JPH0756044A - 光導波路−光ファイバ接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光導波路と光ファイバテープとを、全てのコ
ア同士を軸ずれなく接続することができる光導波路−光
ファイバ接続装置を提供する。 【構成】 平面光導波路チップ２を固定す平面導波路固
定台３と、この平面導波路固定台３の両側にあって平面
光導波路チップ２に光接続する光ファイバテープ４Ａ，
４Ｂをそれぞれを支持しかつ該光ファイバテープ４Ａ，
４Ｂの先端位置を微調整するファイバ先端位置微調整台
６Ａ，６Ｂと、各光ファイバテープ４Ａ，４Ｂの各光フ
ァイバ１３のコア中心を平面光導波路チップ２のコア１
中心に位置合わせする個別軸調心装置５Ａ，５Ｂと、一
方の光ファイバテープ４Ｂの後端に接続される光源１９
と、他方の光ファイバテープ４Ａの後端に接続される光
パワー測定装置２０とで光導波路−光ファイバテープ接
続装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ伝送システム
で用いられる光導波路と多心光ファイバの光結合チップ
を製造する光導波路−光ファイバ接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光導波路は、基板の上に光ファイバのコ
アやクラッドに相当する薄膜を形成して光を導波させる
ものである。そして、この光導波路と半導体レーザ、光
スイッチなどとを組み合わせれば光集積回路を構成する
ことができる。

【０００３】さて、最近、光ファイバの加入者網への導
入が本格化する見通しが高まってきているが、この光加
入者網では非常に多くに光集積回路が使われる。光集積
回路の入出力は光導波路を通して行われるため、光集積
回路を光通信網に組み込むためには光導波路と光ファイ
バとを結合する必要がある。

【０００４】図６に従来の光導波路−光ファイバ接続装
置を示す。同図に示すように、光導波路コア１０１が形
成された平面光導波路チップ１０２は、平面導波路チッ
プ固定台１０３上に固定されており、その両側に配置さ
れ、光ファイバテープ１０４Ａおよび１０４Ｂがそれぞ
れ組み込まれた光ファイバブロック１０５Ａおよび１０
５Ｂは、それぞれ光ファイバブロック微調整台１０６Ａ
および１０６Ｂ上に載置されている。また、光ファイバ
ブロック微調整台１０６Ａおよび１０６Ｂは、それぞ
れ、ｘ軸粗動ステージ１０７Ａおよび１０７Ｂ、ｙ軸粗
動ステージ１０８Ａおよび１０８Ｂ、ｘ軸微動ステージ
１０９Ａおよび１０９Ｂ、ｙ軸微動ステージ１１０Ａお
よび１１０Ｂ、ｚ軸微動ステージ１１１Ａおよび１１１
Ｂ、ならびにｘｙ平面回転θステージ１１２Ａおよび１
１２Ｂより構成される。ここで、光ファイバブロック１
０５Ａおよび１０５Ｂは、それぞれ光ファイバテープ１
０４Ａおよび１０４ＢをＶ溝で固定して位置合わせした
ものである。光ファイバブロック微調整台１０６Ａおよ
び１０６Ｂは、光ファイバブロック１０５Ａおよび１０
５Ｂの位置を微調整して、光ファイバブロック１０５Ａ
および１０５Ｂ中の光ファイバのコアと平面光導波路チ
ップ１０２の導波路コア１０１の中心とを位置合わせす
るものである。

【０００５】かかる装置を用いて平面光導波路チップ１
０２へ光ファイバブロック１０５Ａおよび１０５Ｂを実
装する工程を以下に示す。はじめに、光ファイバブロッ
ク１０５Ａおよび１０５Ｂを作成する。まず、光ファイ
バブロック用のＶ溝基板等を洗浄する。次に、シングル
モードの光ファイバテープ１０４Ａおよび１０４Ｂの各
ファイバをＶ溝に配置して紫外線（ＵＶ）硬化樹脂を滴
下する。そして、光ファイバブロックＶ溝押さえ板（石
英、パイレックス）で上から押さえながら紫外線を照射
することによって樹脂を硬化させる。その後、ブロック
端面を研磨することにより、光ファイバブロック１０５
Ａおよび１０５Ｂの作製が終了する。なお、同様にし
て、マルチモード光ファイバテープ１０４Ｃを用いた光
ファイバブロック１０５Ｃも１つ作成しておく。

