JP2008020766A - Optical waveguide, optical waveguide module, and optical waveguide manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】曲げ部分を形成してもその曲げによる光伝送の損失が小さく、曲げ部分以外ではモードフィールド径が大きく、高精度な位置合わせが無くても接続損失を低減でき、小さな角度の端面斜め研磨処理で大きな反射減衰量を得ることができる光導波路を提供する。
【解決手段】光導波路1では、コア2とコア2を被覆するクラッド3を有する光導波路1の加熱対象部分9が加熱されて加工歪開放状態に移行し、加工歪開放状態に移行した加熱対象部分9を所定の曲げ半径で曲線状に曲げることで曲げ部分10を形成しており、曲げ部分10は加工歪状態に移行されている。曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差と物理的な大きさが、加熱対象部分9が加熱されたことにより変化している。
【選択図】図1Even if a bent portion is formed, optical transmission loss due to the bending is small, the mode field diameter is large except for the bent portion, and the connection loss can be reduced without high-precision alignment, and the end surface is inclined at a small angle. Provided is an optical waveguide capable of obtaining a large return loss by a polishing process.
In an optical waveguide, a heating target portion of an optical waveguide having a core and a clad covering the core is heated to shift to a processing strain released state, and the heating target shifted to a processing strain released state. A bent portion 10 is formed by bending the portion 9 in a curved shape with a predetermined bending radius, and the bent portion 10 is shifted to a working strain state. The difference in refractive index and physical size between the core 2 and the clad 3 of the bent portion 10 are changed by heating the portion 9 to be heated.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光導波路、光導波路モジュールおよび光導波路の製造方法に関し、特に光導波路の小さな曲げ部分により曲げ損失を小さくして光の導波方向を変換することができる光導波路、光導波路モジュールおよび光導波路の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide, an optical waveguide module, and an optical waveguide manufacturing method, and in particular, an optical waveguide, an optical waveguide module, and an optical waveguide capable of reducing a bending loss by a small bending portion of the optical waveguide and converting a light guiding direction. The present invention relates to an optical waveguide manufacturing method.
現在、電気回路の動作速度は光伝送回路の動作速度に近づきつつあることから、電気回路の高速動作の一部を光導波路で補うために、電気回路と光伝送路を融合させることが行われている。光導波路の一例としては光ファイバが用いられている。 At present, the operation speed of an electric circuit is approaching that of an optical transmission circuit. Therefore, in order to compensate a part of the high-speed operation of the electric circuit with an optical waveguide, the electric circuit and the optical transmission line are fused. ing. An optical fiber is used as an example of the optical waveguide.
具体的には、VCSEL(垂直共振器型表面発光レーザー)が電気回路基板に実装され、VCSELから出射された光信号が光導波路に入射して伝播され、電気回路基板に実装されたPD(フォトダイオード)で受光して信号伝送を行う。この光導波路が電気回路基板自体に埋め込まれたり、光導波路が複数の電気回路基板間に配置されて電気コードの代わりに使用されることが検討されている。光導波路としては、例えば有機導波路シート(代表的な導波路シートとしては、ポリイミドの導波路シートがある。)や、光ファイバを有する光ファイバシートが提案されている。 Specifically, a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) is mounted on an electric circuit board, an optical signal emitted from the VCSEL is incident on an optical waveguide, propagated, and mounted on a PD (photograph) mounted on the electric circuit board. The light is received by a diode) and transmitted. It has been studied that this optical waveguide is embedded in the electric circuit board itself, or that the optical waveguide is disposed between a plurality of electric circuit boards and used instead of the electric cord. As the optical waveguide, for example, an organic waveguide sheet (a typical waveguide sheet is a polyimide waveguide sheet) and an optical fiber sheet having an optical fiber have been proposed.
VCSELは表面発光レーザであり、そのレーザ光の出射方向は実装された電気回路基板に対して垂直方向である。VCSELの実装方向を電気回路基板に対して垂直にすれば、レーザ光出射方向は電気回路基板に対して平行方向になるが、このようなレーザの実装はVCSELの高密度多重実装の利点を生かせないので、通常VCSELの実装方向を垂直にはしない。 The VCSEL is a surface emitting laser, and the emission direction of the laser beam is perpendicular to the mounted electric circuit board. If the mounting direction of the VCSEL is perpendicular to the electric circuit board, the laser light emission direction will be parallel to the electric circuit board. Such laser mounting takes advantage of the high-density multiple mounting of the VCSEL. Therefore, the VCSEL mounting direction is usually not vertical.
電気回路基板に埋め込まれた光導波路は、電気回路基板と平行方向に光を導波するので、VCSELのレーザ光を、これらの光導波路に結合されるようにするには、90度の光導波方向の変換が必要となる。
このような、90度の光導波方向の変換方法として、光ファイバの端面を45度に研磨し、研磨面に金属蒸着などを施してミラーとし、90度の光導波方向の変換を行う方法や、45度の角度を持ったミラーで光導波方向の変換を行う方法が検討されている。
The optical waveguide embedded in the electric circuit board guides light in a direction parallel to the electric circuit board. Therefore, in order to couple the laser light of the VCSEL to these optical waveguides, the optical waveguide of 90 degrees is used. A change of direction is required.
As such a 90-degree optical waveguide direction conversion method, the end face of the optical fiber is polished at 45 degrees, and the polished surface is subjected to metal deposition or the like to form a mirror, and the 90-degree optical waveguide direction conversion is performed. A method of converting the direction of the optical waveguide with a mirror having an angle of 45 degrees has been studied.
前述のような90度の光導波方向の変換の必要性とは適用領域が異なるが、例えばFTTH(光ファイバによる家庭向けのデータ通信サービス:Fiber to the home)では、ユーザー宅の建屋内に光ファイバを配線するが、一般の光ファイバでは機械的特性及び光学的特性の問題から、数cm以下の曲げ半径で光ファイバを曲げることができない。このため、部屋の角部分や屋外から屋内に光ファイバを取り込んだ穴部分で光ファイバを大きな曲げ半径で緩やかに曲げるための空間を確保する必要があり、家具の配置の自由度や屋内の景観を損ねる。これに対して、近年最小曲げ半径が15mmでも機械的、光学的に曲げることが可能な光ファイバが開発されている。 Although the application area is different from the necessity for the 90-degree optical waveguide direction conversion as described above, for example, in FTTH (Fiber to the home data communication service: Fiber to the home) Although the fiber is wired, a general optical fiber cannot be bent with a bending radius of several centimeters or less due to problems of mechanical characteristics and optical characteristics. For this reason, it is necessary to secure a space to gently bend the optical fiber with a large bending radius at the corner portion of the room or the hole portion where the optical fiber is taken indoors from the outside. Damage. On the other hand, in recent years, optical fibers that can be bent mechanically and optically even when the minimum bending radius is 15 mm have been developed.
