JP2017021360A - Conversion element - Google Patents

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笹岡　英資
Hideyori Sasaoka
英資 笹岡
佐々木　隆
Takashi Sasaki
隆 佐々木
井上　享
Susumu Inoue
享 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conversion element capable of suppressing the characteristic deterioration of a multicore optical fiber when the multicore optical fiber and an optical element are optically coupled to each other.SOLUTION: A conversion element 10 is made of glass and includes, in a common cladding, a plurality of cores that extend between a first end and a second end and individually propagate light. Arrangement or intervals of the plurality of cores are different to each other in each of the first end and the second end. A bent part is included that has no surface distortion resulting from bending and in which the plurality of cores are bent. Light incident and emitting directions in the individual first and second ends are different to each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、変換素子に関するものである。   The present invention relates to a conversion element.

特許文献１に記載された発明のコア配列変換器は、共通のクラッド内に複数のコアを有するマルチコア光ファイバと、複数の光入出射点を有する光学素子との間に設けられ、マルチコア光ファイバのコアと光学素子の光入出射点とを光学的に結合するものである。   The core array converter according to the invention described in Patent Document 1 is provided between a multi-core optical fiber having a plurality of cores in a common cladding and an optical element having a plurality of light incident / exit points. The optical core is optically coupled to the light incident / exit point of the optical element.

また、非特許文献１には、ＣＭＯＳプロセスにより作製された平面型光導波路と光ファイバとを互いに光結合させる手段としてグレーティングカプラを用い、平面型光導波路の面方向に対して概ね垂直な方向に光軸を有する光ファイバに光を結合させる方法が記載されている。   In Non-Patent Document 1, a grating coupler is used as a means for optically coupling a planar optical waveguide and an optical fiber manufactured by a CMOS process, and in a direction substantially perpendicular to the plane direction of the planar optical waveguide. A method for coupling light into an optical fiber having an optical axis is described.

特開２０１１−１８０１３号公報JP 2011-18013 A

Attila Mekis, et al, “AGrating-Coupler-Enabled CMOS Photonics Platform,” IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, Vol.17, No.3,pp.597-608 (2011).Attila Mekis, et al, “AGrating-Coupler-Enabled CMOS Photonics Platform,” IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, Vol.17, No.3, pp.597-608 (2011).

非特許文献１に記載された方法により平面型光導波路とマルチコア光ファイバとを互いに光結合させようとする場合であって、マルチコア光ファイバの取り出し方向が平面型光導波路の面方向に平行であるときには、マルチコア光ファイバの端部近傍部分に対して取り出し部分を約９０度だけ屈曲させる必要がある。平面型光導波路の面方向に対して垂直な方向に充分な大きさの空間がない場合には、マルチコア光ファイバの９０度の屈曲を小径とする必要がある。このような場合、マルチコア光ファイバの曲げ損失の増加、小径曲げによるコア間クロストークの増大、および、曲げ歪によるファイバ破断確率の増加等を招く可能性がある。   In the case where the planar optical waveguide and the multi-core optical fiber are optically coupled to each other by the method described in Non-Patent Document 1, the take-out direction of the multi-core optical fiber is parallel to the plane direction of the planar optical waveguide Sometimes, it is necessary to bend the extracted portion by about 90 degrees with respect to the vicinity of the end portion of the multi-core optical fiber. If there is not a sufficiently large space in a direction perpendicular to the plane direction of the planar optical waveguide, it is necessary to make the 90-degree bend of the multi-core optical fiber a small diameter. In such a case, there is a possibility that an increase in bending loss of the multi-core optical fiber, an increase in crosstalk between cores due to small-diameter bending, an increase in fiber breakage probability due to bending strain, and the like.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、マルチコア光ファイバと光学素子とを互いに光学的に結合する際に該マルチコア光ファイバの特性劣化を抑制することができる変換素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a conversion element that can suppress deterioration of characteristics of a multicore optical fiber when the multicore optical fiber and the optical element are optically coupled to each other. The purpose is to provide.

