JPS6144296B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光フアイバ自体に分岐、光結合など
の能動的機能をもたせた光フアイバ・デバイスに
関する。

一般に、光を高能率に伝送することができる光
フアイバは光通信システムにおける光通信網とし
て有望視されており、そのためには光フアイバ部
分で光分岐、光結合を行なわせる必然性を生ず
る。

従来、光フアイバによる光結合の手段として
は、例えば第１図に示すように、光フアイバ１の
端部のクラツドを除去して裸出させたコア２同志
を機械的に接合させる方法、また光の分岐、結合
手段としては第２図に示すように、２つの光フア
イバ３，４の側部を研磨切削してその面で両者を
接合させる方法が採られている。

しかし、これらのような従来の光フアイバによ
る光結合および光分岐手段は単なる光の伝送路に
形成された光結合路および光分岐路でしかなく、
その光結合、光分岐の度合を調整できる能動的機
能を何ら有するものではない。

光フアイバ自体を機能化させたものは未だ存在
せず、そのため従来では第３図に示すように、能
動的機能をもつた例えば薄膜光導波路５のような
専用の素子を光フアイバ６間に接続し、その光導
波路５部分で光スイツチング、選択分岐などの機
能を発揮させるようにしているのが現状である。
なお、図中７は光導波路５を制御する制御装置を
示している。しかし、このような薄膜光導波路５
を光フアイバによる通信網に適用しようとする場
合、光フアイバ６と薄膜光導波路５とを効率よく
直接接合させる手段が未だ確立されていないため
にその結合部分での光反射が問題となり、そのた
め整合用の光結合器を別途必要として装置全体と
しては複雑なものにならざるを得ない。また、薄
膜光導波路の膜厚は数μｍ程度にしかすぎず、光
結合のための位置合せや光フアイバの端面の平坦
度に対する要求が極めて厳しく、信頼性の高い結
合効率を得ることは実際上困難な問題になつてい
る。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、
従来光の伝送路としての役割しか果さなかつた光
フアイバ自体に、外部制御信号に応じて光分岐、
光結合の度合を調整できるようにした構造簡単か
つ製造容易な光フアイバ・デバイスを提供するも
のである。

本発明による光フアイバ・デバイスは、光フア
イバの一端に光フアイバ中に超音波を伝搬させる
ことのできるトランスジユーサを形成させ、その
超音波により光フアイバ中における光波の伝搬定
数を変化させて、位相整合条件を満足させながら
光フアイバ同志における光分岐、光結合の度合を
任意に調整させるとともに、デバイス自体を製造
容易かつ信頼性あるものにするため、光フアイバ
を樹脂中に埋め込んで一体に研磨処理を行なわせ
る方法を採用し、結合部の位置合せを容易にし、
その部分での光損失を極力抑えて結合度を高める
ようにしたものである。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例に
ついて詳述する。

本発明による光フアイバ・デバイスにあつて
は、第４図に示すように、例えばエポキシ系の樹
脂８，９中にそれぞれ埋め込まれ、側部Ｌ部分が
研磨切削されて外部に露出され、その平滑化され
た部分Ｌで前記樹脂８，９ごと接合された２つの
光フアイバ１０，１１（光フアイバ１０，１１が
そのＬ部分以外で互いに接触しないように形成さ
れている）と、光フアイバ１０の樹脂８からの一
方引出箇所にその樹脂８面を利用して取付けられ
た超音波トランスジユーサ１２と、そのトランス
ジユーサ１２を駆動する交流可変電源１３とによ
つて構成されている。

このように構成された本発明による光フアイ
バ・デバイスでは、光フアイバ１０，１１の入力
端Ａ，Ｃからそれぞれ光を送つている状態でトラ
ンスジユーサ１２に励起電圧を与えてこれを励振
させ、光フアイバ１０にその光の伝搬方向に沿つ
て超音波信号Ｓを送り込むと、光フアイバ１０を
通る光の伝搬定数kaは超音波信号Ｓの伝搬によ
つてｋ＝ka±Ｋ（Ｋ：超音波信号Ｓの伝搬定
数）に変化される。したがつて、光フアイバ１１
における光の伝搬定数がｋに等しければ、これら
両光フアイバ１０，１１間位に相整合条件が得ら
れ、光フアイバ１０に送られた光が光フアイバ１
１側に転送されることになる。この際、両光フア
イバ１０，１１の接合部の長さＬは、両光フアイ
バ１０，１１間の結合定数をｃとすると、Ｌ＝
ｃ／２πによつて決定される完全結合長になるよ
うに設定されている。したがつて、このような光
フアイバ・デバイスにおいて、交流可変電源１３
を制御してトランスジユーサ１２から発振される
超音波信号Ｓの出力の大きさを変えるか、または
その周波数を変える、すなわち前記Ｋの値を変化
させることにより、光フアイバ１１の出力端Ｄに
送られる光をその超音波信号Ｓの程度に応じて変
化させることができ、光フアイバそのものに光分
岐、光結合の度合を任意に調整できる能動的機能
を発揮させることができるようになる。なお、超
音波信号Ｓは光フアイバ１０部分にのみ伝わり、
樹脂８部分にはほとんど励振されず、またその樹
脂８があることによる超音波信号Ｓの減衰はこれ
をほとんど無視することができる程度のものであ
る。