【０００６】次に、平面光導波路チップ１０２の両端に
シングルモード光ファイバブロック１０５Ａおよび１０
５Ｂを実装する工程を示す。まず、図６に示すように平
面光導波路チップ１０２を実装装置中央の光導波路チッ
プ固定台１０３上に固定する。そして、光ファイバブロ
ック（シングルモード）１０５Ｂと光ファイバブロック
（マルチモード）１０５Ｃとをそれぞれ両側の光ファイ
バブロック微調整台１０６Ａおよび１０６Ｂに固定す
る。このように光ファイバブロック１０５Ｂおよび１０
５Ｃをそれぞれ光ファイバブロック微調整台１０６Ａお
よび１０６Ｂに固定することによって、各光ファイバの
コアと光導波路のコアとは多少のずれはあるがほぼ位置
決めされる。次に、図中右端の光ファイバブロック（シ
ングルモード）１０５Ｂの位置決めを行う。光ファイバ
ブロック（シングルモード）１０５Ｂの光ファイバテー
プ１０４Ｂ側の光源１１３から幅方向両端の光ファイバ
に赤外光を入射し、光ファイバブロック（マルチモー
ド）１０５Ｃの光ファイバテープ１０４Ｃ側で受光し、
光パワー測定装置１１４でその光パワーを測定する。そ
して、光ファイバブロック微調整台１０６Ａおよび１０
６Ｂを用い、光ファイバブロック１０５Ｃの幅方向両端
の光ファイバ心線からの受光パワーが最大になるように
ブロック位置を微動する。まず、はじめに片端の光ファ
イバからの光パワーが最大になるように光ファイバブロ
ック１０５Ｂを微動させる。次に、逆端の光ファイバか
らの受光パワーが最大になるように光ファイバブロック
１０５Ｂを微動させる。このルーチンを繰り返し、幅方
向両端の光ファイバからの光パワーを最大値に収束させ
る。そして、平面光導波路チップ１０２と光ファイバブ
ロック（シングルモード）１０５Ｂとの間に滴下してあ
ったＵＶ接着剤を硬化し、図中右端の光ファイバブロッ
ク（シングルモード）１０５Ｂを固定する。

【０００７】次に、図中左端の光ファイバブロック（マ
ルチモード）１０５Ｃを別に用意された光ファイバブロ
ック（シングルモード）１０５Ａと交換し、同一手順で
左端の光ファイバブロック（シングルモード）１０５Ａ
を位置決め固定する。

【０００８】なお、図６では４心の光ファイバテープと
両端に４つのコアを持つ光導波路チップとの接続装置を
示しているが、原理的には８心や１２心等何心用のもの
でも同様に装置化できる。