本発明の変換素子は、第１端と第２端との間に延在し各々光を伝搬させる複数のコアを共通のクラッド内に有するガラスの変換素子であって、前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの配列または間隔が互いに異なり、曲げに起因する表面歪が無く前記複数のコアが屈曲した屈曲部を有し、前記第１端および前記第２端それぞれにおける光入出射方向が互いに異なることを特徴とする。   The conversion element of the present invention is a glass conversion element having a plurality of cores extending between a first end and a second end, each of which propagates light, in a common cladding, wherein the first end and the first end The arrangement or interval of the plurality of cores at each of the second ends is different from each other, has a bent portion in which the plurality of cores are bent without surface distortion caused by bending, and light at each of the first end and the second end Incoming and outgoing directions are different from each other.

本発明の変換素子は、マルチコア光ファイバと光学素子とを互いに光学的に結合する際に、該マルチコア光ファイバの特性劣化を抑制することができる。   The conversion element of the present invention can suppress deterioration of characteristics of the multicore optical fiber when the multicore optical fiber and the optical element are optically coupled to each other.

第１実施形態の変換素子１０の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conversion element 10 of 1st Embodiment. 第２実施形態の変換素子２０の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conversion element 20 of 2nd Embodiment. 第３実施形態の変換素子３０の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conversion element 30 of 3rd Embodiment. 第４実施形態の変換素子４０の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conversion element 40 of 4th Embodiment.

本発明の変換素子は、第１端と第２端との間に延在し各々光を伝搬させる複数のコアを共通のクラッド内に有するガラスの変換素子であって、前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの配列または間隔が互いに異なり、曲げに起因する表面歪が無く前記複数のコアが屈曲した屈曲部を有し、前記第１端および前記第２端それぞれにおける光入出射方向が互いに異なることを特徴とする。   The conversion element of the present invention is a glass conversion element having a plurality of cores extending between a first end and a second end, each of which propagates light, in a common cladding, wherein the first end and the first end The arrangement or interval of the plurality of cores at each of the second ends is different from each other, has a bent portion in which the plurality of cores are bent without surface distortion caused by bending, and light at each of the first end and the second end Incoming and outgoing directions are different from each other.

本発明の変換素子は、前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの配列が互いに相似であり、前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの間隔が互いに異なるのが好適である。前記第１端と前記第２端との間で前記複数のコアの間隔が段階的に変化していてもよいし、前記第１端と前記第２端との間で前記複数のコアの間隔が連続的に変化していてもよい。   In the conversion element of the present invention, the arrangement of the plurality of cores at each of the first end and the second end is similar to each other, and the interval between the plurality of cores at each of the first end and the second end is different from each other. Is preferred. The intervals between the plurality of cores may change stepwise between the first end and the second end, and the intervals between the plurality of cores between the first end and the second end. May change continuously.

或いは、本発明の変換素子は、第１端と第２端との間に延在し各々光を伝搬させる複数のコアを共通のクラッド内に有するガラスの変換素子であって、前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの間隔が互いに異なり、曲げに起因する表面歪が無く前記複数のコアが屈曲した屈曲部を有し、前記第１端と前記第２端との間で前記複数のコアの間隔が段階的に変化していることを特徴とする。   Alternatively, the conversion element of the present invention is a glass conversion element having a plurality of cores that extend between the first end and the second end and that each propagates light in a common cladding, and the first end And the intervals between the plurality of cores at each of the second ends are different from each other, there is no surface distortion caused by bending, and there are bent portions where the plurality of cores are bent, between the first end and the second end. The interval between the plurality of cores is changed stepwise.

前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの２次元配列パターンが互いに異なるのが好適である。また、前記複数のコアが個々に細径光ファイバで構成されているのも好適である。前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの径または屈折率が互いに異なるのが好適である。前記第１端または前記第２端において前記複数のコアのドーパントが熱拡散されてコア径または屈折率が変化しているのも好適である。   It is preferable that the two-dimensional array patterns of the plurality of cores at the first end and the second end are different from each other. In addition, it is also preferable that the plurality of cores are individually constituted by small-diameter optical fibers. It is preferable that the diameters or refractive indexes of the plurality of cores at the first end and the second end are different from each other. It is also preferable that the core diameter or the refractive index is changed by thermally diffusing the dopants of the plurality of cores at the first end or the second end.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The present invention is not limited to these exemplifications, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

（第１実施形態）   (First embodiment)