第５図は以上説明した本発明による光フアイ
バ・デバイスの一製造過程を示すもので、同図ａ
に示すように、本発明にあつてはまず、外径150
〜200μｍ程度の光フアイバ１０（単一または多
モードフアイバ、あるいはステツプインデクス形
またはグレーテツドインデクス形フアイバの何れ
であつてもよい）を所定の形状になるようにわん
曲させて樹脂８中に埋め込み、固化させる。一方
の光フアイバはわん曲させなくてもよい。またわ
ん曲させないフアイバ側に超音波を伝搬させれば
効率がよい。次いで、同図ｂに示すように、樹脂
８ごと光フアイバ１０のわん曲部における一部側
方のコアがわずかに切削される（数μｍ〜数拾μ
ｍ）まで研磨処理を行なう。次いで、同図ｃに示
すように光フアイバ１０の一端面に超音波トラン
スジユーサ１２を形成させる。この超音波トラン
スジユーサ１２は、例えばZnOをスパツタリング
法などによつて電極１２１，１２２間に薄膜１２
３（１〜５μｍ程度）として作成させ、また電極
１２１，１２２は例えばAlなどを蒸着法によつ
て数千Åで積層させることによつて形成されてい
る。この超音波トランスジユーサ１２部分にさら
に別の光フアイバを接続させる必要があるときに
は、電極１２１，１２２を透明電極にする。ま
た、ZnOの薄膜１２３は、可視、近赤外領域にわ
たり、１〜５μｍ程度の膜厚であれば、その部分
での光吸収を無視することができる。また、超音
波トランスジユーサ１２の形成は、光フアイバ１
０の外形が150〜200μｍ程度の非常に小さいもの
であるため多少難しいが、この場合第５図ｄに示
すように、光フアイバ１０を固定するための樹脂
８の端面を利用して、その端面に電極１２１，１
２２を付属させるようにすれば比較的簡単に光フ
アイバ１０の端部に超音波トランスジユーサ１２
を形成させることができることになる。その際、
光フアイバ１０の端面を樹脂８と一体に研磨し、
その研磨面に薄膜１２３を形成させればよい。ま
た、樹脂８の面を利用すれば、そこから電極１２
１，１２２の各リードを引き出すようにすること
も可能になる。また、前述と同様にして樹脂９内
に埋め込まれた光フアイバ１１の側部が樹脂９ご
と研磨、切削されたものを用意する。この際、光
フアイバ１１の切削箇所の長さが光フアイバ１０
のそれと一致するように形成させる必要がある。
次いで、これらの各構成素子を第４図に示すよう
に、その研磨面をつき合せて接合させるが、この
とき両者の結合効率をより良好にするため、光フ
アイバ８，９の各コアの屈折率と同一またはそれ
に近い屈折率をもつた透明性の薄膜層１４を介在
させることが望ましい。この薄膜層１４は、シリ
コンオイルなどの液体であつてもよい。この接合
部分Ｌの屈折率が光フアイバ１０，１１の各コア
の屈折率に比べて大きすぎると光が光フアイバ外
に漏れて光損失が大きくなり、逆に小さすぎると
光結合度が悪くなつてしまう。１例として、コア
の屈折率が1.54の光フアイバを用いたとき、薄膜
層１４の屈折率を1.50〜1.58程度に選定すればよ
い。

このように、本発明による光フアイバ・デバイ
スでは、光フアイバ１０，１１の接合面の研磨処
理を行なう際、各光フアイバ１０，１１が樹脂
８，９によつてそれぞれ固定されており、またそ
れらの樹脂８，９ごと研磨切削するようにしてい
るため、その作業を容易に行なうことができるよ
うになるとともに、その研磨面を精度良く平滑化
することができ、光結合性の優れた光フアイバの
分岐路を形成させることができることになる。ま
た、同様に、超音波トランスジユーサ１２が形成
される光フアイバ１０の端面処理をも簡単かつ高
精度に行なうことができる。

以上、本発明による光フアイバ・デバイスにあ
つては、樹脂中にわん曲させて埋め込まれた光フ
アイバの一部側方のコアが露出するまで樹脂ごと
研磨切削することにより形成された２つの素子
を、互いにその研磨面をつき合せて接合させ、何
れかの素子における光フアイバの一端に超音波ト
ランスジユーサを形成させることにより光フアイ
バ自体に能動的機能をもたせるようにしたもの
で、光フアイバ中に送り込まれる超音波信号を制
御してその光フアイバ中の光の伝搬定数を変化さ
せ、隣接する光フアイバに位相整合条件を満足さ
せながら光分岐または光結合を任意にかつ高精度
に行なわせることができ、しかも構造が簡単で信
頼性が高く、その製造が容易であるなどの種々の
優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の光フアイバの光結
合路および光結合路をそれぞれ示す図、第３図は
従来の薄膜光導波路を用いたデバイスを示す簡略
図、第４図は本発明の一実施例による光フアイ
バ・デバイスを示す正断面図、第５図ａ〜ｄは同
実施例による光フアイバ・デバイスの製造過程を
示す図である。 ８，９……樹脂、１０，１１……光フアイバ、
１２……超音波トランスジユーサ、１３……交流
可変電源、１４……薄膜層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 樹脂中に埋め込まれた光フアイバの一部側方
   をコアが露出するまで樹脂ごと研磨切削すること
   により形成された少くとも２つの素子を、互いに
   その研磨面をつき合せて接合させるとともに、何
   れかの素子における光フアイバの端面に光の進行
   方向に超音波信号を送ることのできる超音波トラ
   ンスジユーサを形成して、光フアイバ自体に光分
   岐または光結合の能動的機能をもたせるようにし
   た光フアイバ・デバイス。 ２ 前記各素子の接合面に、光フアイバのコアと
   ほぼ同一の屈折率をもつた透明性の薄膜を形成し
   たことを特徴とする前記第１項の記載による光フ
   アイバ・デバイス。