との間に過剰の接着剤が
付着した場合、接着剤の硬化収縮や温度変動による膨張
収縮によって軸ずれを起こして結合損失あるいは反射減
衰量が悪化するという問題がある。

【０００６】そこで本発明の目的は、かかる問題を解決
して光ファイバ保持部材、導波路型光部品および光導波
路デバイスを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる光ファイ
バ保持部材は、１本あるいは平行に配置された複数本の
光ファイバを保持すると共に、導波路型光部品と接合す
る接合端面で光ファイバが露出する光ファイバ保持部材
において、光ファイバ保持部材の接合端面と直交する外
面には、接合端面から光ファイバの軸方向に延びた溝が
形成されていることを特徴とする。

【０００８】本発明の構成によれば、導波路型光部品と
高分子樹脂によって接合される光ファイバ保持部材は、
接合端面と直交する外面に接合端面から光ファイバの軸
方向に延びた溝が形成されている。この溝は、導波路型
光部品の端面と光ファイバ保持部材の端面とを接合した
場合、接合端面と光ファイバ保持部材の外面とが溝を介
して連通する構成となっているので、接合端面に過剰な
樹脂が付着しても余分な樹脂はこの溝を通って外周部へ
オーバーフローする。従って、接合端面近傍には余分な
樹脂が残存しないので樹脂の膨張収縮による相対位置の
移動が抑制され、軸ずれを最小限に留めることができ
る。

【０００９】また、本発明に係わる導波路型光部品は、
基板上にコアおよびクラッドからなる光導波路が形成さ
れると共に、光ファイバ保持部材と接合する接合端面で
光導波路が露出する導波路型光部品において、導波路型
光部品の接合端面と直交する外面には、接合端面から光
導波路の軸方向に延びた溝が形成されていることを特徴
とする。

【００１０】本発明の構成によれば、光ファイバ保持部
材と高分子樹脂によって接合される導波路型光部品は、
接合端面と直交する外面に接合端面から光ファイバの軸
方向に延びた溝が形成されている。この溝は、導波路型
光部品の端面と光ファイバ保持部材の端面とを接合した
場合、接合端面と導波路型光部品の外面とが溝を介して
連通する構成となっているので、接合端面に過剰な樹脂
が付着しても余分な樹脂はこの溝を通って外周部へオー
バーフローする。従って、接合端面近傍には余分な樹脂
が残存しないので樹脂の膨張収縮による相対位置の移動
が抑制され、軸ずれを最小限に留めることができる。

【００１１】さらに、本発明に係わる光導波路デバイス
は、基板上に光導波路が形成されると共に光ファイバ保
持部材と接合する接合端面で光導波路が露出する導波路
型光部品と、１本あるいは平行に配置された複数本の光
ファイバを保持すると共に導波路型光部品と接合する接
合端面で光ファイバが露出する光ファイバ保持部材とを
備え、導波路型光部品と光ファイバ保持部材を対向して
配置させ高分子樹脂を介して固着してなる光導波路デバ
イスにおいて、接合端面と直交する導波路型光部品ある
いは光ファイバ保持部材の少なくともいずれかの外面に
は、接合端面から光ファイバの軸方向に延びた溝が形成
されていることを特徴とする。

【００１２】本発明の構成によれば、導波路型光部品と
光ファイバ保持部材とが高分子樹脂によって接合され、
接合端面と直交する導波路型光部品と光ファイバ保持部
材の少なくともいずれかの外面に接合端面から光ファイ
バの軸方向に延びた溝が形成されている。したがって、
接合端面に過剰な樹脂が付着しても余分の樹脂はこの溝
を通って外周部へオーバーフローするので、接合端面に
余分な樹脂が溜まることがなく、樹脂の膨張収縮による
軸ずれを最小限に抑制することができ、結合損失あるい
は反射減衰量の悪化を防止することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明
において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説
明を省略する。

【００１４】最初に、本発明に係わる光ファイバ保持部
材について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
わる光ファイバ保持部材の構成を示す斜視図であり、光
ファイバ保持部材７は、整列基板１の表面に１本あるい
は平行に配置された複数本の光ファイバ２を保持するた
めのＶ溝３が設けられ、Ｖ溝３内に配置された光ファイ
バ２の上に押え板５を乗せると共に、押え板５、光ファ
イバ２および基板１とを樹脂６−１によって固着する。
４は光ファイバ保持部材７の接合端面５−１と直交する
外面、すなわち、押え板５の外周表面には接合端面５−
１から光ファイバ２の軸方向に形成された溝である。

【００１５】この溝４は光ファイバ保持部材７と図４に
示した導波路型光部品８とを接合するための接合端面間
に過剰に付着した樹脂６がオーバーフローすることので
きる通路であり、溝４を設けることによって接合端面近
傍から余分の樹脂６を除去することができる。

