JP3268541B2 - 光結合方法 - Google Patents
光結合方法Info
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- JP3268541B2 JP3268541B2 JP20307593A JP20307593A JP3268541B2 JP 3268541 B2 JP3268541 B2 JP 3268541B2 JP 20307593 A JP20307593 A JP 20307593A JP 20307593 A JP20307593 A JP 20307593A JP 3268541 B2 JP3268541 B2 JP 3268541B2
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- optical fiber
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4233—Active alignment along the optical axis and passive alignment perpendicular to the optical axis
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信装置等に利用さ
れる光結合方法に関するものである。
れる光結合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバアレイと光素子、例えば、端
面型の発光素子アレイとの結合においては、接続損失を
少なく高効率に結合させることが重要である。そのた
め、ファイバ先端をレンズ状に加工した先球ファイバの
アレイと発光素子アレイとの光結合系が良く用いられ
る。この結合系では、調整軸数が直交軸、回転軸両軸で
６軸となり、高精度の光結合技術が必要である。
面型の発光素子アレイとの結合においては、接続損失を
少なく高効率に結合させることが重要である。そのた
め、ファイバ先端をレンズ状に加工した先球ファイバの
アレイと発光素子アレイとの光結合系が良く用いられ
る。この結合系では、調整軸数が直交軸、回転軸両軸で
６軸となり、高精度の光結合技術が必要である。
【０００３】図３に光モジュールの基本構成を示す。同
図に示すように、基板３１上には、発光素子搭載基板３
２、ファイバ搭載基板３３が配置されると共に発光素子
搭載基板３２に発光素子３４がヒートシンク３５を介し
て搭載され、また、ファイバ搭載基板３３に先球ファイ
バアレイ（以後、光ファイバアレイと呼ぶ）３６が搭載
されている。
図に示すように、基板３１上には、発光素子搭載基板３
２、ファイバ搭載基板３３が配置されると共に発光素子
搭載基板３２に発光素子３４がヒートシンク３５を介し
て搭載され、また、ファイバ搭載基板３３に先球ファイ
バアレイ（以後、光ファイバアレイと呼ぶ）３６が搭載
されている。
【０００４】この光軸調整方法としては、発光素子搭載
基板３２を基板３１に固定しておき、ファイバ搭載基板
３３を基板３１上で移動させて、発光素子３４とファイ
バアレイ３６を位置合わせした後、ファイバ搭載基板３
３を基板３１上に固定する方法が一般的である。光ファ
イバアレイを位置合わせする方法としては、調芯装置に
より精密位置合わせを行う方法、加工したブロックへの
嵌め込み等により粗調整した後、微小なバネ或いはネジ
を用いて微調整する方法がある。
基板３２を基板３１に固定しておき、ファイバ搭載基板
３３を基板３１上で移動させて、発光素子３４とファイ
バアレイ３６を位置合わせした後、ファイバ搭載基板３
３を基板３１上に固定する方法が一般的である。光ファ
イバアレイを位置合わせする方法としては、調芯装置に
より精密位置合わせを行う方法、加工したブロックへの
嵌め込み等により粗調整した後、微小なバネ或いはネジ
を用いて微調整する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法によ
り発光素子アレイと光ファイバアレイの光軸調整を行う
場合、調整すべき軸数が、直交軸、回転軸両軸で６軸と
多く、光軸調整に多くの時間を要していた。そして、バ
ネ或いはネジを使用する場合には、バネ或いはネジの占
有分だけ実装面積が大きくなるという問題があった。ま
た、発光素子の発光位置が変更になった場合、これと結
合する光ファイバの位置を容易に変更することが難しい
という問題があった。
り発光素子アレイと光ファイバアレイの光軸調整を行う
場合、調整すべき軸数が、直交軸、回転軸両軸で６軸と
多く、光軸調整に多くの時間を要していた。そして、バ
ネ或いはネジを使用する場合には、バネ或いはネジの占
