JPH0371684B2 - - Google Patents
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- JPH0371684B2 JPH0371684B2 JP58135079A JP13507983A JPH0371684B2 JP H0371684 B2 JPH0371684 B2 JP H0371684B2 JP 58135079 A JP58135079 A JP 58135079A JP 13507983 A JP13507983 A JP 13507983A JP H0371684 B2 JPH0371684 B2 JP H0371684B2
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- optical
- optical waveguide
- nfp
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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
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は光回路素子に関する。さらに詳しく述
べると、本発明は、例えば薄膜導波路のような光
導波路と光フアイバーを端面同志で結合させて、
光フアイバー内を伝送されてきた光を結合損失を
伴なわないで光導波路に入射結合させるための光
フアイバー結合器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to optical circuit elements. More specifically, the present invention combines an optical waveguide such as a thin film waveguide and an optical fiber with their end faces,
The present invention relates to an optical fiber coupler for coupling light transmitted through an optical fiber into an optical waveguide without coupling loss.
技術の背景
光通信の分野において、そこに用いるための各
種の光回路素子が研究され、開発されている。特
に、かかる素子を小型化しかつ量産するため、光
導電路技術が注目されている。このような光導波
路技術を用いた素子形態としての光導波路デバイ
スの1つに、今ここで問題とするところの光フア
イバー結合器がある。光フアイバー結合器は、周
知の通り、光導波路(光フアイバーも1種の光導
波路であるけれども、ここでは特に薄膜導波路の
それを指す)と、光フアイバーを結合するための
ものである。Background of the Technology In the field of optical communications, various optical circuit elements for use there are being researched and developed. In particular, photoconductive path technology is attracting attention in order to miniaturize and mass-produce such devices. One type of optical waveguide device that uses such optical waveguide technology is the optical fiber coupler that will be discussed here. As is well known, an optical fiber coupler is used to couple an optical waveguide (although an optical fiber is also a type of optical waveguide, here we specifically refer to a thin film waveguide) and an optical fiber.
従来技術と問題点
従来、光導波路と光フアイバーを結合するため
にいろいろな手法が用いられている。最も一般的
な方法は直接に接続する方法である。しかしなが
ら、この方法は、簡便であるというメリツトがあ
る反面、光の結合損失が約20〜30%にまで達する
という不都合を有する。なぜなら、光フアイバー
の端面に起する光の強度分布、いわゆる近視野像
(以下、NFPと記す)と光導波路の端面に励起す
る光のそれとは自ずと相異し、したがつて、光導
波路に入射し得ない光がでてくるからである。Prior Art and Problems Conventionally, various techniques have been used to couple optical waveguides and optical fibers. The most common method is to connect directly. However, although this method has the advantage of being simple, it has the disadvantage that the coupling loss of light reaches about 20 to 30%. This is because the intensity distribution of the light generated at the end face of the optical fiber, the so-called near-field pattern (hereinafter referred to as NFP), is naturally different from that of the light excited at the end face of the optical waveguide, and therefore, the intensity distribution of the light that is excited at the end face of the optical waveguide is different. This is because an impossible light will come out.
光導波路への光の入射を容易にするため、光導
波路と光フアイバーの中間に例えばロツドンズ,
グーデツド形ンズ等の光学系を組み込んで光出力
を集束させることも試みられた。しかしながら、
この方式は、系が複雑になるだけで、結合損失を
さほど解消することができない。それというも
の、先に説明した直接接続法と同様、いくら光を
絞り込んでNFPはそのまゝであり、光導波路の
それのように非対称となり得ないからである。光
フアイバーの端面を球状に加工し、その部分にレ
ンズ作用をもたせることも試みられているが、こ
の方式も、上記した従来の方法と同様、光導波路
のNFPと光フアイバーのそれとが整合し得ない
ので、期待し得るほどの結合損失の解消を達成す
ることができない。 In order to facilitate the incidence of light into the optical waveguide, for example, Roddons is placed between the optical waveguide and the optical fiber.
Attempts have also been made to incorporate optical systems such as Gooded lenses to focus the light output. however,
This method only complicates the system and does not significantly reduce coupling loss. This is because, like the direct connection method explained earlier, no matter how much light is narrowed down, the NFP remains as it is, and cannot become asymmetrical like an optical waveguide. Attempts have also been made to process the end face of the optical fiber into a spherical shape and give that part a lens effect, but this method, like the conventional method described above, does not allow for matching between the NFP of the optical waveguide and that of the optical fiber. Therefore, it is not possible to achieve the expected reduction in coupling loss.
いずれにしても、このように光の結合損失が大
であると、光導波路をここで使用することのメリ
ツト、すなわち、光回路素子を小型化し、マイク
ロ化し得るという意義を結果的に否定することと
なる。 In any case, if the optical coupling loss is large like this, the merit of using an optical waveguide here, that is, the significance of miniaturizing optical circuit elements and making them microscopic, will be negated as a result. becomes.