【００１６】図２は、複数心の光ファイバを備えた光フ
ァイバ保持部材の構成を示す斜視図である。図２に示す
ように光ファイバ保持部材７−１は、整列基板１に形成
された８個のＶ溝３のそれぞれに８心のリボン型光ファ
イバ２−０を保持し、その上から押え板５によって押さ
え付け、樹脂６−１で固着したものである。基板１の下
面には断面が方形の溝４が端面１−１まで３本あけら
れ、また、押え板５の上面にも３本の方形溝４が端面５
−１まであけられている。

【００１７】図３は、単心の光ファイバを備えた光ファ
イバ保持部材の構成を示す斜視図である。図３に示すよ
うに光ファイバ保持部材７−２は、１本の光ファイバ２
を整列基板１に形成されたＶ溝３に保持し、その上から
押え板５によって押さえ付け、樹脂６−１で固着したも
のである。押え板５の上面には断面が半円形の溝４が端
面５−１まであけられている。

【００１８】このように溝４の断面形状はＶ形、半円
形、角形等いずれでもよく、形状あるいは溝数に限定は
ない。溝４をこのように形成することによって、光ファ
イバ保持部材７と導波路型光部品８との接合端面間に塗
布された余分の樹脂６は溝４を通って保持部材７の表面
にオーバーフローすることができる。したがって、接合
端面近傍には余分の樹脂６が残らないので温度変動によ
る樹脂の膨張収縮がなく安定な接続特性が得られる。こ
れに対して溝４が設けられずに余分の樹脂６が接合端面
近傍にオーバーフローして付着すると、温度変化等が発
生した場合には接合端面の剥離や軸ずれの原因となる。

【００１９】Ｖ溝３あるいは溝４を形成するには簡便性
の点からブレードソーによる切削加工が用いられる。ま
た、異方性エッチングにより形成することもできる。具
体的には、面方位が｛１００ } 面のＳｉ基板上に、通
常の半導体ＩＣ作成プロセスに使用されるリソグラフィ
ー技術を用いて長さや幅の異なるＶ溝用の窓部を形成し
た後、｛１１１｝面が殆ど溶解させない異方性エッチン
グ法、特に異方性ウエットエッチング法を用いて形成す
ることができる。Ｓｉ異方性ウエットエッチングは、原
子密度の高い｛１１１｝面に対するエッチング速度が他
の｛１００｝面や｛１１０｝面のエッチング速度より極
めて遅いという特性を利用するもので、結晶構造で決め
られた角度のＶ溝が形成される。従って、エッチングす
る幅を変えることにより深さの異なるＶ溝が形成でき
る。

【００２０】光ファイバの整列基板１および押え板５
は、シリコン、石英ガラス、セラミックなどが使用され
る。また、高分子樹脂６、６−１は、エポキシ系、アク
リル系、ウレタン系、シリコン系等が使用され、製造上
あるいは製造後の安定性の観点から紫外線硬化型樹脂あ
るいは可視光線硬化型樹脂が好適である。

【００２１】光ファイバ２は、外径が数十μｍのコア
と、コアの周りに設けられた外径１２５μｍのクラッド
からなる石英ガラスのマルチモード光ファイバ、あるい
は外径が数μｍのコアと、コアの周りに設けられた外径
１２５μｍのクラッドからなる石英ガラスのシングルモ
ード光ファイバが用いられる。

【００２２】次に、本発明に係わる導波路型光部品につ
いて説明する。図４は、石英ガラス基板上に形成された
８分岐機能を有する導波路型光部品の平面図、図５は導
波路型光部品の斜視図である。図４において、導波路型
光部品８の入力側の接合端面８−１から入射した光は光
導波路９によって８分割され、出力側の接合端面８−２
から出射される。一方、この導波路型光部品８は図５に
示すように入出力側の接合端面８−１、８−２と直交す
る外表面に接合端面から光ファイバ２の軸方向に延びた
溝４が形成されている。これらの溝４は導波路型光部品
８と光ファイバ保持部材７−１、７−２とを高分子樹脂
によって固着した場合に過剰に付着した樹脂をオーバー
フローさせるためのものであり、溝４の断面形状あるい
は溝数に格別の制限はない。

【００２３】次に、本発明に係わる光導波路デバイスに
ついて説明する。図６は、本発明の一実施形態に係わる
光導波路デバイスの構成を示す斜視図であり、基板上に
光導波路が形成された導波路型光部品８と１本あるいは
平行に配置された複数本の光ファイバを保持した光ファ
イバ保持部材７−１、７−２が接合端面で高分子樹脂６
を介して固着して形成され、また接合端面と直交する外
面には、接合端面から光ファイバ２の軸方向に延びた溝
４が形成されている。