有分だけ実装面積が大きくなるという問題があった。ま
た、発光素子の発光位置が変更になった場合、これと結
合する光ファイバの位置を容易に変更することが難しい
という問題があった。
【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑みて成された
ものであり、発光素子アレイと光ファイバアレイとの光
結合方法において、位置合わせが簡単な光結合方法を提
供することを目的とする。
ものであり、発光素子アレイと光ファイバアレイとの光
結合方法において、位置合わせが簡単な光結合方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項１に係る光結合方法は、光素子アレイと光
ファイバアレイとを結合させる光結合方法において、光
素子アレイ搭載部と前記光素子アレイのアレイピッチに
等しいピッチの複数のＶ溝を有する光ファイバアレイ固
定部とを同一基板上に形成し、前記光素子アレイ搭載部
に前記光素子アレイを固定し、前記光ファイバアレイを
構成する光ファイバの外径に等しい内径を持ちかつ外径
寸法が異なる複数の細管を用意し、光ファイバ挿入後の
光ファイバの光軸高さが前記基板に固定された光素子ア
レイを構成する光素子の発光部或いは受光部と結合する
高さとなる外径寸法を有する細管を前記複数の細管から
選択し、選択された細管を前記Ｖ溝に整列・固定し、該
Ｖ溝に固定された細管内に前記光ファイバアレイを挿入
して固定することを特徴とする。 また、上記目的を達成
する本発明の請求項２に係る光結合方法は、請求項１記
載の光結合方法において、前記細管は光ファイバアレイ
挿入口近傍の内径が光ファイバ外径より大きく、且つ、
光ファイバアレイ挿入口と反対側の前記細管端近傍の内
径が光ファイバ外径よりも小さいことを持徴とする。
発明の請求項１に係る光結合方法は、光素子アレイと光
ファイバアレイとを結合させる光結合方法において、光
素子アレイ搭載部と前記光素子アレイのアレイピッチに
等しいピッチの複数のＶ溝を有する光ファイバアレイ固
定部とを同一基板上に形成し、前記光素子アレイ搭載部
に前記光素子アレイを固定し、前記光ファイバアレイを
構成する光ファイバの外径に等しい内径を持ちかつ外径
寸法が異なる複数の細管を用意し、光ファイバ挿入後の
光ファイバの光軸高さが前記基板に固定された光素子ア
レイを構成する光素子の発光部或いは受光部と結合する
高さとなる外径寸法を有する細管を前記複数の細管から
選択し、選択された細管を前記Ｖ溝に整列・固定し、該
Ｖ溝に固定された細管内に前記光ファイバアレイを挿入
して固定することを特徴とする。 また、上記目的を達成
する本発明の請求項２に係る光結合方法は、請求項１記
載の光結合方法において、前記細管は光ファイバアレイ
挿入口近傍の内径が光ファイバ外径より大きく、且つ、
光ファイバアレイ挿入口と反対側の前記細管端近傍の内
径が光ファイバ外径よりも小さいことを持徴とする。
【０００８】
【作用】本発明では、光素子搭載基板と光ファイバアレ
イ搭載基板、即ち、光ファイバ整列用固定基板を同一基
板とすると共に、数種類の外径寸法の異なる光ファイバ
挿入用細管を用意しておき、光ファイバ挿入後の光ファ
イバの光軸高さが光素子の発光部或いは受光部と結合す
るための所定の高さになるような外径寸法を選択する。
更に、前述の基板上に形成されている光素子のアレイピ
ッチに対応したＶ溝にこの細管を固定し、光ファイバを
挿入する。
イ搭載基板、即ち、光ファイバ整列用固定基板を同一基
板とすると共に、数種類の外径寸法の異なる光ファイバ
挿入用細管を用意しておき、光ファイバ挿入後の光ファ
イバの光軸高さが光素子の発光部或いは受光部と結合す
るための所定の高さになるような外径寸法を選択する。
更に、前述の基板上に形成されている光素子のアレイピ
ッチに対応したＶ溝にこの細管を固定し、光ファイバを
挿入する。
【０００９】この細管は、光ファイバ挿入時の光軸高さ
が変動しないように主な内径が光ファイバ外径と等し
く、外径は±１μｍで精度良く任意の寸法に製作可能で
あり、光素子の発光部或いは受光部の高さ変更に容易に
対応出来る。また、光ファイバ挿入口と反対側の細管端
付近の内径を光ファイバ外径よりも小さくしてコーン形
状とすることにより、光ファイバ挿入に際し、特に端面
型の光素子の発光部或いは受光部の破損防止が可能とな
る。
が変動しないように主な内径が光ファイバ外径と等し
く、外径は±１μｍで精度良く任意の寸法に製作可能で
あり、光素子の発光部或いは受光部の高さ変更に容易に
対応出来る。また、光ファイバ挿入口と反対側の細管端
付近の内径を光ファイバ外径よりも小さくしてコーン形
状とすることにより、光ファイバ挿入に際し、特に端面
型の光素子の発光部或いは受光部の破損防止が可能とな