【０００９】図７〜図９に従来の平面光導波路チップの
一例を示し、図７は平面図、図８は正面図、図９は側面
図である。チップ１２１の大きさは縦２０ｍｍ、横４ｍ
ｍで、両端面にコア１２２が露出している。チップ１２
１は３層に分れ、下層はシリコン基板１２３、中層がア
ンダークラッド１２４、上層がオーバークラッド１２５
であり、アンダークラッド１２４とオーバークラッド１
２５との間にコア１２２が８本形成されている。このコ
ア１２２の端面はチップ１２１の両端面に８つずつ配置
されており、８心のシングルモード光ファイバテープ
（２５０μｍピッチ、１２５μｍ径）と接続されるよう
になっている。なお、チップ１２１の端面は、接続時の
端面反射を防ぐため８度の傾斜でカットされている。ま
た、チップ１２１の上面には固定台に装着するためのあ
て板１２６が前後に取付けられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記で述べた従来の光
導波路と光ファイバを結合する装置では光導波路と光フ
ァイバブロックの幅方向両端のコアのみで位置決めを行
っていた。従って、両端のコアに関してはある程度正確
に軸調心が行われているが、両端以外のコア同士に関し
ては光ファイバブロックのＶ溝の寸法誤差やコアの偏心
により軸ずれが生じてしまうという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、上述した事情に鑑み、光
導波路と光ファイバテープとを、全てのコア同士を軸ず
れなく接続することができる光導波路−光ファイバ接続
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる光導波路−光ファイバ接続装置は、
平面導波路を固定する平面導波路固定台と、この平面導
波路固定台の両側にあって前記平面導波路に光接続する
光ファイバテープをそれぞれを支持しかつ該光ファイバ
テープの先端位置を微調整するファイバ先端位置微調整
台と、このファイバ先端位置微調整台上に設置され前記
光ファイバテープの各心線のコア中心を前記平面導波路
固定台に固定される平面導波路のコア中心に位置合わせ
する個別軸調心装置と、前記ファイバ先端位置微調整台
の一方に支持される光ファイバテープの後端に接続され
る光源と、前記ファイバ先端位置微調整台の他方に支持
される光ファイバテープの後端に接続される光パワー測
定装置とを具備することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の光導波路−光ファイバ接続装置は、個
別軸調心装置により複数の光ファイバを個別に軸調心し
て光導波路のコアと接続するため、非常に低損失な光導
波路と光ファイバテープ心線との接続ができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１５】図１は本発明の光導波路−光ファイバ接続
装置の一実施例を示す。本実施例の接続装置は、光導波
路コア１が形成された平面光導波路チップ２を固定する
平面導波路チップ固定台３と、その両側に配置され、光
ファイバテープ４Ａおよび４Ｂがそれぞれ載置される個
別軸調心機構５Ａおよび５Ｂと、これら個別軸調心機構
５Ａおよび５Ｂをそれぞれ支持する光ファイバ先端位置
微調整台６Ａおよび６Ｂとを具備する。ここで、光ファ
イバ先端位置微調整台６Ａおよび６Ｂは、それぞれ、ｘ
軸粗動ステージ７Ａおよび７Ｂ、ｙ軸粗動ステージ８Ａ
および８Ｂ、ｘ軸微動ステージ９Ａおよび９Ｂ、ｙ軸微
動ステージ１０Ａおよび１０Ｂ、ｚ軸微動ステージ１１
Ａおよび１１Ｂ、ならびにｘｙ平面回転θステージ１２
Ａおよび１２Ｂより構成される。

【００１６】個別軸心調心機構５Ａおよび５Ｂは、それ
ぞれ光ファイバテープ４Ａおよび４Ｂの各光ファイバ
（コア）を個別に軸調心できる機構であり、本実施例で
はその詳細を図２に示す機構を採用する（特願平３−２
０５７６３）。この個別軸心調心機構５Ａおよび５Ｂ
は、光ファイバテープ４Ａおよび４Ｂの先端部をそれぞ
れ支持するベース１４と、光ファイバテープ４Ａおよび
４Ｂの各光ファイバ１３の先端部をそれぞれ位置決め自
在に支持する４つの支持機構１５とを有する。各支持機
構１５は２本１組の昇降部材１６を有し、昇降部材１６
はそれぞれベース１４に固定されている。昇降部材１６
は、側面からみてコ字状のベース１４の垂直部１４ａに
回動自在に基端部が支持される水平腕部１６ａと、この
水平腕部１６ａの先端にあって光ファイバ１３を直接支
持する支持部１６ｂとからなり、側面からみるとＬ字状
となっている。また、支持部１６ｂの上面はそれぞれ２
本１組の内側下方に向かって、水平面に対して約４５度
傾斜している傾斜面１６ｃとなっている。さらに、各昇
降部材１６は、その水平腕部１６ａ途中下側に設けられ
ている８個の圧電素子１７によりそれぞれ先端の支持部
１６ｂが支持されている。さらに詳言すると、８個の圧
電素子１７は水平腕部１６ａの長手方向に沿って配置さ
れ、一方、各水平腕部１６ａの下面の長手方向に異なる
位置には下方に突出する図示しない突起部が設けられて
いる。これにより各水平腕部１６ａは突起部を介して８
個の圧電素子１７にそれぞれ支持され、各圧電素子１７
の駆動によりそれぞれ昇降自在となっている。なお、図
中１４ｂは光ファイバテープ４Ａおよび４Ｂを支持する
ベース１４の上部先端にあって、各光ファイバ１３の端
部から離れた部分を支持するＶ溝部である。

【００１７】かかる個別軸調心機構５Ａおよび５Ｂによ
る軸調心は以下のように行う。すなわち、各光ファイバ
１３の先端部を２個１組の昇降部材１６の各対向する傾
斜面１６ｃによって形成されるＶ溝で支持し、各圧電素
子１７に通電してこれを駆動することにより各昇降部材
１６を昇降させ、各組の２つの昇降部材１６の昇降動作
を調節することにより、図２に示すように、各光ファイ
バ１３を上下および左右方向（矢印ａ，ｂ，ｃ，ｄで図
示する）に微動させて調心を行う。