更に、超小型で光導波方向を変換する応用として、光ファイバの所望部分を非常に微細な径に細くして、曲げる方法が提案され商品化されている。この方法では細くされた部分の光ファイバ径は数μm〜10μm程度で、この細さでは光ファイバを例えば曲げ半径1mmで曲げたとしても、その曲げによる曲げ歪は1%以下となり機械的に十分曲げることが可能になる。また、光学的にはこの細い部分のファイバだけで光を閉じ込める構造とはならないが、この細い光ファイバ部分とその外側の環境、すなわち空気との組み合わせにより、コアが光ファイバ、クラッドが環境(空気)という関係になり、等価的に数十%もの超高屈折率差の導波路として機能し、微小な曲げ半径でも光の損失無く曲げることが可能となる。 Furthermore, as an application for converting the optical waveguide direction in an ultra-small size, a method of bending a desired portion of an optical fiber to a very fine diameter and bending it has been proposed and commercialized. In this method, the diameter of the optical fiber in the thinned portion is about several μm to 10 μm, and even if the optical fiber is bent at a bending radius of 1 mm, for example, the bending strain due to the bending is 1% or less, which is sufficient mechanically. It becomes possible to bend. In addition, optically, it is not a structure that confines light only with this thin fiber, but the core is an optical fiber and the cladding is the environment (air ), Equivalently functioning as a waveguide with an ultrahigh refractive index difference of several tens of percent, and even a small bending radius can be bent without loss of light.
上述した光ファイバや光導波路の端面を45度に研磨し、研磨面に金属蒸着などを施してミラーとし、90度の変換を行う方法では、光ファイバや導波路を45度に精度良く研磨する作業が容易でなく、金属蒸着などの更なる工程も大掛かりな製造設備を必要とする。実装時にも45度面を電気回路基板に対して真上または真下方向に捩れることなく実装する必要があるが、このような実装は容易とは言い難い。また、この方式では光ファイバのコアや導波路のコアから90度方向に変換された後は、光導波路の構造ではない媒体中を光が導波するため、ビーム径が広がり良好な結合を得ることは難しい。 In the method in which the end face of the optical fiber or the optical waveguide described above is polished at 45 degrees, and metal polishing is performed on the polished surface to form a mirror, and the conversion is performed at 90 degrees, the optical fiber and the waveguide are accurately polished at 45 degrees. The work is not easy, and further processes such as metal vapor deposition require large-scale manufacturing facilities. Even when mounting, it is necessary to mount the 45-degree surface without being twisted directly above or below the electric circuit board, but such mounting is not easy. Also, in this method, light is guided through a medium other than the structure of the optical waveguide after being converted 90 degrees from the core of the optical fiber or the waveguide, so that the beam diameter is widened and good coupling is obtained. It ’s difficult.
また、45度の角度を持ったミラーで変換を行う方法では、小型化のために微小なミラーが必要となり、この微小なミラーとの位置合わせや、ミラー部分までに空間中を光ビームが伝播することによるビーム広がりを抑えるためには、レンズ部品などが追加されなければならず、部品点数が増え、それらの位置合わせは容易ではない。 In addition, in the method of performing conversion with a mirror having an angle of 45 degrees, a minute mirror is required for miniaturization, and alignment with the minute mirror and the light beam propagates in the space up to the mirror part. In order to suppress the beam divergence caused by doing so, lens parts and the like must be added, the number of parts increases, and their alignment is not easy.
空間伝播を伴う系では、光導波路や光ファイバからの空間への光出射端面は反射減衰量を大きく取るために、無反射コーティングや斜め研磨が必要となる。しかし、無反射コーティングを行うには大掛かりな装置を必要とし、斜め研磨は光ビームの放射方向が光導波路中または光ファイバ中での光軸からずれるので、45度ミラーとの位置合わせが更に難しくなる場合がある。 In a system involving spatial propagation, the light exit end face to the space from the optical waveguide or optical fiber requires a non-reflective coating or oblique polishing in order to obtain a large return loss. However, a large-scale apparatus is required to perform the antireflection coating, and oblique polishing is more difficult to align with the 45-degree mirror because the radiation direction of the light beam deviates from the optical axis in the optical waveguide or optical fiber. There is a case.
次に、光ファイバの最小曲げ半径が15mmでも、機械的、光学的に曲げることが可能な光ファイバは屋外では有効であるが、屋内や狭い空間では許容される曲げ半径はさらに小さい方がより良い。光ファイバの曲げ部分の曲げ半径を15mmよりも小さくしたい場合には、このような光ファイバは使用できない。 Next, even if the minimum bending radius of the optical fiber is 15 mm, an optical fiber that can be bent mechanically and optically is effective outdoors, but the bending radius that is allowed indoors and in a narrow space is even smaller. good. Such an optical fiber cannot be used when it is desired to make the bending radius of the bent portion of the optical fiber smaller than 15 mm.
上述したよ
うに光ファイバの所望部分を非常に微細な径に細くして曲げる方法では、数μm程度の外径という非常に細い径とするために、取り扱い時に折れてしまうなどの問題がある。また、この方式では曲げの部分の光損失低減は、外部環境がクラッドとして働くことが基本であり、外部環境変化に敏感である。すなわち、環境湿度や温度変動によりこの微小径部分に水分の結露が起こると、微小曲げ部分での光閉じ込めは機能しなくなる。
As described above, the method of bending the desired portion of the optical fiber to have a very fine diameter causes a problem that the optical fiber is broken during handling because it has an extremely small diameter of about several μm. In this method, the reduction of the optical loss in the bent portion is basically that the external environment acts as a cladding, and is sensitive to changes in the external environment. That is, if moisture condensation occurs in this minute diameter portion due to environmental humidity and temperature fluctuations, light confinement at the minute bent portion will not function.
微小曲げ部分での光閉じ込めの機能を維持するには、この微小径部分は空気などの気体中に曝された状態で、気密封止を行う必要がある。すなわち、空洞内に微小径部分を配置しての気密封止が必要となるが、これは容易ではない。また、微小径部分が小さくても、それを気密封止し、保護する構造部分は微小径部分よりも非常に大きな構造とならざるを得ない。 In order to maintain the optical confinement function at the minute bending portion, it is necessary to perform hermetic sealing while the minute diameter portion is exposed to a gas such as air. That is, hermetic sealing with a minute diameter portion disposed in the cavity is required, but this is not easy. Moreover, even if the minute diameter portion is small, the structure portion that hermetically seals and protects the structure must be much larger than the minute diameter portion.
しかも、光ファイバや光導波路として、有機光導波路シートや光ファイバシートが提案されているが、まず、有機光導波路シートの現状の技術レベルでの光損失は約0.2dB/cmと非常に大きく、長さ15cm伝送しただけで光パワーが3dB損失、すなわち半分以下となってしまう。光電気融合基板からバックプレーン、更に別の光電気融合基板へ光信号を伝送する場合を考えると、光信号は数十cmから1m程度の距離を伝送すると考えられ、この場合には、コネクタ部分の接続損失などを無視して、光導波路の伝送損失だけでも、最大20dB程度の光損失が発生することになる。 Moreover, organic optical waveguide sheets and optical fiber sheets have been proposed as optical fibers and optical waveguides. First, the optical loss at the current technical level of organic optical waveguide sheets is as large as about 0.2 dB / cm. The optical power is reduced by 3 dB, that is, half or less, only by transmitting 15 cm in length. Considering the case where an optical signal is transmitted from the optoelectronic board to the backplane and further to the optoelectronic board, it is considered that the optical signal is transmitted over a distance of several tens of cm to 1 m. In this case, the connector portion Ignoring the connection loss, etc., only a transmission loss of the optical waveguide causes an optical loss of about 20 dB at the maximum.