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図１に本発明の第一の実施例
を示す。図中において、１は光ファイバ整列用Ｓi-Ｖ溝
基板、２は細菅、３は光ファイバ、４は光素子である。
参照して詳細に説明する。図１に本発明の第一の実施例
を示す。図中において、１は光ファイバ整列用Ｓi-Ｖ溝
基板、２は細菅、３は光ファイバ、４は光素子である。
【００１１】光ファイバ整列用Ｖ溝基板１は、Ｓi基板
上にフォトリソ技術及び異方性エッチングで幅１７８μ
ｍ、深さ１２３μｍ、ピッチ５００μｍのＶ溝を４本形
成したものである。形成したＶ溝の寸法は、μｍオーダ
の加工精度であった。細菅２は、例えば、ガラス或いは
セラミック製で、長さ１０ｍｍ、内径１２６μｍ、外径
２４２μｍ，２４４μｍ，２４６μｍ，２４８μｍ，２
５０μｍの５種類を用意した。
上にフォトリソ技術及び異方性エッチングで幅１７８μ
ｍ、深さ１２３μｍ、ピッチ５００μｍのＶ溝を４本形
成したものである。形成したＶ溝の寸法は、μｍオーダ
の加工精度であった。細菅２は、例えば、ガラス或いは
セラミック製で、長さ１０ｍｍ、内径１２６μｍ、外径
２４２μｍ，２４４μｍ，２４６μｍ，２４８μｍ，２
５０μｍの５種類を用意した。
【００１２】光ファイバ３は、外径１２５μｍの光ファ
イバを用いた。光素子４は、図示しない高精度ボンディ
ング装置にて光ファイバ整列用Ｖ溝基板１の所定位置に
１μｍ以下の高精度に直接搭載されており、その発光部
高さは半田厚さを含めて基板表面から８５μｍである。
光素子４としては、例えば、端面型の発光素子アレイを
使用する。半田は、例えば、ＡuＳnをＶ溝基板１側或い
は光素子（発光素子）４側に所定量蒸着した。
イバを用いた。光素子４は、図示しない高精度ボンディ
ング装置にて光ファイバ整列用Ｖ溝基板１の所定位置に
１μｍ以下の高精度に直接搭載されており、その発光部
高さは半田厚さを含めて基板表面から８５μｍである。
光素子４としては、例えば、端面型の発光素子アレイを
使用する。半田は、例えば、ＡuＳnをＶ溝基板１側或い
は光素子（発光素子）４側に所定量蒸着した。
【００１３】この時の光素子４として使用する発光素子
の発光部高さに適合する細管２の外径は、２４６μｍで
あった。そこで、図示しない固定治具を用いて、外径寸
法２４６μｍの細管をＶ溝に整列、固定することで、光
ファイバ中心を発光素子発光点に合わせることができ
た。細管の整列・固定には、細管端の先端揃えは不要で
ある。尚、基板にボンディングする光素子４の厚みが変
動し、或いはボンディング強度を増加させるために半田
厚さが増加して発光部高さが変わった場合には、細管２
の外径を変更するだけで容易に高さ方向の位置合わせが
できる。
の発光部高さに適合する細管２の外径は、２４６μｍで
あった。そこで、図示しない固定治具を用いて、外径寸
法２４６μｍの細管をＶ溝に整列、固定することで、光
ファイバ中心を発光素子発光点に合わせることができ
た。細管の整列・固定には、細管端の先端揃えは不要で
ある。尚、基板にボンディングする光素子４の厚みが変
動し、或いはボンディング強度を増加させるために半田
厚さが増加して発光部高さが変わった場合には、細管２
の外径を変更するだけで容易に高さ方向の位置合わせが
できる。
【００１４】上記のように本実施例によると、通常の異
方性エッチングによりμｍオーダの精度で製作したファ
イバ整列用Ｖ溝基板１に所定の外径を持つ細菅２を固定
し、この細菅２に光ファイバ３を挿入することで、光素
子４の発光部或いは受光部の高さ方向（Ｙ方向）及び光
素子アレイピッチ方向（Ｘ方向）の位置合わせが容易に
できる。
方性エッチングによりμｍオーダの精度で製作したファ
イバ整列用Ｖ溝基板１に所定の外径を持つ細菅２を固定
し、この細菅２に光ファイバ３を挿入することで、光素
子４の発光部或いは受光部の高さ方向（Ｙ方向）及び光
素子アレイピッチ方向（Ｘ方向）の位置合わせが容易に
できる。
【００１５】従って、位置合わせは、６軸方向必要であ
った従来技術に比較し、光軸方向（Ｚ方向）だけとなる
ので、光軸調整の時間が大幅に減少する。また、バネや
ネジ等微調整装置が不要となり、光結合系を小型化する
ことができる、更に、細管２として、内部形状をコーン
形状とすることにより、光ファイバ挿入に際して、特に
端面型の光素子発光部或いは受光部を傷つける恐れがな
くなるという利点がある。
った従来技術に比較し、光軸方向（Ｚ方向）だけとなる
ので、光軸調整の時間が大幅に減少する。また、バネや
ネジ等微調整装置が不要となり、光結合系を小型化する
ことができる、更に、細管２として、内部形状をコーン
形状とすることにより、光ファイバ挿入に際して、特に