発明の目的
本発明の目的は、基板上に形成された光導波路
と光フアイバーを結合するためのものであつて、
両者のNFPが整合しているので光の結合損失が
殆んどないかもしくはたとえあつたとしても極く
僅かでありかつ系が複雑でないような改良された
光フアイバー結合器を提供することにある。Object of the invention The object of the invention is to couple an optical waveguide and an optical fiber formed on a substrate,
An object of the present invention is to provide an improved optical fiber coupler in which there is almost no coupling loss of light, or even if there is, it is very small because both NFPs are matched, and the system is not complicated. .
発明の構成
本発明者らは、上記目的を達成すべく研究した
結果、光フアイバーの先端部分を加工して、その
NFPを基板上に形成された光導波路のNFPに似
せるのが適当であることも見い出した。すなわ
ち、本発明による光フアイバー結合器では、その
光フアイバーのクラツド層がその端面部分を最大
にして斜め研摩されていることが特徴である。Structure of the Invention As a result of research to achieve the above object, the present inventors processed the tip of an optical fiber and
It has also been found that it is appropriate to make the NFP resemble the NFP of an optical waveguide formed on a substrate. That is, the optical fiber coupler according to the present invention is characterized in that the cladding layer of the optical fiber is obliquely polished to maximize the end face portion thereof.
光フアイバーのクラツド層を斜め研摩するに当
つて、その研摩の角度を数度以下、特に5゜以下と
するのが好ましい。但し、この研摩の角度は、例
えばクラツド層の膜厚や所望とするNFPなどの
いろいろなフアクターに依存して任意に変更可能
である。研摩作業は、常法に従つて、例えば光学
研摩によつて行なうことができる。 When obliquely polishing the cladding layer of an optical fiber, it is preferable that the polishing angle is several degrees or less, particularly 5 degrees or less. However, the angle of this polishing can be arbitrarily changed depending on various factors such as the thickness of the cladding layer and the desired NFP. The polishing operation can be carried out according to conventional methods, for example by optical polishing.
発明の実施例
次に、添付の図面を参照しながら本発明を説明
する。Embodiments of the invention The invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
光フアイバー中及びその端面における伝播光の
光強度分布(NFP)を第1図に示す。図中の1
は光フアイバーの中心部を構成するコアであり、
この周囲をクラツド層2が包囲する。図から、光
フアイバーのNFPxは対称なガウス分布で近似で
きるということが理解されるであろう。 Figure 1 shows the optical intensity distribution (NFP) of propagating light in an optical fiber and at its end face. 1 in the diagram
is the core that makes up the center of the optical fiber,
A cladding layer 2 surrounds this. It will be understood from the figure that the NFPx of the optical fiber can be approximated by a symmetric Gaussian distribution.
これに対して、LiNbO3光導波路のような拡散
タイプの光導波路のNFPは第2図に示す通りで
ある。図中の3はNiNbO3基板であり、これにTi
光導波路4が埋め込まれている。光導波路4の
NFPyは、図示の通り、非対称である。特に、こ
の図から、光導波路4の空気側のΔnは急激にO
に収束していることが判るであろう。したがつ
て、この導波路に第1図の光フアイバーを結合さ
せた場合、両者のNFPが本質的に異なるので、
約20〜20%の結合損失を甘受しなければならな
い。 On the other hand, the NFP of a diffusion type optical waveguide such as a LiNbO 3 optical waveguide is as shown in FIG. 3 in the figure is a NiNbO 3 substrate, and Ti
An optical waveguide 4 is embedded. of optical waveguide 4
NFPy is asymmetric, as shown. In particular, from this figure, Δn on the air side of the optical waveguide 4 suddenly becomes O
It can be seen that it converges to . Therefore, when the optical fiber shown in Figure 1 is coupled to this waveguide, the NFP of the two is essentially different, so
A binding loss of approximately 20-20% must be accepted.
従来、光導波路への光の入射効率を高めるた
め、光導波路と光フアイバーの中間にロツドンズ
5(第3図)を介在させたり、あるいは光フアイ
バーの先端を加工して先球6(第4図)を有する
光フアイバーを使用したりしている。但し、この
ような改良を施したところで、直接密着させる場
合に比較して大幅な改良は望めない。 Conventionally, in order to increase the incidence efficiency of light into the optical waveguide, a rod 5 (Fig. 3) was interposed between the optical waveguide and the optical fiber, or the tip of the optical fiber was processed to form a tip 6 (Fig. 4). ) is used. However, even with such improvements, no significant improvement can be expected compared to the case of direct contact.
本発明では、第5図に示されるように光フアイ
バーのクラツド層2を斜め研摩して光フアイバー
のNFPを光導波路のNFPに整合させることを提
案する。図中のSは研摩面である。 The present invention proposes obliquely polishing the cladding layer 2 of the optical fiber to align the NFP of the optical fiber with the NFP of the optical waveguide, as shown in FIG. S in the figure is a polished surface.