【００１８】また、本実施例の平面光導波路チップ２
は、コア１の端面が配置された端面に光ファイバ支持部
１８を有する。この光ファイバ支持部１８は、コア１か
ら若干下方の基板がコア１の光軸方向に突出したもので
あり、光導波路チップ２と光ファイバ１３との接続強度
を大きくするためのものである。すなわち、従来のよう
に光ファイバを固定した光ファイバブロックと光導波路
チップ端面との接続の場合には接続部の面積が広くとれ
るが、本発明のように個別軸調心を行う場合には光ファ
イバテープのファイバ心線そのものと光導波路チップ端
面とを接続しなければならず、接続面積が狭く、そのま
まの構造では接続強度が非常に小さくなる。上述した光
ファイバ支持部１８は、かかる不都合を解消するもので
ある。光ファイバ支持部１８は、機械的または化学的処
理によって形成する。

【００１９】次に、本発明で用いる平面導波路チップの
具体的構造の一例を図３〜図５に示す。ここで、図３は
平面図、図４は正面図、図５は側面図である。なお、こ
の例は、８心のものを示すが、上述したように４心でも
よいし、さらに１２心など種々のものを適用できること
はいうまでもない。

【００２０】図示するように、チップ２１の大きさは縦
２２ｍｍ、横４ｍｍで、両端面にコア２２が露出してい
る。チップ２１は３層に分れ、下層がシリコン基板２
３、中層がアンダークラッド２４、上層がオーバークラ
ッド２５であり、アンダークラッド２４とオーバークラ
ッド２５との間に８本のコア２２が形成されている。こ
のコア２２の端面はチップ２１の両端面に８つずつ配置
されており、８心のシングルモード光ファイバテープ
（２５０μｍピッチ、１２５μｍ径）と接続されるよう
になっている。また、チップ２１の端面には、コア２２
の端面より光軸方向に突出する光ファイバ支持部２６が
形成されている。この光ファイバ支持台２６は、シリコ
ン基板２３が光軸方向に突出したものであり、シリコン
基板２３の上部、アンダークラッド２４、コア２２およ
びオーバークラッド２５を機械的あるいは化学的に除去
することにより形成したものである。このとき、接続時
の端面反射を防ぐため、チップの端面は約８度の傾斜で
カットされる。また、光ファイバ支持部１８上面とアン
ダークラッド２４下面までの距離は軸調心時にファイバ
の調心動作が妨げられないように１００−２００μｍ程
度とする。なお、チップ２１には固定台に装着するため
のあて板２７が前後に取付けられている。

【００２１】次に、本実施例の接続装置を使って平面光
導波路チップの両端に光ファイバテープ（シングルモー
ド）を実装する工程を示す。まず、図１に示すように平
面光導波路チップ２を実装装置中央の平面導波路チップ
固定台３に固定する。そして、光ファイバテープ（マル
チモード）４Ｃと光ファイバテープ（シングルモード）
４Ｂをそれぞれ左右の個別軸調心機構５Ａおよび５Ｂに
それぞれ固定する。この装置に固定することによって光
ファイバテープ４Ｃおよび４Ｂの光ファイバ１３のコア
列と光導波路２のコア列とは多少のずれはあるがほぼ位
置決めされる。次に、図中右側の光ファイバテープ（シ
ングルモード）４Ｂの各光ファイバ１３の位置決めを行
う。光ファイバテープ（シングルモード）４Ｂの後端に
接続した光源１９から赤外光を入射し、光ファイバテー
プ（マルチモード）４Ｃ側で受光し、光パワー測定装置
２０によりパワーを測定する。そして、光ファイバ個別
軸調心機構５Ａおよび５Ｂを用いて各光ファイバ１３か
らの受光パワーが最大になるように各光ファイバ１３を
支持する昇降部材１６を微動する。ここでは、まずはじ
めに支持部材１５のＶ溝を形成する一方の昇降部材１６
を微動させて光ファイバ１３からの光パワーが最大にな
るようにする。次に、他方の昇降部材１６を微動させて
光ファイバ１３からの光パワーが最大になるようにす
る。このルーチンを繰り返し、各光ファイバ１３からの
光パワーを最大値に収束させる。そして、光導波路１と
光ファイバテープ４Ｂの各光ファイバ１３（シングルモ
ード）との間に滴下してあったＵＶ接着剤を硬化し、右
端の光ファイバテープ（シングルモード）４Ｂを固定す
る。