一方、光ファイバシートは、2枚の可撓性プラスチックフィルム間に複数本の光ファイバを配線したものであり、特性は光ファイバで決定される。有機光導波路の伝送損失が0.2dB/cmであるのに比較して、石英系の光ファイバの伝送損失は約0.2dB/kmという遥かな小ささであり、光電気回路融合基板内での伝送といった、最大でも数mという距離では伝送損失は無視できる小ささである。 On the other hand, the optical fiber sheet is obtained by wiring a plurality of optical fibers between two flexible plastic films, and the characteristics are determined by the optical fiber. Compared with the transmission loss of the organic optical waveguide being 0.2 dB / cm, the transmission loss of the silica-based optical fiber is much smaller, about 0.2 dB / km. The transmission loss is small enough to be ignored at a distance of several meters at the maximum, such as transmission.
プラスチック系の光ファイバの場合には、数dB〜数十dB/kmという伝送損失増加があるが、例えば500dB/kmの損失でも、0.5dB/m程度と有機導波路に比べれば1/40程度の低損失であり、最大でも数mという距離ではやはり伝送損失は小さく、実用上問題となることはない。 In the case of a plastic optical fiber, there is an increase in transmission loss of several dB to several tens of dB / km. For example, even a loss of 500 dB / km is about 0.5 dB / m, which is 1/40 of that of an organic waveguide. The transmission loss is small at a distance of a few meters at the maximum, and there is no practical problem.
しかし、この光ファイバシートは、複数本の光ファイバを所望の場所に光を配線するため、配線した光ファイバが交差するが、この交差の程度によって光損失が発生する。この交差による光損失を回避するには、配線形状を工夫する、交差部分に緩衝材を入れるなどが考えられるが、このような方策は歩留まりを悪くし、さらにコストアップに繋がる。また、シート上での配線には光ファイバの光学的および機械的強度から曲げ半径を小さくすることができないという問題がある。 However, since this optical fiber sheet is used to route light to a desired location through a plurality of optical fibers, the wired optical fibers intersect, and light loss occurs depending on the degree of this intersection. In order to avoid the light loss due to the intersection, it is conceivable to devise the wiring shape or to insert a buffer material in the intersection, but such a measure deteriorates the yield and further increases the cost. Further, the wiring on the sheet has a problem that the bending radius cannot be reduced due to the optical and mechanical strength of the optical fiber.
一般には、石英系の光ファイバは、曲げ半径15mm以下では光損失増大、機械的破壊が懸念されるので、それ以上の半径で配線する必要があり、光ファイバシートを小さくすることが困難であり、配線形状も制限されてしまう。 In general, silica-based optical fibers are feared to have an increase in optical loss and mechanical destruction when the bending radius is 15 mm or less, and therefore, it is necessary to perform wiring with a radius larger than that, and it is difficult to reduce the optical fiber sheet. The wiring shape is also limited.
そこで、本発明者らは、コアとクラッドを有する光導波路の所望部分を加熱して、所望部分を加工歪開放状態に移行させて、この加工歪開放状態に移行した所望部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げて、加工歪状態に移行させることを提案している。これにより、コアとクラッドの屈折率差を通常使用される光ファイバよりも大きくして、かつ加熱により加工歪みを与えないで小さな曲げ半径により曲げることができる(例えば、特許文献1参照)。
ところが、特許文献1に記載された本発明者らが提案した光導波路では、次のような問題がある。通常の光ファイバよりもコアとクラッドの屈折率差が大きいために、曲げによる光伝送損失は少ないものの、そのモードフィールド径(以下MFDと略す)が小さくなるといった現象が生じていた。
However, the optical waveguide proposed by the present inventors described in
このMFDが小さくなることとは、光が大きな屈折率差によってコア内に強く閉じ込められることにより、曲げによる光伝送損失は小さくできるが、同時にその閉じ込めの強さにより光電界の広がりが小さい、すなわちMFDが小さいという現象である。このMFDが小さいことは、低損失な光ファイバ同士の接続を行うためには、非常に高精度な光ファイバ同士の位置合わせが必要となることを意味している。 This MFD is small. Light is strongly confined in the core by a large refractive index difference, so that the optical transmission loss due to bending can be reduced, but at the same time, the optical electric field spread is small due to the strength of the confinement. This is a phenomenon that the MFD is small. The small MFD means that in order to connect low-loss optical fibers, it is necessary to align the optical fibers with very high accuracy.
例えば、通常の光ファイバの代表的なMFDである10μmの場合には、0.5dBの接続損失を許容した時に、接続の位置ずれ許容量は約1.7μmである。しかし、MFDが5μmの場合には、この許容量は約0.85μmとなる。
このため、光ファイバのコアとクラッドの屈折率差を大きくして曲げに強くして、微小な曲げでも低損失に曲げられることは達成できたが、光ファイバ同士をコネクタなどで接続する場合には、コネクタの接続ロスが通常の光ファイバを用いるよりも大きくなり、この接続による光伝送ロスを低減するためには、通常の精度よりもより高精度に製作されたコネクタが必要になる。
For example, in the case of 10 μm, which is a typical MFD of a normal optical fiber, when a connection loss of 0.5 dB is allowed, the allowable displacement of the connection is about 1.7 μm. However, when the MFD is 5 μm, this allowable amount is about 0.85 μm.
For this reason, it was possible to increase the refractive index difference between the core and the clad of the optical fiber to make it resistant to bending and bend with low loss even with minute bending, but when connecting optical fibers with connectors etc. In this case, the connection loss of the connector is larger than that using a normal optical fiber, and in order to reduce the optical transmission loss due to this connection, a connector manufactured with higher accuracy than the normal accuracy is required.
また、この高屈折率差ファイバでは端面での光の反射、すなわち反射減衰量が、通常の光ファイバの処理で得られる値より小さく、反射光によってシステムが不安定になる可能性があった。これは、屈折率差が大きいことで、光の軸ずれによる損失は大きくなるが、角度のずれによる接続損失が低減されるので、コネクタ端面を通常光ファイバの反射減衰量対策で行われる8度研磨などの斜め研磨でも、反射減衰量が十分に取れないためである。例えば、8度の斜め研磨によりMFDが10μmの通常の光ファイバでは、ファイバ端面での反射率を4%として約−50dBの反射減衰量が得られても、MFDが5μmの高屈折率差の光ファイバでは同じく8度の斜め研磨を施しても約−23dBの反射減衰量しか得られない。 Further, in this high refractive index difference fiber, the reflection of light at the end face, that is, the reflection attenuation amount is smaller than the value obtained by processing of a normal optical fiber, and there is a possibility that the system becomes unstable due to the reflected light. This is because the difference in refractive index increases and loss due to optical axis misalignment increases, but the connection loss due to angular misalignment is reduced, so the connector end face is usually taken as a measure against the return loss of the optical fiber. This is because even the oblique polishing such as polishing cannot provide a sufficient amount of reflection loss. For example, a normal optical fiber with an MFD of 10 μm by oblique polishing at 8 degrees has a high refractive index difference of 5 μm even when a return loss of about −50 dB is obtained with a reflectance of 4% at the fiber end face. In the case of an optical fiber, a return loss of only about -23 dB can be obtained even when the same angle of 8 degrees is applied.