端面型の光素子発光部或いは受光部を傷つける恐れがな
くなるという利点がある。
【００１６】尚、上記実施例では、発光素子と光ファイ
バは同一基板上に固定されているが、厚さの等しい基板
に発光素子と光ファイバを別々に固定し、例えば、別個
の基板に高精度に機械加工された溝内に各々嵌め込んで
も良い。また、光ファイバ整列用Ｖ溝基板と発光素子は
一体化されていても良い。図２に本発明の第二の実施例
を示す。同図に示す細管（ガラス管）２１は、細管先端
内径が光ファイバ外径より大きいコーン状となってお
り、光ファイバ挿入口と反対側の前記細管端近傍の内径
が光ファイバ外径よりも小さい逆コーン状としたもので
あり、内径形状以外については、図１に示す細管１と同
様な外径、長さを有する。
バは同一基板上に固定されているが、厚さの等しい基板
に発光素子と光ファイバを別々に固定し、例えば、別個
の基板に高精度に機械加工された溝内に各々嵌め込んで
も良い。また、光ファイバ整列用Ｖ溝基板と発光素子は
一体化されていても良い。図２に本発明の第二の実施例
を示す。同図に示す細管（ガラス管）２１は、細管先端
内径が光ファイバ外径より大きいコーン状となってお
り、光ファイバ挿入口と反対側の前記細管端近傍の内径
が光ファイバ外径よりも小さい逆コーン状としたもので
あり、内径形状以外については、図１に示す細管１と同
様な外径、長さを有する。
【００１７】本実施例の細管２１は細管先端がコーン状
となっているため、細管２１に光ファイバを挿入する
際、スムーズに挿入することができ、しかも、挿入口と
反対側の内径が逆コーン状となっているため、細管２１
から突き出る長さが限定され、発光素子出射面まで届く
ことがなく、ファイバ先端で発光素子を傷つけることが
ない。
となっているため、細管２１に光ファイバを挿入する
際、スムーズに挿入することができ、しかも、挿入口と
反対側の内径が逆コーン状となっているため、細管２１
から突き出る長さが限定され、発光素子出射面まで届く
ことがなく、ファイバ先端で発光素子を傷つけることが
ない。
【００１８】尚、上記実施例では、端面発光素子アレイ
とファイバアレイとの結合について説明したが、本発明
は、これに限るものではなく、端面受光素子アレイとフ
ァイバアレイとの結合系であっても同様に適用すること
ができる。更に、上記実施例では、細管外径を変化させ
て高さ方向の位置合わせを行ったが、細管外径を一定と
してＶ溝高さを変化させても良い。また、溝形状は、厳
密な意味のＶ溝に限るものではなく、Ｕ溝等で高精度切
削加工されているものも含み、基板材は、Ｓiのみでな
く結晶化ガラス等を用いても良い。
とファイバアレイとの結合について説明したが、本発明
は、これに限るものではなく、端面受光素子アレイとフ
ァイバアレイとの結合系であっても同様に適用すること
ができる。更に、上記実施例では、細管外径を変化させ
て高さ方向の位置合わせを行ったが、細管外径を一定と
してＶ溝高さを変化させても良い。また、溝形状は、厳
密な意味のＶ溝に限るものではなく、Ｕ溝等で高精度切
削加工されているものも含み、基板材は、Ｓiのみでな
く結晶化ガラス等を用いても良い。
【００１９】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば、光ファイバアレイを細菅に
挿入するだけで容易に光素子アレイと光ファイバアレイ
の光軸調整が可能である。従って、高精度な調芯装置が
不要になるばかりでなく、バネ或いはネジ等の位置合わ
せ調整機構が不要となるため、結合系を小型にすること
ができる。また、細菅の内径形状をコーン形状としてお
くことで、光ファイバを細菅に挿入する際、誤って発光
素子出射面を傷つける恐れもなく、発光素子の破損を防
止することができる。
たように、本発明によれば、光ファイバアレイを細菅に
挿入するだけで容易に光素子アレイと光ファイバアレイ
の光軸調整が可能である。従って、高精度な調芯装置が
不要になるばかりでなく、バネ或いはネジ等の位置合わ
せ調整機構が不要となるため、結合系を小型にすること
ができる。また、細菅の内径形状をコーン形状としてお
くことで、光ファイバを細菅に挿入する際、誤って発光
素子出射面を傷つける恐れもなく、発光素子の破損を防
止することができる。
【図１】本発明の第一の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第二の実施例を示す断面図である。
【図３】従来技術の説明図である。