図１は、第１実施形態の変換素子１０の構成を示す図である。同図（ａ）に示されるように、変換素子１０は、マルチコア光ファイバ８０と平面型光導波路９０とを互いに光学的に結合するものであって、マルチコア光ファイバ側変換素子１１および平面型光導波路側変換素子１２を含む。平面型光導波路９０，平面型光導波路側変換素子１２，マルチコア光ファイバ側変換素子１１およびマルチコア光ファイバ８０の順に光学的に接続されている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a conversion element 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 5A, the conversion element 10 optically couples the multi-core optical fiber 80 and the planar optical waveguide 90 to each other, and includes the multi-core optical fiber side conversion element 11 and the planar light guide. A waveguide side conversion element 12 is included. The planar optical waveguide 90, the planar optical waveguide side conversion element 12, the multicore optical fiber side conversion element 11, and the multicore optical fiber 80 are optically connected in this order.

同図（ｂ）は、平面型光導波路９０の光入出射位置（すなわち、グレーティングカプラが設けられている位置）を丸印で示す。平面型光導波路９０の４つのグレーティングカプラは、一辺の長さが５０μｍである正方形の各頂点に設けられている。同図（ｃ）は、平面型光導波路側変換素子１２の断面におけるコアの位置を丸印で示す。平面型光導波路側変換素子１２の４つのコアは、一辺の長さが４８μｍである正方形の各頂点に設けられている。   FIG. 5B shows the light incident / exit position (that is, the position where the grating coupler is provided) of the planar optical waveguide 90 by circles. The four grating couplers of the planar optical waveguide 90 are provided at each vertex of a square whose side is 50 μm in length. FIG. 3C shows the position of the core in the cross section of the planar optical waveguide side conversion element 12 by a circle. The four cores of the planar optical waveguide side conversion element 12 are provided at each vertex of a square whose side is 48 μm in length.

同図（ｄ）は、マルチコア光ファイバ側変換素子１１の断面におけるコアの位置を丸印で示す。マルチコア光ファイバ側変換素子１１の４つのコアは、一辺の長さが４６μｍである正方形の各頂点に設けられている。同図（ｅ）は、マルチコア光ファイバ８０の断面におけるコアの位置を丸印で示す。マルチコア光ファイバ８０の４つのコアは、一辺の長さが４４μｍである正方形の各頂点に設けられている。   FIG. 4D shows the position of the core in the cross section of the multi-core optical fiber side conversion element 11 with a circle. The four cores of the multi-core optical fiber side conversion element 11 are provided at each vertex of a square having a side length of 46 μm. FIG. 5E shows the positions of the cores in the cross section of the multi-core optical fiber 80 by circles. The four cores of the multi-core optical fiber 80 are provided at each vertex of a square having a side length of 44 μm.

平面型光導波路９０の各グレーティングカプラと平面型光導波路側変換素子１２の各コアとは１対１に対応している。平面型光導波路側変換素子１２の各コアとマルチコア光ファイバ側変換素子１１の各コアとは１対１に対応している。また、マルチコア光ファイバ側変換素子１１の各コアとマルチコア光ファイバ８０の各コアとは１対１に対応している。   Each grating coupler of the planar optical waveguide 90 and each core of the planar optical waveguide side conversion element 12 have a one-to-one correspondence. Each core of the planar optical waveguide side conversion element 12 and each core of the multi-core optical fiber side conversion element 11 correspond one-to-one. Further, each core of the multi-core optical fiber side conversion element 11 and each core of the multi-core optical fiber 80 correspond one-to-one.

したがって、平面型光導波路９０の何れかのグレーティングカプラから光が出力されると、その光は、平面型光導波路側変換素子１２のコアおよびマルチコア光ファイバ側変換素子１１のコアを伝搬して、マルチコア光ファイバ８０の何れかのコアに入力される。逆に、マルチコア光ファイバ８０の何れかのコアから光が出力されると、その光は、マルチコア光ファイバ側変換素子１１のコアおよび平面型光導波路側変換素子１２のコアを伝搬して、平面型光導波路９０の何れかのグレーティングカプラに入力される。   Therefore, when light is output from any grating coupler of the planar optical waveguide 90, the light propagates through the core of the planar optical waveguide side conversion element 12 and the core of the multicore optical fiber side conversion element 11, Input to any core of the multi-core optical fiber 80. Conversely, when light is output from any of the cores of the multi-core optical fiber 80, the light propagates through the core of the multi-core optical fiber side conversion element 11 and the core of the planar optical waveguide side conversion element 12 to generate a plane. It is input to any grating coupler of the type optical waveguide 90.