そこで、本発明は上記課題を解消するために、小さな半径で加熱によって曲げることで曲げ部分を形成してもその曲げによる光伝送の損失が小さく、曲げ部分以外ではモードフィールド径が大きく、高精度な位置合わせが無くても接続損失を低減でき、小さな角度の端面斜め研磨処理で大きな反射減衰量を得ることができる光導波路、光導波路モジュールおよび光導波路の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention reduces the loss of optical transmission due to the bending even if the bending portion is formed by bending with a small radius by heating, and the mode field diameter is large except for the bending portion, and high accuracy. An object of the present invention is to provide an optical waveguide, an optical waveguide module, and an optical waveguide manufacturing method capable of reducing connection loss even without proper alignment and obtaining a large amount of return loss by a small-angle end face oblique polishing process. .
従来の課題を解決するために本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、光導波路の所望部分を所定の温度に加熱すると光導波路の部分が加工歪開放状態になり、その状態で所定の曲げ半径で曲げ加工を施すと、歪の無い状態で曲げることを見出し、この歪みの開放はファイバの屈折率差にも影響を及ぼすことを見出し、この現象を利用して、加熱による機械的な曲げ部分の形成を実現すると同時に、その加熱対象部分の屈折率差を変化させることで、曲げによる光伝送の損失も小さくすることとした。しかも、この屈折率変化と同時にコア径も変化させて、加熱対象部分での屈折率変化とコア径変化によるパラメータ変化で、曲げ部分における光伝送の効率を確保してシングルモード光ファイバ条件を維持することとした。 In order to solve the conventional problems, the present inventors have conducted intensive research. As a result, when the desired portion of the optical waveguide is heated to a predetermined temperature, the portion of the optical waveguide is released from the processing strain, and in that state, the predetermined bending is performed. When bending with a radius, we find that bending is performed without any strain. We find that releasing this strain also affects the refractive index difference of the fiber. At the same time as the formation of the part, the difference in the refractive index of the part to be heated is changed to reduce the loss of optical transmission due to bending. In addition, the core diameter is changed at the same time as the refractive index change, and the refractive index change at the heating target part and the parameter change due to the core diameter change ensure the optical transmission efficiency in the bent part and maintain the single mode optical fiber condition. It was decided to.
このため上記課題を解消するために、本発明の光導波路は、コアと前記コアを被覆するクラッドを有する光導波路の加熱対象部分が加熱されて加工歪開放状態に移行し、前記加工歪開放状態に移行した前記加熱対象部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げることで曲げ部分を形成しており、前記曲げ部分は前記加工歪状態に移行されている前記光導波路であって、
前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの屈折率差と物理的な大きさが、前記加熱対象部分が加熱されたことにより変化していることを特徴とする。
本発明の光導波路は、好ましくは前記光導波路の前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの屈折率差が、加熱前よりも大きくなり、前記コアの直径が小さくなることを特徴とする。
For this reason, in order to solve the above-mentioned problem, the optical waveguide of the present invention is heated to the part to be heated of the optical waveguide having the core and the clad covering the core, so that the processing strain is released. A bent portion is formed by bending the portion to be heated that has been shifted to a curved shape with a predetermined bending radius, and the bent portion is the optical waveguide that has been shifted to the processing strain state,
The difference in refractive index and physical size between the core and the clad of the bent part are changed by heating the part to be heated.
The optical waveguide of the present invention is preferably characterized in that the refractive index difference between the core and the clad in the bent portion of the optical waveguide is larger than that before heating, and the diameter of the core is reduced.
本発明の光導波路は、好ましくは前記光導波路の加熱前の前記コアと前記クラッドの屈折率差が、0.2%以上2%以下のシングルモード光ファイバとして機能し、前記光導波路の前記加熱対象部分を加熱することで、前記加熱対象部分の前記コアと前記クラッドの屈折率差が、加熱前よりも大きくなり、前記コアの直径が小さくなることを特徴とする。 The optical waveguide of the present invention preferably functions as a single mode optical fiber in which the refractive index difference between the core and the clad before heating the optical waveguide is 0.2% or more and 2% or less, and the heating of the optical waveguide is performed. By heating the target portion, the difference in refractive index between the core and the clad in the heating target portion becomes larger than that before heating, and the diameter of the core becomes smaller.
本発明の光導波路は、好ましくは前記光導波路の前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの屈折率差が、加熱前よりも0.2%以上2%以下で大きくなることで、前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの屈折率差が、0.4%以上4%以下に変化し、前記コアの直径が前記屈折率差の変化でシングルモード条件を維持する大きさに小さく変化することを特徴とする。 In the optical waveguide according to the present invention, preferably, a difference in refractive index between the core and the clad in the bent portion of the optical waveguide is larger by 0.2% or more and 2% or less than before heating, The difference in refractive index between the core and the clad changes from 0.4% to 4%, and the diameter of the core changes small to maintain a single mode condition by the change in the refractive index difference. And
本発明の光導波路は、好ましくは前記光導波路の前記曲げ半径は、5.0mm以下であることを特徴とする。
本発明の光導波路モジュールは、光導波路が複数本アレイ状に並べられており、複数本の前記光導波路の少なくとも一部が位置決め機構を有する固定部材により固定されていることを特徴とする。
本発明の光導波路モジュールは、好ましくは光導波路が、1枚のシート上に配線された状態で固定されていることを特徴とする。
The optical waveguide of the present invention is preferably characterized in that the bending radius of the optical waveguide is 5.0 mm or less.
The optical waveguide module of the present invention is characterized in that a plurality of optical waveguides are arranged in an array, and at least a part of the plurality of optical waveguides is fixed by a fixing member having a positioning mechanism.
The optical waveguide module of the present invention is preferably characterized in that the optical waveguide is fixed in a state of being wired on one sheet.
本発明の光導波路モジュールは、好ましくは光導波路が、少なくとも2枚のシート間に配線された状態で固定されていることを特徴とする光導波路モジュール。
本発明の光導波路モジュールは、好ましくは複数本の前記光導波路を有しており、複数本の前記光導波路が配線された状態で固定されていることを特徴とする。
本発明の光導波路モジュールは、好ましくは前記シートの材質が可撓性を有する材質であることを特徴とする。
The optical waveguide module of the present invention is preferably an optical waveguide module in which the optical waveguide is fixed in a state of being wired between at least two sheets.
The optical waveguide module of the present invention preferably includes a plurality of the optical waveguides, and the plurality of optical waveguides are fixed in a wired state.
In the optical waveguide module of the present invention, preferably, the material of the sheet is a flexible material.
本発明の光導波路の製造方法は、コアと前記コアを被覆するクラッドを有する光導波路の加熱対象部分を加熱し、
前記光導波路の前記加熱対象部分を加工歪開放状態に移行し、
前記加工歪開放状態に移行した前記加熱対象部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げることで曲げ部分を形成し、
前記曲げ部分は前記加工歪状態に移行し、
前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの屈折率差と物理的な大きさが、前記加熱対象部分が加熱されたことにより変化していることを特徴とする。
The method of manufacturing an optical waveguide of the present invention heats a heating target portion of an optical waveguide having a core and a clad covering the core,
The heating target portion of the optical waveguide is shifted to a processing strain release state,
Bending part is formed by bending the part to be heated that has shifted to the processing strain release state in a curved shape with a predetermined bending radius,
The bent portion transitions to the processing strain state,
The difference in refractive index and physical size between the core and the clad of the bent part are changed by heating the part to be heated.