【００２４】光ファイバ保持部材７−１、７−２は、そ
れぞれ図２および図３に示した構成の光ファイバ保持部
材であり、これら保持部材７−１、７−２の外表面には
光軸方向に溝４が設けられている。

【００２５】本発明の構成によれば、導波路型光部品８
と光ファイバ保持部材７とが高分子樹脂６によって接合
され、導波路型光部品８と光ファイバ保持部材７の少な
くともいずれかの外面に、接合端面から光ファイバの軸
方向に延びた溝４が形成されているので、接合端面に過
剰な樹脂が付着しても余分の樹脂はこの溝４を通って導
波路型光部品８あるいは光ファイバ保持部材７の外周部
にオーバーフローすることができる。従って、接合端面
近傍に余分な樹脂が溜まることがなく、樹脂の収縮によ
る軸ずれを起こすことがない。

【００２６】［実施例］本発明に係わる光ファイバ保持
部材および光導波路デバイスを製造工程に即して具体的
に説明する。

【００２７】第１工程：最初に、図２に示した光ファイ
バ保持部材７−１について説明する。まず、石英ガラス
の整列基板１および押え部材５の外表面の光軸方向に幅
５００μｍ、深さ２５０μｍ、長さ５ｍｍの角溝４を３
本形成した。角溝加工は歯先が角形のダイヤモンドカッ
ターによって形成した。

【００２８】次に、この整列基板１の内表面にリボン型
光ファイバ２−０を保持するための８本のＶ溝３を形成
した。Ｖ溝加工は歯先がＶ形の円盤状ダイヤモンドカッ
ターによって形成した。Ｖ溝３の間隔は導波路型光部品
の光導波路アレイ８−０の間隔に合わせて形成した。次
いで、８本のＶ溝３内にそれぞれ光ファイバを配置し、
上から押え板５で押えながら紫外線硬化型樹脂を塗布
し、紫外線を照射して固定した。 最後に、光ファイバ
２−０の接合端面を研磨して８本の光ファイバを有する
光ファイバ保持部材７−１を形成した。研磨する端面は
光がこの端面で反射し再び同じ経路を経て戻るのを防止
するために約８°傾斜して仕上げた。

【００２９】第２工程：次に、図３に示した光ファイバ
保持部材７−２について説明する。第１工程と同様の方
法で、石英ガラスの押え部材５の外表面に半円溝４をダ
イヤモンドカッターで形成した。また、石英ガラスの整
列基板１の内表面に光ファイバ２を保持するためのＶ溝
３を１本形成した。このＶ溝３に光ファイバ２を配置
し、その上から押え板５で押えながら紫外線硬化型樹脂
を塗布し、紫外線を照射して固定し、光ファイバ２の接
合端面を研磨して仕上げた。

【００３０】第３工程：図４に示した導波路型光部品８
の製造方法を、図７の工程図にしたがって説明する。ま
ず、石英ガラス基板１０の上に火炎バーナ２０によって
SiO2を主成分とするガラス微粒子の下部クラッド層１１
−０を形成する（図７（ａ））。

【００３１】次いで、火炎バーナ２０によって下部クラ
ッド層１１−０の上に、GeO2を添加したガラス微粒子か
らなる高屈折率層１２−０を形成した後（図７
（ｂ））、下部クラッド層１１−０および高屈折率層１
２−０を堆積した基板１０を加熱して、透明ガラス体の
下部クラッド層１１および高屈折率層１２を得た（図７
（ｃ））。

【００３２】次に、高屈折率層１２の上にレジスト膜を
設け、リソグラフィー技術によって図４に示した導波路
型光部品８のコアパターンを転写し、コア周辺部をエッ
チングしてコア１３を形成した（図７（ｄ））。

【００３３】コア１３の上に火炎バーナ２０によってSi
O2を主成分とするガラス微粒子からなる上部クラッド層
１４−０を形成した後（図７（ｅ））、上部クラッド層
１４−０を堆積した基板１０を加熱して、透明ガラス体
の上部クラッド層１４を形成して導波路型光部品８を形
成した（図７（ｆ））。

【００３４】最後に、導波路型光部品８の接合端面から
光軸方向に各２本の溝４を形成した。溝加工は歯先が角
形のダイヤモンドカッターによって上部クラッド層１４
上に形成した。

【００３５】第４工程：図６に示した光導波路デバイス
の製造方法について説明する。第３工程で作製した導波
路型光部品８の入力側の端面８−１には、第２工程で作
製した１本の光ファイバを保持した保持部材７−２の接
合端面、また第３工程で作製した導波路型光部品８の出
力側の端面８−２には、第１工程で作製した８本の光フ
ァイバを保持した保持部材７−１の接合端面を接合し、
これらの端面間に紫外線硬化型樹脂６を塗布し、紫外線
を照射して接着固定した。