マルチコア光ファイバ側変換素子１１および平面型光導波路側変換素子１２それぞれは、曲げが加えられた状態で固定されている。これにより、平面型光導波路９０は、平面型光導波路９０の面方向に対して概ね垂直な方向に光を入出射するのに対して、マルチコア光ファイバ８０は、平面型光導波路９０の面方向に対して平行な方向に光を入出射することができる。   Each of the multi-core optical fiber side conversion element 11 and the planar optical waveguide side conversion element 12 is fixed in a bent state. As a result, the planar optical waveguide 90 emits and emits light in a direction substantially perpendicular to the planar direction of the planar optical waveguide 90, whereas the multi-core optical fiber 80 is coupled to the planar direction of the planar optical waveguide 90. The light can enter and exit in a direction parallel to.

平面型光導波路９０のグレーティングカプラ間隔（５０μｍ）とマルチコア光ファイバ８０のコア間隔（４４μｍ）とが大きく異なるため、平面型光導波路９０とマルチコア光ファイバ８０とが直接に光学的に接続されると、当該結合部での損失が大きい。しかし、本実施形態では、平面型光導波路９０とマルチコア光ファイバ８０とが変換素子１０を介して光学的に接続され、コア間隔が段階的に変化していることから、各結合部での損失が低減され得る。変換素子における複数のコア径は、結合損失の観点から適宜好ましい径に設定されれば良く、本実施形態の場合では、１０μｍとしている。また、変換素子１０は曲げが加えられた状態で固定されているので、マルチコア光ファイバ８０に小径曲げを加えることなく、マルチコア光ファイバ８０を平面型光導波路９０の面に平行な方向に取り出すことが可能となる。   Since the grating coupler interval (50 μm) of the planar optical waveguide 90 and the core interval (44 μm) of the multi-core optical fiber 80 are greatly different, the planar optical waveguide 90 and the multi-core optical fiber 80 are directly optically connected. The loss at the joint is large. However, in this embodiment, since the planar optical waveguide 90 and the multi-core optical fiber 80 are optically connected via the conversion element 10 and the core interval changes stepwise, the loss at each coupling portion Can be reduced. The plurality of core diameters in the conversion element may be set appropriately to a preferable diameter from the viewpoint of coupling loss. In the present embodiment, the diameter is set to 10 μm. Further, since the conversion element 10 is fixed in a bent state, the multi-core optical fiber 80 is taken out in a direction parallel to the plane of the planar optical waveguide 90 without bending the multi-core optical fiber 80 with a small diameter. Is possible.

なお、マルチコア光ファイバ側変換素子１１および平面型光導波路側変換素子１２それぞれにおいて、各コアの周囲にトレンチ部や空孔部を付与する等の手段により、曲げ損失や曲げによるコア間クロストーク劣化を低減することも可能となる。また、マルチコア光ファイバ側変換素子１１および平面型光導波路側変換素子１２それぞれのクラッド径は必ずしもマルチコア光ファイバ８０のクラッド径と一致させる必要はなく、マルチコア光ファイバ側変換素子１１および平面型光導波路側変換素子１２それぞれのクラッド径をマルチコア光ファイバ８０のクラッド径より小さくすることにより、マルチコア光ファイバ側変換素子１１および平面型光導波路側変換素子１２それぞれにおいて、曲げによるクラッド表面での歪を低減させて、曲げ印加時の歪による光ファイバ破断の可能性を低減させることも可能である。   Note that in each of the multi-core optical fiber side conversion element 11 and the planar optical waveguide side conversion element 12, bending loss or inter-core crosstalk degradation due to bending by means such as providing a trench part or a hole part around each core. Can also be reduced. Further, the clad diameters of the multi-core optical fiber side conversion element 11 and the planar optical waveguide side conversion element 12 do not necessarily need to coincide with the clad diameter of the multi-core optical fiber 80, and the multi-core optical fiber side conversion element 11 and the planar optical waveguide By making the clad diameter of each of the side conversion elements 12 smaller than the clad diameter of the multicore optical fiber 80, in the multicore optical fiber side conversion element 11 and the planar optical waveguide side conversion element 12, the strain on the clad surface due to bending is reduced. It is also possible to reduce the possibility of optical fiber breakage due to strain during bending application.