本発明によれば、小さな半径で加熱によって曲げることで曲げ部分を形成してもその曲げによる光伝送の損失が小さく、曲げ部分以外ではモードフィールド径が大きく、高精度な位置合わせが無くても接続損失を低減でき、小さな角度の端面斜め研磨処理で大きな反射減衰量を得ることができる。 According to the present invention, even if a bent portion is formed by bending with heating at a small radius, the loss of optical transmission due to the bending is small, and the mode field diameter is large except for the bent portion, even if there is no high-precision alignment. Connection loss can be reduced, and a large amount of return loss can be obtained by oblique polishing of the end surface at a small angle.
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の光導波路の好ましい実施形態を示す図である。図1では、光導波路1とこの光導波路1の曲げ部分製造装置200を示している。
図1(A)に示す光導波路1は例えば石英系の光ファイバであり、全長にわたって一定のコアとクラッドの屈折率差Δ1を有している。光導波路1はコア2と、このコア2を被覆するクラッド3を有するシングルモード光ファイバである。光導波路1のクラッド3の外径Dは、例えば125μmである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a preferred embodiment of the optical waveguide of the present invention. In FIG. 1, the
An
図1(A)に示す直線状の光導波路1は、図1に示す曲げ部分製造装置200を用いて図1(B)に示すように、曲げ部分10を加熱により形成する。図1(B)に例示するように、曲げ部分製造装置200は、2つの電極4,5と制御部6を有しており、制御部6が電極4,5に通電して電極4,5の間にアーク放電7を形成する。このアーク放電7は、直線状の光導波路1の加熱対象部分9に当てることで、図1(B)に示すように曲げ部分10を形成する。
The linear
直線状の光導波路1の所望の加熱対象部分9がアーク放電7により加熱されると、加熱対象部分9は屈曲点以上で軟化点以下の範囲の温度で加熱されて、光導波路1の加熱対象部分9は加工歪開放状態に移行する。そして、加工歪開放状態に移行した加熱対象部分9が、図2に示す所定の曲げ半径Rで曲線状に曲げられて曲げ部分10が形成され、この曲げ部分10は加工歪状態に移行する。曲げ部分10は加工歪状態になると、この曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差と物理的な大きさが、加熱対象部分9が加熱されたことにより変化している。この場合に、光導波路1の曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差が、加熱前よりも加熱後では大きくなり、コア2の直径Sが加熱前に比べて加熱後では小さくなっている。
When the desired
この際に、この光導波路1の曲げ部分10は高温状態で曲げられ、曲げられた後に常温環境に移されるので、曲げることによる歪はない。すなわち、光導波路1の曲げ部分10は、曲げた状態が初期状態となるように加工したものである。光導波路1は加工後に加工された状態から変形すると歪が発生して破断するが、曲げ部分10が加工された状態を使用状態とすることで、使用時には歪が発生せず破断しないのである。ただし、この曲げ部分10を、直線状に戻す場合には歪が発生して破断に至る。結局は、初期の歪開放状態が直線状態であるか、曲げ状態であるかを選択することで、所望の形状の光導波路1を作成する場合の歪による破断を回避することができる。
At this time, the
本発明の実施形態の光導波路1では、微小な空間で光導波の方向を確実にかつ簡単に変換することが目的であるので、変換するための状態を初期の歪開放状態となるように予め曲げ部分10を加工しておくことで光導波路1の破断を回避している。本発明の実施形態の光導波路1は、小さな曲げ部分10を用いて、曲げ損失を小さくして光の導波方向を90度変換することができる
光導波路1の曲げ半径Rは、好ましくは5.0mm以下である。このように曲げ半径Rを5.0mm以下とすることで、光導波路1は配置の制限がある屋内や狭い空間においても簡単に配置することができる。
In the
光導波路1の直径(外径)Dが、好ましくは50μm以上であり、曲げ半径Rは、好ましくは5.0mm以下である。すなわち、直径Dが50μmの光導波路1に対して、単純に曲げ半径Rを50μmで曲げることは物理的に不可能である。また、直径Dが50μm未満の光導波路を取り扱うのも容易ではないことから、光導波路1の最小の直径を例えば50μmに規定することで取り扱いやすさを確保して、曲げ半径Rの数値としては、使用する光導波路1の最小直径の10倍とすることで、物理的に曲げを実現させる構造としている。
The diameter (outer diameter) D of the
また、光導波路1の直径Dが好ましい一例として125μmであるのは、現在一般に使用されている代表的な光導波路と互換できる外径であるので、この直径Dを用いることで、光導波路の適用範囲を大幅に広げられる。更に曲げ半径Rを5.0mm以下とすることで、本発明の光導波路の製造方法を採用する利点が生かされる。すなわち、曲げ半径Rが5.0mmを超えた場合では細径の光ファイバを用いた場合に、曲げ半径Rによっては破断歪に至らず、本発明の実施形態における加工歪開放加工を必要としない場合があるが、曲げ半径Rを5.0mm以下とすると、取り扱いが困難とならない最小の直径Dを50μmとした光導波路1でも、加工歪開放加工が必要となる。
In addition, as a preferable example, the diameter D of the
好ましくは、光導波路1は、光導波路1の加熱前のコア2とクラッド3の屈折率差が、0.2%以上2%以下のシングルモード光ファイバとして機能して、光導波路1の加熱対象部分9を加熱することで、加熱対象部分9のコア2とクラッド3の屈折率差が、加熱前よりも加熱後において大きくなり、コア2の直径Sが加熱前よりも加熱後において小さくなる。ここで、光導波路1の加熱前のコア2とクラッド3の屈折率差が、0.2%未満であると、光導波路としての光閉じ込めが弱く、少しの曲げや側圧によって光が漏れて損失を発生しやすいので好ましくない。
また、光導波路1の加熱前のコア2とクラッド3の屈折率差が、2%を超えると、光導波路としての光閉じ込めは強く、曲げや側圧に強くなるが、モードフィールド径が小さくなるので、例えばコネクタ接続等の位置決めが必要な結合において、高精度な位置決めが必要となり、精度が悪いと大きな接続損失を発生してしまうので好ましくない。
Preferably, the
If the refractive index difference between the core 2 and the clad 3 before heating the
光導波路1の曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差が、加熱前よりも加熱後において0.2%以上2%以下で大きくなることで、加熱後の曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差が、0.4%以上4%以下に変化し、コア2の直径Sが屈折率差の変化でシングルモード条件を維持する大きさに小さく変化する。ここで、曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差が、0.4%未満であると、R=5.0mm以下での曲げ半径に対応が困難となり、大きな曲げ損失を発生するので好ましくない。
また、曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差が、4%を超えると、シングルモード条件を維持する為に、コア径を数μm以下という微細な径にする必要が生じ、単に4%を越すと、マルチモード条件となり、やはり大きな曲げ損失やモード不整合による損失を発生させる原因となるので好ましくない。
The difference in refractive index between the core 2 and the clad 3 of the
Further, if the refractive index difference between the core 2 and the clad 3 of the
一例として、この加工歪開放状態に移行した加熱対象部分9の屈折率は、加熱前には0.7%であったが、加熱により1.7%に変化している。また、コアの直径Sは加熱前では約7μmであったが、加熱後には約4μmに縮小している。
図3には、加熱対象部分9を加熱する前と加熱後におけるこの屈折率変化の様子と、コア2の直径Sの様子を示している。図3では、縦軸が加熱対象物9の屈折率の変化分Δnを示し、横軸がコア2の直径Sを示す。
As an example, the refractive index of the
FIG. 3 shows how the refractive index changes before and after heating the
また、この曲げ部分10および曲げ部分10を除く光導波路1の残りの部分ではシングルモード条件が維持されており、光導波路1は、加熱対象部分9に相当する曲げ部分10とこの曲げ部分10を除いた非加熱対象部分と合わせて、シングルモードによる光伝送が可能となっている。
なお、この実施例では、曲げ半径Rは5.0mmよりも大きい例えば約1.0mmであり、曲げに伴う光伝送損失は約0.2dBである。本発明の比較例として、もし、加熱対象部分9の屈折率差とコア2の直径Sが、加熱対象部分9の加熱によっても変化しない場合には、この曲げ部分10の曲げによる光伝送損失は数10dB以上であり、光伝送線路として使用不可能である。