【００２２】次に、左端の光ファイバテープ（マルチモ
ード）４Ｃを別に用意した光ファイバテープ（シングル
モード）４Ａと交換し、同一手順で左端の光ファイバテ
ープ（シングルモード）４Ａの各光ファイバ１３を位置
決め固定する。

【００２３】以上説明したように、本発明は各光ファイ
バ（コア）を個別に軸調心する個別軸調心機構を具備す
ることを最も主要な特徴とするが、個別軸調心機構の構
造は上述したものに限定されない。また、従来技術とは
光導波路と光ファイバテープ心線の複数のコアを個別に
軸調心できる点のほか、光ファイバブロックを作成する
必要がなく、接続部をコンパクトにできる点が異なる。
また、本発明では、光導波路チップのコア端面の下側に
光ファイバ先端を支持するファイバ支持部を設けるよう
にすると、光導波路チップと光ファイバテープとの接続
部の機械強度が向上する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
−光ファイバ接続装置は、個別軸調心装置を設けて複数
のコアを個別に軸調心できるようにしたので、非常に低
損失な光導波路と光ファイバテープ心線との接続を可能
にした。また、本発明の装置によれば光ファイバブロッ
クを作成する手間が省け接続部をコンパクトにできると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる光導波路−光ファイ
バ接続装置の斜視図である。

【図２】図１の個別軸調心機構の側面図である。

【図３】本発明の接続装置で用いる平面光導波路チップ
の一例の平面図である。

【図４】本発明の接続装置で用いる平面光導波路チップ
の一例の正面図である。

【図５】本発明の接続装置で用いる平面光導波路チップ
の一例の側面図である。

【図６】従来の光導波路−光ファイバ接続装置の一例を
示す斜視図である。

【図７】従来の平面光導波路チップの一例を示す平面図
である。

【図８】従来の平面光導波路チップの一例を示す正面図
である。

【図９】従来の平面光導波路チップの一例を示す側面図
である。

【符号の説明】

１ コア ２ 平面光導波路チップ ３ 平面導波路チップ固定台 ４Ａ，４Ｂ 光ファイバテープ（シングルモード） ４Ｃ 光ファイバテープ（マルチモード） ５Ａ，５Ｂ 個別軸調心機構 ６Ａ，６Ｂ 光ファイバ先端位置微調整台 ７Ａ，７Ｂ ｘ軸粗動ステージ ８Ａ，８Ｂ ｙ軸粗動ステージ ９Ａ，９Ｂ ｘ軸微動ステージ １０Ａ，１０Ｂ ｙ軸微動ステージ １１Ａ，１１Ｂ ｚ軸微動ステージ １２Ａ，１２Ｂ ｘｙ平面回転θステージ １３ 光ファイバ １４ ベース １５ 支持部材 １６ 昇降部材 １６ａ 水平腕部 １６ｂ 支持部 １６ｃ 傾斜面 １７ 圧電素子 １６ 光ファイバ支持部 １９ 光源 ２０ 光パワー測定装置 ２１ 平面光導波路チップ ２２ 平面光導波路チップのコア ２３ シリコン基板 ２４ アンダークラッド ２５ オーバークラッド ２６ 光ファイバ支持部 ２７ あて板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藪田 哲郎 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面導波路を固定する平面導波路固定台
   と、この平面導波路固定台の両側にあって前記平面導波
   路に光接続する光ファイバテープをそれぞれを支持しか
   つ該光ファイバテープの先端位置を微調整するファイバ
   先端位置微調整台と、このファイバ先端位置微調整台上
   に設置され前記光ファイバテープの各心線のコア中心を
   前記平面導波路固定台に固定される平面導波路のコア中
   心に位置合わせする個別軸調心装置と、前記ファイバ先
   端位置微調整台の一方に支持される光ファイバテープの
   後端に接続される光源と、前記ファイバ先端位置微調整
   台の他方に支持される光ファイバテープの後端に接続さ
   れる光パワー測定装置とを具備することを特徴とする光
   導波路−光ファイバ接続装置。