（第２実施形態）   (Second Embodiment)

図２は、第２実施形態の変換素子２０の構成を示す図である。変換素子２０は、以下のようにして作製される。同図（ａ）に示されるように、４つのコアを有するマルチコア光ファイバ２１の長手方向の一部範囲において被覆層を除去してガラス２２を露出する。同図（ｂ）に示されるように、マイクロバーナや電気ヒータ等の熱源を用いて、露出したガラス２２を加熱し軟化させて上でテーパ状に延伸する。同図（ｃ）に示されるように、加熱によりガラス２２のテーパ部分を軟化させたままの状態で、ガラス２２のテーパ部分の細径部に約９０度の曲げを加える。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the conversion element 20 according to the second embodiment. The conversion element 20 is manufactured as follows. As shown in FIG. 5A, the glass layer 22 is exposed by removing the coating layer in a partial range in the longitudinal direction of the multi-core optical fiber 21 having four cores. As shown in FIG. 2B, the exposed glass 22 is heated and softened by using a heat source such as a micro burner or an electric heater, and then stretched in a tapered shape. As shown in FIG. 2C, bending of the thin diameter portion of the tapered portion of the glass 22 by about 90 degrees is performed while the tapered portion of the glass 22 is softened by heating.

そして、同図（ｄ）に示されるように、曲げを加えたテーパ部分を切り出し、これを樹脂等によりモールドした上で端面に研磨加工を行う。以上のようにして変換素子２０を作製することができる。この作製された変換素子２０は、片端のコア間隔がマルチコア光ファイバ８０のコア間隔と整合し、他端のコア間隔が平面型光導波路９０のグレーティングカプラ間隔と整合し、かつ、約９０度の曲げを有する。   Then, as shown in FIG. 4D, the bent taper portion is cut out, molded with resin or the like, and then polished on the end face. The conversion element 20 can be manufactured as described above. In the manufactured conversion element 20, the core interval at one end matches the core interval of the multi-core optical fiber 80, the core interval at the other end matches the grating coupler interval of the planar optical waveguide 90, and about 90 degrees. Has a bend.

この変換素子２０は、テーパ状に延伸されて作製されることで、片端から他端にかけてコア間隔が連続的に変化しているので、コア間隔が異なるマルチコア光ファイバ８０と平面型光導波路９０とを低損失で結合させることが可能となる。さらに、この変換素子２０は、軟化した状態でテーパ部に曲げが加えられ、曲げが加わった状態で硬化しているので、曲げに起因する表面歪を実質的に無くすことも可能となる。   Since the conversion element 20 is produced by extending in a taper shape, the core interval continuously changes from one end to the other end. Therefore, the multicore optical fiber 80 and the planar optical waveguide 90 having different core intervals Can be coupled with low loss. Furthermore, since this conversion element 20 is bent in the tapered portion in a softened state and hardened in a state in which the bending is applied, it is possible to substantially eliminate surface distortion caused by the bending.

なお、マルチコア光ファイバ２１において、各コアの周囲にトレンチ部や空孔部を付与する等の手段により、曲げ損失や曲げによるコア間クロストーク劣化を低減することも可能となる。また、マルチコア光ファイバ２１において曲げを加えた部分では、テーパ状に延伸されて細径となっているので、万一曲げ歪が発生した場合でも、表面に生じる歪は延伸されていない部分に対して相対的に小さくなるので、曲げに起因する光ファイバの破断確率を低減させる上でも有効である。   In the multi-core optical fiber 21, it is also possible to reduce bending loss and inter-core crosstalk degradation due to bending by means such as providing a trench or a hole around each core. Moreover, in the part which added the bending in the multi-core optical fiber 21, since it is extended | stretched in taper shape and becomes a small diameter, even when a bending distortion should occur, the distortion produced on the surface is with respect to the part which is not extended | stretched. Therefore, it is also effective in reducing the probability of optical fiber breakage caused by bending.

（第３実施形態）   (Third embodiment)

図３は、第３実施形態の変換素子３０の構成を示す図である。変換素子３０は、マルチコア光ファイバ８０と平面型光導波路９０とを互いに光学的に結合するものであって、８本の細径光ファイバ３１およびチューブ３２を含む。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the conversion element 30 according to the third embodiment. The conversion element 30 optically couples the multi-core optical fiber 80 and the planar optical waveguide 90 to each other, and includes eight small-diameter optical fibers 31 and tubes 32.