Further, the single mode condition is maintained in the
In this embodiment, the bending radius R is larger than 5.0 mm, for example, about 1.0 mm, and the optical transmission loss accompanying bending is about 0.2 dB. As a comparative example of the present invention, if the refractive index difference of the
また、反射減衰量は、8度研磨の処理を光導波路1の端面に施した場合には、約−37dBである。もし、加熱対象部分9以外の光導波路1の非加熱部分も全て加熱後と同じ屈折率差とコア2の直径Sを有していると、8度研磨の処理を施しても反射減衰量は約−24dBしか得られない。
なお、この実施形態では、コア2とクラッド3の屈折率分布形状はステップインデックス型であり、コア2は何もドープしない純SiO2で作られており、クラッド3にはフッ素をドープしてコア2よりも屈折率を下げている。なお、このフッ素ドープ領域は、直径が約100μmの部分であり、その外側は直径125μmまで純SiO2で作られており、直径100μmの部分までがクラッド2として機能する。
The return loss is about −37 dB when the end face of the
In this embodiment, the refractive index profile of the core 2 and the clad 3 is a step index type, and the core 2 is made of pure SiO 2 that is not doped with anything. The refractive index is lower than. This fluorine-doped region is a portion having a diameter of about 100 μm, and the outside thereof is made of pure SiO 2 up to a diameter of 125 μm, and the portion up to the diameter of 100 μm functions as the cladding 2.
本発明の別の実施形態の光導波路1では、光導波路1の直径Dが80μmであるものであり、内部の屈折率差や加熱後の屈折率差の変化とコア径の変化とも同等のものである。ただし、直径Dが125μmの光導波路1では、コア2より外側は直径100μmまでフッ素ドープ領域でその外側は純SiO2であったが、直径Dが80μmの光導波路1では,コア2より外側は外径80μmまで全てフッ素ドープのクラッド3となっている。この直径Dが80μmの光導波路1では、直径Dが125μmの光導波路1に比べて外径が細いために、曲げに対する機械的歪みが小さく、折れにくいという特徴がある。
In the
図4と図5は、本発明の光導波路の実施形態を示している。
これらの光導波路は互いに異なる屈折率差を有する複数種類の光導波路を接続することで形成されているので、光導波路モジュールとも言うことができる。
図4と図5の光導波路(光導波路モジュール70)1は、図2に示す光導波路1とは異なり、互いに異なる屈折率差を有する複数種類の光導波路1が融着接続部50により直列に接続された例である。
4 and 5 show an embodiment of the optical waveguide of the present invention.
Since these optical waveguides are formed by connecting a plurality of types of optical waveguides having different refractive index differences, they can also be called optical waveguide modules.
The optical waveguide (optical waveguide module 70) 1 of FIGS. 4 and 5 is different from the
図4の光導波路モジュール70は、1つの第1の光導波路1−1と1つの第2の光導波路1−2を直列に接続して構成されている。第1の光導波路1−1は例えばコアとクラッドの屈折率差Δ1が0.8%以上3.5%以下の範囲内、好ましくは屈折率差Δ1が1.0%以上3.0%以下の範囲内である。第2の光導波路1−2は例えばコアとクラッドの屈折率差Δ2が0.2%以上である。第1の光導波路1−1と第2の光導波路1−2とは、融着接続部分50を用いて融着して接続している。
融着接続部分50を加熱して、コアとクラッドの屈折率差Δ1,Δ2のミスマッチと、モードフィールド径のミスマッチを低減して、光導波路1−1の加熱対象部分9を加熱して曲げ部分10が形成されている。
The
The fusion spliced
図4の光導波路モジュール70では、高い屈折率差の光導波路1−1,1−2を使用するため、そのコアやクラッドの等価屈折率は一般の光導波路のコアやクラッドの等価屈折率とは異なる。また、屈折率差Δも異なるために、一般の光導波路のモードフィールド径と、本発明の光導波方向変換部に使用する光導波路のモードフィールド径との間に差がある。屈折率の異なるもの同士を接触させて、その部分に光信号を通過させると、屈折率の境界部分で光が反射される。これは、光通信においては避けなければならない現象である。一般にこの反射減衰量として50dB以上が要求される。
In the
また、モードフィールド径が異なるもの同士を接続した場合、接続部分では径差による接続損失が発生する。一般の光導波路のモードフィールド径は使用波長によっても異なるが、約10μm程度であり、光導波方向変換部である曲げ部分10に使用する光導波路1−1のモードフィールド径は約3μmである。この径差でそのまま接続すると、接続損失は5dB以上となる。また、外部の機器やレーザ発生装置との接続を容易にするためには、一般の光ファイバと外部機器を接続し、その後、光導波路モジュールに接続することが、有効である。そこで、これらの反射減衰と接続損失を低減する為、コアとクラッドの屈折率差Δ1が0.8%以上3.5%以下の範囲内、好ましくは1.0%以上3.0%以下の範囲内である第1の光導波路1−1と、コアとクラッドの屈折率差Δ2が0.2%以上である第2の光導波路1−2とを融着接続して、融着接続部分50を加熱してコアとクラッドの屈折率差Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減させる。これにより、反射減衰量を大きくし、接続損失を抑制している。この方法によって、反射減衰量は50dB以上となり、接続損失は約0.2dBとなった。
In addition, when devices having different mode field diameters are connected to each other, a connection loss due to a diameter difference occurs at the connection portion. Although the mode field diameter of a general optical waveguide varies depending on the wavelength used, it is about 10 μm, and the mode field diameter of the optical waveguide 1-1 used for the
図4の実施形態では、直径Dが80μm、曲げ半径Rが1mmで90度曲げるのに、屈折率差Δ1を2.5%で、使用波長による光導波モードが単一モードとなる光ファイバを用いて、その片側に直径Dが80μm、屈折率差Δ2を0.35%で、使用波長による光導波モードが単一モードとなる光ファイバとを融着接続し、融着接続部分50をガスバーナーで加熱して、屈折率差Δのミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低滅させた。使用波長は1.3μmである。測定結果では反射減衰量が50dB以上、接続損失は0.2dBであった。 In the embodiment of FIG. 4, an optical fiber having a single-mode optical waveguide mode with a refractive index difference Δ1 of 2.5% and a refractive index difference Δ1 of 2.5% when the diameter D is 80 μm and the bending radius R is 1 mm is 90 °. In this case, one side of the optical fiber is fused and connected to an optical fiber having a diameter D of 80 μm, a refractive index difference Δ2 of 0.35%, and an optical waveguide mode depending on the used wavelength, and a single mode is used. Heating with a burner reduced the refractive index difference Δ mismatch and mode field diameter mismatch. The wavelength used is 1.3 μm. According to the measurement results, the return loss was 50 dB or more, and the connection loss was 0.2 dB.