【００３６】第５工程：温度サイクル試験について説明
する。第４工程で作製した光導波路デバイスについて、
図８（ａ）に示すように−４０℃〜８５℃の範囲で周期
的に変化する温度サイクル（８時間／サイクル）試験を
行った。温度サイクルを付加している間、光導波路デバ
イスの入力側から、１．３μｍの光を入射し、出力側の
各光ファイバから出力される出力パワーを測定した。出
力パワーは図８（ｂ）に示すように温度サイクルに対応
して変動した。この変動測定を光導波路デバイスの８個
の出力ポートについて行ったところ、いずれも０．１２
ｄＢ以内の変動量であった。

【００３７】因みに、図６に示した光ファイバ保持部材
７−１、７−２および導波路型光部品８において、溝４
を付けない場合の光導波路分岐デバイスを作製し、同様
の温度サイクル試験を行った。試験中における各出力ポ
ートの変動量は平均値で０．２ｄＢまで上昇した。これ
は光ファイバ保持部材７−１、７−２と導波路型光部品
８との接合面間に余分の樹脂６が残存し、こうの樹脂に
よって温度伸縮を起こしたものと考えられる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３９】本発明の光ファイバ保持部材は、その外面
に光軸に沿って溝が形成されているので、光ファイバ保
持部材と導波路型光部品との接合端面間に過剰な樹脂が
付着することがない。従って、余分の樹脂の膨張収縮に
よる軸ずれがなく、結合損失あるいは反射減衰量が悪化
を防止することができる。

【００４０】本発明の光導波路デバイスは導波路型光部
品と光ファイバ保持部材の少なくともいずれかの外面
に、接合端面から光軸方向に延びた溝が形成されている
ので、接合端面に過剰な樹脂が付着してもこの溝を通っ
て外周部へオーバーフローする。従って、接合端面近傍
に余分な樹脂が溜まることがなく、樹脂の膨張収縮によ
る軸ずれを最小限に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係わる光ファイバ保持部材の構成
を示す斜視図である。

【図２】本実施形態に係わる光ファイバ保持部材の他の
構成を示す斜視図である。

【図３】本実施形態に係わる光ファイバ保持部材の他の
構成を示す斜視図である。

【図４】本実施形態に係わる導波路型光部品の平面図で
ある。

【図５】本実施形態に係わる導波路型光部品の斜視図で
ある。

【図６】本実施形態に係わる光導波路デバイスの構成を
示す斜視図である。

【図７】図４に示す導波路型光部品の製造工程を示す図
である。

【図８】光導波路デバイスに温度サイクル試験を付加し
たときの温度条件（ａ）および出力パワーの変動（ｂ）
を示すグラフである。

【図９】従来の光ファイバ保持部材の構成を示す図であ
る。

【図１０】従来の光ファイバ保持部材の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１・・・基板、１−１・・・接合端面、２・・・光ファイバ、２
−０・・・リボン型光ファイバ、３・・・Ｖ溝、４・・・溝、５・
・・押え板、５−１・・・接合端面、６、６−１・・・高分子樹
脂、７、７−１、７−２・・・光ファイバ保持部材、８・・・
導波路型光部品、８−１・・・入力側の接合端面、８−２・
・・出力側の接合端面、９・・・光導波路、９−０・・・光導波
路アレイ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本あるいは平行に配置された複数本の
   光ファイバを保持すると共に、導波路型光部品と接合す
   る接合端面で前記光ファイバが露出する光ファイバ保持
   部材において、 前記光ファイバ保持部材の接合端面と直交する外面に
   は、前記接合端面から前記光ファイバの軸方向に延びた
   溝が形成されていることを特徴とする光ファイバ保持部
   材。
2. 【請求項２】 基板上にコアおよびクラッドからなる光
   導波路が形成されると共に、光ファイバ保持部材と接合
   する接合端面で前記光導波路が露出する導波路型光部品
   において、 前記導波路型光部品の接合端面と直交する外面には、前
   記接合端面から前記光導波路の軸方向に延びた溝が形成
   されていることを特徴とする導波路型光部品。
3. 【請求項３】 基板上に光導波路が形成されると共に光
   ファイバ保持部材と接合する接合端面で前記光導波路が
   露出する導波路型光部品と、１本あるいは平行に配置さ
   れた複数本の光ファイバを保持すると共に前記導波路型
   光部品と接合する接合端面で前記光ファイバが露出する
   光ファイバ保持部材とを備え、前記導波路型光部品と前
   記光ファイバ保持部材を対向して配置させ高分子樹脂を
   介して固着してなる光導波路デバイスにおいて、 前記接合端面と直交する前記導波路型光部品あるいは前
   記光ファイバ保持部材の少なくともいずれかの外面に
   は、前記接合端面から前記光ファイバの軸方向に延びた
   溝が形成されていることを特徴とする光導波路デバイ
   ス。