平面型光導波路９０のグレーティングカプラと光学的に結合される変換素子３０の片端では、変換素子３０の８つのコア（すなわち、８本の細径光ファイバ３１）は、平面型光導波路９０の８つのグレーティングカプラの配置に合わせて、２行４列に二次元配列されて固定されている。マルチコア光ファイバ８０のコアと光学的に結合される変換素子３０の他端では、変換素子３０の８つのコア（すなわち、８本の細径光ファイバ３１）は、マルチコア光ファイバ８０の８つのコアの配置に合わせて、同一円周上に等間隔で配置されて固定されている。変換素子３０において、８本の細径光ファイバ３１はチューブ３２内に収納されている。変換素子３０の両端では８本の細径光ファイバ３１はチューブ３２とともに固定されている。   At one end of the conversion element 30 that is optically coupled to the grating coupler of the planar optical waveguide 90, the eight cores of the conversion element 30 (that is, the eight small-diameter optical fibers 31) are 8 of the planar optical waveguide 90. According to the arrangement of the two grating couplers, they are two-dimensionally arranged in two rows and four columns and fixed. At the other end of the conversion element 30 that is optically coupled to the core of the multi-core optical fiber 80, the eight cores of the conversion element 30 (that is, the eight small-diameter optical fibers 31) are the eight cores of the multi-core optical fiber 80. Are arranged at equal intervals on the same circumference and fixed. In the conversion element 30, eight small-diameter optical fibers 31 are housed in a tube 32. Eight small-diameter optical fibers 31 are fixed together with the tubes 32 at both ends of the conversion element 30.

この変換素子３０は、片端が平面型光導波路９０のグレーティングカップラ配列とコア配列が一致し、他端がマルチコア光ファイバ８０とコア配列が一致しているので、平面型光導波路９０とマルチコア光ファイバ８０とを低損失で結合させることが可能となる。さらに、図３に示したように変換素子３０に曲げを加えた状態においても、曲げられるのは細径光ファイバ３１であるので、光ファイバ３１表面に発生する歪は通常径の光ファイバの場合と比較して相対的に小さくなり、曲げに起因する光ファイバ３１の破断確率を低減させる上でも有効である。なお、各細径光ファイバ３１において、コアの周囲にトレンチ部や空孔部を付与する等の手段により、この光ファイバ３１の曲げ損失を低減することも可能となる。   Since the conversion element 30 has one end aligned with the core array of the grating coupler array of the planar optical waveguide 90 and the other end aligned with the core array of the multicore optical fiber 80, the planar optical waveguide 90 and the multicore optical fiber are aligned. 80 can be coupled with low loss. Further, even when the conversion element 30 is bent as shown in FIG. 3, since the thin optical fiber 31 is bent, the distortion generated on the surface of the optical fiber 31 is the case of the normal diameter optical fiber. And is also effective in reducing the probability of breakage of the optical fiber 31 caused by bending. In each of the small-diameter optical fibers 31, it is possible to reduce the bending loss of the optical fiber 31 by means such as providing a trench or a hole around the core.

（第４実施形態）   (Fourth embodiment)

図４は、第４実施形態の変換素子４０の構成を示す図である。変換素子４０は、マルチコア光ファイバ８０と平面型光導波路９０とを互いに光学的に結合するものであって、８本の細径光ファイバ４１およびチューブ４２を含む。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the conversion element 40 according to the fourth embodiment. The conversion element 40 optically couples the multi-core optical fiber 80 and the planar optical waveguide 90 to each other, and includes eight small-diameter optical fibers 41 and tubes 42.