図5の別の実施形態では、光導波路モジュール71は、1つの第1の光導波路1−3と2つの第2の光導波路1−4を直列に接続して構成されている。第1の光導波路1−3は例えばコアとクラッドの屈折率差Δ1が0.8%以上3.5%以下の範囲内、好ましくは1.0%以上3.0%以下の範囲内である。第2の光導波路1−4は例えばコアとクラッドの屈折率差Δ2が0.2%以上である。第1の光導波路1−3と第2の光導波路1−4とは、融着接続し、融着接続部分50を加熱してコアとクラッドの屈折率差Δのミスマッチと、モードフィールド径のミスマッチを低減し、光導波路の加熱対象部分9を加熱して曲げ部分10を形成している。
In another embodiment of FIG. 5, the
図4の光導波路モジュール70では、光導波方向変換部の片側にだけ一般の光導波路の特性と互換な光導波路を融着接続して、融着接続部分50を加熱することで屈折率差Δ1,Δ2のミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減させている。これに対して、図5の実施形態では、第1の光導波路1−3の両端部には一般の光導波路の特性と互換な第2の光導波路1−4を融着接続して、2カ所の融着接続部分50を加熱することで屈折率差Δ1,Δ2のミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減させ
る。これにより、光導波方向変換部のどちら側にも、外部機器との接続が容易となる。
In the
図5の実施形態では直径Dが80μm、曲げ半径Rが1mmで90度曲げるのに、屈折率差Δ1を2.5%、使用波長による光導波モードが単一モードとなる光ファイバを用いて、その両側に直径Dが80μm、屈折率差Δ2が0.35%、使用波長による光導波モードが単一モードとなる光ファイバを融着接続し、融着接続部分50をガスバーナーで加熱して、屈折率差Δ1,Δ2のミスマッチとモードフィールド径のミスマッチを低減させた。使用波長は1.3μmである。測定結果では反射減衰量が50dB以上、接続損失は0.4dB程度であった。
Embodiments in 80μm diameter D is in Fig 5, to the bending radius R is bent 90 degrees at 1 mm, 1 2.5% difference in refractive index delta, using an optical fiber optical waveguide mode by using wavelength is single mode Then, an optical fiber having a diameter D of 80 μm, a refractive index difference Δ 2 of 0.35%, and an optical waveguide mode depending on the wavelength used is a single mode on both sides, and the
図6と図7は、本発明の光導波路モジュールの好ましい実施形態を示す図である。
図6と図7の光導波路モジュール100は、複数本の光導波路1をアレイ化して固定部材120により固定したものである。これにより、複数本の光導波路1は、一括して光導波方向を90度変換が行える。光導波路モジュール100の入出力部分が、一般の光導波路と特性が互換の光導波路となっていることで、外部機器との特性の良い接続が可能となる。
この実施形態では、例えば直径が125μmであり、屈折率差Δ1が2.5%の光導波路1が平行になるように、固定手段120は位置決め機構130を有している。この位置決め機構130は複数の位置決め穴131から構成されている。各光導波路1では、入力側端部から出力側端部に対して90度の光導波方向の変換が行われる。固定手段120は、直方体形状のブロック体であり、穴150が形成されている。各穴150には、他の部材に対して機械的に固定するためのピン140が挿入されるようになっている。各光導波路1の研磨端面である入力側端面と出力側端面の両方ともが、90度面に対し4度ずつ傾けて研磨されている。
6 and 7 are views showing a preferred embodiment of the optical waveguide module of the present invention.
The
In this embodiment, for example, the fixing means 120 has the
図8は、本発明の光導波路モジュールの別の好ましい実施形態を示す。
光導波路モジュール300を作製するに際し、一例として2本の光導波路1と2枚のシート350を用いている。2本の光導波路1は2枚のシート350内に配置されている。2枚のシート350内に配置される各光導波路1のコアとクラッドの屈折率差Δ1を例えば0.8%以上3.5%以下の範囲内とした。
図8の実施形態では、ガラス部分の外径125μm、被覆外径250μmの一般的な外径の光ファイバを使用しているが、コアとクラッドの屈折率差Δ1は2.5%と一般的な単一モード光ファイバの屈折率差Δ1である0.3%程度とは異なる、非常に大きな屈折率差Δ1の光導波路を使用している。
FIG. 8 shows another preferred embodiment of the optical waveguide module of the present invention.
When the
In the embodiment of FIG. 8, an optical fiber having a general outer diameter of 125 μm for the outer diameter of the glass portion and 250 μm for the outer diameter of the coating is used, but the refractive index difference Δ 1 between the core and the clad is 2.5%. An optical waveguide having a very large refractive index difference Δ1 is used, which is different from about 0.3% which is the refractive index difference Δ1 of a typical single mode optical fiber.
機械的に小さく曲げられるようにするには、ガラス部分の直径Dをもっと小さくすれば良いが、直径Dを小さくしすぎると、コアに閉じ込められた光はクラッドが薄すぎるために逃げ出してしまい、光伝送損失を発生する。そこで、クラッドの直径すなわち光ファイバの外径はモードフィールド径の少なくとも10倍以上とすることで、この伝送損失を抑えることが可能となる。 In order to bend mechanically small, the diameter D of the glass portion may be made smaller, but if the diameter D is made too small, the light trapped in the core will escape because the cladding is too thin, Causes optical transmission loss. Therefore, the transmission loss can be suppressed by setting the cladding diameter, that is, the outer diameter of the optical fiber to at least 10 times the mode field diameter.