１ 光ファイバ整列用Ｓi-Ｖ溝基板 ２，２１ 光ファイバ挿入用細管 ３，３６ 光ファイバ ４、３４ 光素子 ３１ 基板 ３２ 発光素子搭載基板 ３３ ファイバ搭載基板 ３５ ヒートシンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入田 幸男 東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号 エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロ ジ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−84744（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−161907（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93505（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60950（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−224711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/24 - 6/26 G02B 6/30 - 6/43
Claims (2)
- 【請求項１】 光素子アレイと光ファイバアレイとを結
合させる光結合方法において、光素子アレイ搭載部と前
記光素子アレイのアレイピッチに等しいピッチの複数の
Ｖ溝を有する光ファイバアレイ固定部とを同一基板上に
形成し、前記光素子アレイ搭載部に前記光素子アレイを
固定し、前記光ファイバアレイを構成する光ファイバの
外径に等しい内径を持ちかつ外径寸法が異なる複数の細
管を用意し、光ファイバ挿入後の光ファイバの光軸高さ
が前記基板に固定された光素子アレイを構成する光素子
の発光部或いは受光部と結合する高さとなる外径寸法を
有する細管を前記複数の細管から選択し、選択された細
管を前記Ｖ溝に整列・固定し、該Ｖ溝に固定された細管
内に前記光ファイバアレイを挿入して固定することを特
徴とする光結合方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の光結合方法において、前
記細管は光ファイバアレイ挿入口近傍の内径が光ファイ
バ外径より大きく、且つ、光ファイバアレイ挿入口と反
対側の前記細管端近傍の内径が光ファイバ外径よりも小
さいことを持徴とする光結合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20307593A JP3268541B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 光結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20307593A JP3268541B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 光結合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0756056A JPH0756056A (ja) | 1995-03-03 |
| JP3268541B2 true JP3268541B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=16467942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20307593A Expired - Fee Related JP3268541B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 光結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3268541B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3009665B1 (ja) | 1999-03-17 | 2000-02-14 | 株式会社メイクソフトウェア | カ―ド製造機、カ―ド販売機、カ―ドおよびカ―ド型遊戯具 |
-
1993
- 1993-08-17 JP JP20307593A patent/JP3268541B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0756056A (ja) | 1995-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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