平面型光導波路９０のグレーティングカプラと光学的に結合される変換素子４０の片端では、変換素子４０の８つのコア（すなわち、８本の細径光ファイバ４１）は、平面型光導波路９０の８つのグレーティングカプラの配置に合わせて、２行４列に二次元配列されて固定されている。マルチコア光ファイバ８０のコアと光学的に結合される変換素子４０の他端では、変換素子４０の８つのコア（すなわち、８本の細径光ファイバ４１）は、マルチコア光ファイバ８０の８つのコアの配置に合わせて、同一円周上に等間隔で配置されて固定されている。変換素子４０において、８本の細径光ファイバ４１はチューブ４２内に収納されている。変換素子４０の両端では８本の細径光ファイバ４１はチューブ４２とともに固定されている。   At one end of the conversion element 40 that is optically coupled to the grating coupler of the planar optical waveguide 90, the eight cores of the conversion element 40 (that is, the eight small-diameter optical fibers 41) are 8 of the planar optical waveguide 90. According to the arrangement of the two grating couplers, they are two-dimensionally arranged in two rows and four columns and fixed. At the other end of the conversion element 40 that is optically coupled to the core of the multi-core optical fiber 80, the eight cores of the conversion element 40 (that is, the eight small-diameter optical fibers 41) are the eight cores of the multi-core optical fiber 80. Are arranged at equal intervals on the same circumference and fixed. In the conversion element 40, eight small-diameter optical fibers 41 are accommodated in a tube 42. Eight thin optical fibers 41 are fixed together with the tubes 42 at both ends of the conversion element 40.

本実施形態では、平面型光導波路９０のグレーティングカプラと光学的に結合される変換素子４０の片端において、８本の細径光ファイバ４１それぞれは、マイクロバーナや電気ヒータ等の熱源により一定時間加熱されてコアの添加物が熱拡散されることで、コア直径が拡大され、コア部分のピーク屈折率が低減されている。或いは、８本の細径光ファイバ４１それぞれは、コア部分に引っ張り応力を残留させる条件で線引が行われ、マルチコア光ファイバ８９と光学的に結合される変換素子４０の他端において、マイクロバーナや電気ヒータ等の熱源により一定時間加熱されてコア部分の残留応力が低減されることで、コア部分のピーク屈折率が増大されている。   In the present embodiment, at one end of the conversion element 40 optically coupled to the grating coupler of the planar optical waveguide 90, each of the eight small-diameter optical fibers 41 is heated for a certain time by a heat source such as a micro burner or an electric heater. Then, the core additive is thermally diffused, so that the core diameter is enlarged and the peak refractive index of the core portion is reduced. Alternatively, each of the eight small-diameter optical fibers 41 is drawn under the condition that the tensile stress remains in the core portion, and the micro burner is provided at the other end of the conversion element 40 optically coupled to the multi-core optical fiber 89. The peak refractive index of the core portion is increased by reducing the residual stress in the core portion by being heated for a certain period of time by a heat source such as an electric heater.

この変換素子４０は、片端が平面型光導波路９０のグレーティングカップラ配列とコア配列が一致し、他端がマルチコア光ファイバ８０とコア配列が一致しているので、平面型光導波路９０とマルチコア光ファイバ８０とを低損失で結合させることが可能となる。また、平面型光導波路９０のグレーティングカップラとマルチコア光ファイバ８０のコアとの間でスポット径や光の広がり角が互いに異なる場合でも、それぞれに対応する変換素子の端部でのスポット径や広がり角を整合させることも可能となる。さらに、図４に示したように変換素子４０に曲げを加えた状態においても、曲げられるのは細径光ファイバ４１であるので、光ファイバ４１表面に発生する歪は通常径の光ファイバの場合と比較して相対的に小さくなり、曲げに起因する光ファイバ４１の破断確率を低減させる上でも有効である。なお、各細径光ファイバ４１において、コアの周囲にトレンチ部や空孔部を付与する等の手段により、この光ファイバ４１の曲げ損失を低減することも可能となる。   Since this conversion element 40 has one end aligned with the grating array of the planar optical waveguide 90 and the core array, and the other end aligned with the multi-core optical fiber 80 and the core array, the planar optical waveguide 90 and the multi-core optical fiber are aligned. 80 can be coupled with low loss. Further, even when the spot diameter and the light divergence angle are different between the grating coupler of the planar optical waveguide 90 and the core of the multi-core optical fiber 80, the spot diameter and divergence angle at the end of the corresponding conversion element are different. Can also be matched. Further, even when the conversion element 40 is bent as shown in FIG. 4, since the thin optical fiber 41 is bent, the distortion generated on the surface of the optical fiber 41 is the case of an optical fiber having a normal diameter. And is also effective in reducing the probability of breakage of the optical fiber 41 caused by bending. In each small-diameter optical fiber 41, it is possible to reduce the bending loss of the optical fiber 41 by means such as providing a trench part or a hole part around the core.