図9の実施形態では、2枚のシート350を用いるのではなく、1枚のシート350を用いて光導波路1を固定している。
図8と図9に示すシート350の材質は、可撓性を有する材質であり、この材質としては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート、低密度または高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン6、ナイロン66、エチレン−テトラフルオルエチレン共重合体、ポリ4−メチルペンテン、ポリ塩化ビニリデン、可塑化ポリ塩化ビニル、ポリエーテルエステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、軟質ポリウレタンなどのフィルムが用いられる。
In the embodiment of FIG. 9, the
The material of the
図10は、本発明のさらに別の好ましい光導波路モジュール400を示している。
図10では、複数本の光導波路1が、建屋800の部屋の角部801において、固定手段120を用いて壁部802,803に沿って配線されている例を示している。このように部屋の角部801において光導波路1を配線する場合には、光導波路1の最小曲げ半径としては数cmを確保する必要があったが、本発明の実施形態の光導波路モジュール400を用いることで、光導波路モジュール400の固定手段100の寸法は1cm以下の大きさですみ、角部801における光伝送用の配線が90度曲げてできるようになった。
FIG. 10 shows yet another preferred
FIG. 10 shows an example in which a plurality of
図11は、本発明のさらに別の好ましい光導波路モジュール300を示している。
図11電気光融合基板とも言い、2枚の電気回路基板501,501の間には、例えば図8に示すような光導波路モジュール300がサンドイッチされた構造である。光導波路モジュール300は、電気回路基板501,501を光伝送可能にしている。
本発明の実施形態の光導波路1では、コア2とコア2を被覆するクラッド3を有する光導波路1の加熱対象部分9が加熱されて加工歪開放状態に移行し、加工歪開放状態に移行した加熱対象部分9を所定の曲げ半径で曲線状に曲げることで曲げ部分10を形成しており、曲げ部分10は加工歪状態に移行されている。曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差と物理的な大きさが、加熱対象部分9が加熱されたことにより変化している。
FIG. 11 shows yet another preferred
FIG. 11 is also referred to as an electric / optical fusion board, and has an
In the
本発明の実施形態では、光導波路1の曲げ部分のコア2とクラッド3の屈折率差が、加熱前よりも大きくなり、コア2の直径が小さくなる。これにより、小さな曲げ半径Rで加熱によって曲げることで曲げ部分10を形成しても、その曲げ部分10による光伝送の損失が小さく、曲げ部分10以外ではモードフィールド径が大きく、高精度な位置合わせが無くても接続損失を低減でき、小さな角度の端面斜め研磨処理で大きな反射減衰量を得ることができる
In the embodiment of the present invention, the refractive index difference between the core 2 and the clad 3 in the bent portion of the
本発明の実施形態では、光導波路1の加熱前のコア2とクラッド3の屈折率差が、0.2%以上2%以下のシングルモード光ファイバとして機能し、光導波路の前記加熱対象部分を加熱することで、加熱対象部分のコア2とクラッド3の屈折率差が、加熱前よりも大きくなり、コア2の直径が小さくなる。これにより、光導波路1は、曲げによる光伝送の損失が小さく、曲げ部分以外ではモードフィールド径が大きく、高精度な位置合わせが無くても接続損失を低減でき、小さな角度の端面斜め研磨処理で大きな反射減衰量を得ることができるシングルモード光ファイバとして用いることができる。
In the embodiment of the present invention, the
本発明の実施形態では、光導波路1の曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差が、加熱前よりも0.2%以上2%以下で大きくなることで、曲げ部分10のコア2とクラッド3の屈折率差が、0.4%以上4%以下に変化し、コア2の直径が屈折率差の変化でシングルモード条件を維持する大きさに小さく変化する。これにより、曲げによる光伝送の損失が小さく、曲げ部分以外ではモードフィールド径が大きく、高精度な位置合わせが無くても接続損失を低減でき、小さな角度の端面斜め研磨処理で大きな反射減衰量を確実に得ることができる
In the embodiment of the present invention, the refractive index difference between the core 2 and the clad 3 of the
本発明の実施形態では、光導波路の曲げ半径は、5.0mm以下であることを特徴とする。これにより、小さな空間や角部であっても光導波路が配置できる。
本発明の実施形態の光導波路モジュールでは、光導波路1が複数本アレイ状に並べられており、複数本の光導波路1の少なくとも一部が位置決め機構を有する固定部材120により固定されている。これにより、小さな半径で加熱によって曲げることで曲げ部分を形成してもその曲げによる光伝送の損失が小さく、曲げ部分以外ではモードフィールド径が大きく、高精度な位置合わせが無くても接続損失を低減でき、小さな角度の端面斜め研磨処理で大きな反射減衰量を得ることができる
In an embodiment of the present invention, the bending radius of the optical waveguide is 5.0 mm or less. Thereby, an optical waveguide can be arranged even in a small space or corner.
In the optical waveguide module of the embodiment of the present invention, a plurality of
本発明の実施形態の光導波路モジュールでは、光導波路1が、1枚のシート350上に配線された状態で固定されている。これにより、光導波路1は1枚のシートを用いて確実に光導波路モジュールを作ることができる。
本発明の実施形態の光導波路モジュールでは、光導波路1が、少なくとも2枚のシート間に配線された状態で固定されている。これにより、光導波路1は2枚のシートを用いて確実に光導波路モジュールを作ることができる。
In the optical waveguide module of the embodiment of the present invention, the
In the optical waveguide module according to the embodiment of the present invention, the
本発明の実施形態の光導波路モジュールでは、複数本の光導波路を有しており、複数本の前記光導波路が配線された状態で固定されている。これにより、複数の光伝送路を確実に得ることができる。
本発明の実施形態の光導波路モジュールでは、シート350の材質が可撓性を有する材質である。これにより、光導波路モジュールの可撓性が確保でき、光導波路モジュールを設定する部位の状態に応じて光導波路モジュール確実に配置できる。
The optical waveguide module according to the embodiment of the present invention has a plurality of optical waveguides, and the plurality of optical waveguides are fixed in a wired state. Thereby, a plurality of optical transmission lines can be obtained with certainty.
In the optical waveguide module according to the embodiment of the present invention, the material of the
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
例えば、図1の曲げ部分の製造装置200は、光導波路1において曲げ部分10の形成を行う際に、光導波路1の所望の加熱対象部分9を加熱するために、アーク放電による加熱を行っている。しかし、曲げ部分の製造装置200としては、これに限らずバーナーによる加熱、炉による加熱等の各種の手段を採用できる。
図示例の光導波路1は、光の変更方向が90度であるが、90度に限らず任意の角度を選択できる。
図示の実施形態では、屈折率差は等価屈折率差とも言う。
By the way, this invention is not limited to the said embodiment, A various modified example is employable.
For example, when the bent portion manufacturing apparatus 200 in FIG. 1 forms the
In the illustrated
In the illustrated embodiment, the refractive index difference is also referred to as an equivalent refractive index difference.
1 光導波路
4,5 電極
6 制御部
9 加熱対象部分
10 曲げ部分
70,71 光導波路モジュール
100 光導波路モジュール
200 光導波路1の曲げ部分製造装置200
300 光導波路モジュール
301 光導波路モジュール
DESCRIPTION OF
300
Claims (11)
前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの屈折率差と物理的な大きさが、前記加熱対象部分が加熱されたことにより変化していることを特徴とする光導波路。 A heating target portion of an optical waveguide having a core and a clad covering the core is heated to shift to a processing strain release state, and the heating target portion transferred to the processing strain release state is bent in a curved shape with a predetermined bending radius. A bent portion is formed, and the bent portion is the optical waveguide that is shifted to the processing strain state,
An optical waveguide, wherein a difference in refractive index and a physical size between the core and the clad of the bent portion are changed by heating the portion to be heated.
前記光導波路の前記加熱対象部分を加工歪開放状態に移行し、
前記加工歪開放状態に移行した前記加熱対象部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げることで曲げ部分を形成し、
前記曲げ部分は前記加工歪状態に移行し、
前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの屈折率差と物理的な大きさが、前記加熱対象部分が加熱されたことにより変化していることを特徴とする光導波路の製造方法。
Heating a heating target portion of an optical waveguide having a core and a clad covering the core;
The heating target portion of the optical waveguide is shifted to a processing strain release state,
Bending part is formed by bending the part to be heated that has shifted to the processing strain release state in a curved shape with a predetermined bending radius,
The bent portion transitions to the processing strain state,
A method of manufacturing an optical waveguide, wherein a difference in refractive index and a physical size between the core and the clad in the bent portion are changed by heating the portion to be heated.
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