実際、光フアイバーのクラツド層2をその端面
部分の切断面積が最大になるように研摩角θで斜
め研摩すると、第6図に示されるようなNFPが
得られる。この図から、線分D−Dにおける
NFPdは、その部分のクラツド層が少しも斜め研
摩されていないので、第1図の場合と同じく対称
であること、そして、斜め研摩の度合が増加する
につれて、すなわち、線分C−C,線分B−B,
線分A−Aと変化するにつれて、徐々に非対称の
度合が増加することが判る(図中のc,b,a)。
本発明によれば、斜め研摩の完了後、端面での
NFPを測定しながら、結合しようとする光導波
路のNFPに整合するNFPを示す任意の個所にお
いて光フアイバーを光軸に垂直に切断することが
できる。 In fact, when the cladding layer 2 of the optical fiber is obliquely polished at a polishing angle θ so that the cutting area of the end face portion thereof is maximized, an NFP as shown in FIG. 6 is obtained. From this figure, in line segment D-D,
The NFPd is symmetrical as in Figure 1 because the cladding layer in that part is not obliquely polished at all, and as the degree of oblique polishing increases, i.e., line segment C-C, line Minute B-B,
It can be seen that as the line segment changes from A to A, the degree of asymmetry gradually increases (c, b, a in the figure).
According to the present invention, after completion of diagonal polishing,
While measuring the NFP, the optical fiber can be cut perpendicular to the optical axis at any location that exhibits an NFP that matches the NFP of the optical waveguide to be coupled.
切断後の光フアイバーを光導波路に結合すると
第7図に示すようになる。図示のような光フアイ
バー結合器では、結合損失をほぼゼロにするかあ
るいは、少なくとも、かなりゼロに近いところま
で抑えることができる。 When the cut optical fiber is coupled to an optical waveguide, it becomes as shown in FIG. In a fiber optic coupler such as that shown, coupling losses can be reduced to nearly zero, or at least very close to zero.
発明の効果
本発明によれば、系を複雑にしなくても、容易
に、光導波路と光フアイバーの良好な結合を達成
することができる。。さらに、本発明によれば、
光フアイバーの斜め研摩を数度以下に抑えるの
で、モード変換のロスを小さくすることができ
る。Effects of the Invention According to the present invention, good coupling between an optical waveguide and an optical fiber can be easily achieved without complicating the system. . Furthermore, according to the present invention,
Since the oblique polishing of the optical fiber is suppressed to a few degrees or less, mode conversion loss can be reduced.
第1図は光フアイバーのNFPを示した略示図、
第2図は光導波路のNFPを示した略示図、第3
図及び第4図は、それぞれ、従来の光フアイバー
結合器の例を示した略示図、第5図は本発明によ
る光フアイバーの斜め研摩を示した斜視図、第6
図は第5図の光フアイバーのNFPを示した略示
図、そして第7図は本発明の光フアイバー結合器
の一例を示した略示図である。
図中、1はコア、2はクラツド層、3は基板、
そして4は光導波路である。
Figure 1 is a schematic diagram showing an optical fiber NFP.
Figure 2 is a schematic diagram showing NFP of optical waveguide, Figure 3
4 and 4 are respectively schematic diagrams showing an example of a conventional optical fiber coupler, FIG. 5 is a perspective view showing oblique polishing of an optical fiber according to the present invention, and FIG.
The figure is a schematic diagram showing the NFP of the optical fiber of FIG. 5, and FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the optical fiber coupler of the present invention. In the figure, 1 is the core, 2 is the cladding layer, 3 is the substrate,
And 4 is an optical waveguide.
Claims (1)
を結合するための光フアイバー結合器であつて、
前記フアイバーのクラツド層がその端面部分を最
大にして斜め研摩されていることを特徴とする光
フアイバー結合器。 2 前記斜め研摩の角度が5゜以下である、特許請
求の範囲第1項に記載の光フアイバー結合器。[Claims] 1. An optical fiber coupler for coupling an optical waveguide formed on a substrate and an optical fiber, comprising:
An optical fiber coupler characterized in that the cladding layer of the fiber is obliquely polished to maximize the end face portion thereof. 2. The optical fiber coupler according to claim 1, wherein the angle of the diagonal polishing is 5 degrees or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13507983A JPS6026908A (en) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | Optical fiber coupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13507983A JPS6026908A (en) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | Optical fiber coupler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6026908A JPS6026908A (en) | 1985-02-09 |
| JPH0371684B2 true JPH0371684B2 (en) | 1991-11-14 |
Family
ID=15143343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13507983A Granted JPS6026908A (en) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | Optical fiber coupler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6026908A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0652451B1 (en) * | 1993-11-08 | 2001-08-08 | Corning Incorporated | Planar optical waveguides with low back reflection pigtailing |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100409A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-22 | Toshiba Corp | Optical coupler |
| JPS58196521A (en) * | 1982-05-12 | 1983-11-16 | Nec Corp | Optical coupling circuit |
-
1983
- 1983-07-26 JP JP13507983A patent/JPS6026908A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6026908A (en) | 1985-02-09 |
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