（変形例）   (Modification)

上記の第１〜第４の各実施形態においては変換素子に約９０度の曲げが付与されていたが、変換素子の使い方としては、グレーティングカップラ等の手段により平面型光導波路の平面に略垂直方向以外の方向に光を結合する場合も考えられる。一例として、平面型光導波路の端部において光を結合する場合も考えられ、この場合には、曲げを付与しない変換素子を使用することも考えられる。この場合、変換素子の１端または他端において、複数のコアのドーパントが熱拡散されてコア径または屈折率が変化する構成が考えられる。これにより、変換素子の入力端及び出力端で、モードフィールド径の調整を行うことができる。前記実施形態では各コアがシングルモード動作することを前提として記載しているが、本発明はマルチモード動作をするコアに適用することも可能である。   In each of the first to fourth embodiments, the conversion element is bent at about 90 degrees. However, the conversion element can be used in a manner that is substantially perpendicular to the plane of the planar optical waveguide by means of a grating coupler or the like. A case where light is coupled in a direction other than the direction is also conceivable. As an example, it is conceivable that light is coupled at the end of the planar optical waveguide. In this case, it is also conceivable to use a conversion element that does not impart bending. In this case, a configuration in which the core diameter or the refractive index is changed by thermally diffusing a plurality of core dopants at one end or the other end of the conversion element is conceivable. Thereby, the mode field diameter can be adjusted at the input end and the output end of the conversion element. Although the above embodiment is described on the assumption that each core operates in a single mode, the present invention can also be applied to a core performing a multimode operation.

１０…変換素子、１１…マルチコア光ファイバ側変換素子、１２…平面型光導波路側変換素子、２０…変換素子、３０…変換素子、３１…細径光ファイバ、３２…チューブ、４０…変換素子、４１…細径光ファイバ、４２…チューブ、８０…マルチコア光ファイバ、９０…平面型光導波路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Conversion element, 11 ... Multi-core optical fiber side conversion element, 12 ... Planar optical waveguide side conversion element, 20 ... Conversion element, 30 ... Conversion element, 31 ... Small diameter optical fiber, 32 ... Tube, 40 ... Conversion element, DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Small diameter optical fiber, 42 ... Tube, 80 ... Multi-core optical fiber, 90 ... Planar type optical waveguide.

Claims (9)

第１端と第２端との間に延在し各々光を伝搬させる複数のコアを共通のクラッド内に有するガラスの変換素子であって、
前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの配列または間隔が互いに異なり、
曲げに起因する表面歪が無く前記複数のコアが屈曲した屈曲部を有し、
前記第１端および前記第２端それぞれにおける光入出射方向が互いに異なる、
ことを特徴とする変換素子。 A glass conversion element having a plurality of cores extending between a first end and a second end, each of which propagates light, in a common cladding,
The arrangement or spacing of the plurality of cores at each of the first end and the second end is different from each other,
There is a bent portion where the plurality of cores are bent without surface distortion caused by bending,
The light incident / exit directions at the first end and the second end are different from each other,
A conversion element characterized by that. 前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの配列が互いに相似であり、
前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの間隔が互いに異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の変換素子。 The arrangement of the plurality of cores at each of the first end and the second end is similar to each other,
The intervals between the plurality of cores at each of the first end and the second end are different from each other.
The conversion element according to claim 1. 前記第１端と前記第２端との間で前記複数のコアの間隔が段階的に変化していることを特徴とする請求項２に記載の変換素子。   The conversion element according to claim 2, wherein an interval between the plurality of cores changes stepwise between the first end and the second end. 前記第１端と前記第２端との間で前記複数のコアの間隔が連続的に変化していることを特徴とする請求項２に記載の変換素子。   The conversion element according to claim 2, wherein an interval between the plurality of cores continuously changes between the first end and the second end. 第１端と第２端との間に延在し各々光を伝搬させる複数のコアを共通のクラッド内に有するガラスの変換素子であって、
前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの間隔が互いに異なり、
曲げに起因する表面歪が無く前記複数のコアが屈曲した屈曲部を有し、
前記第１端と前記第２端との間で前記複数のコアの間隔が段階的に変化している、
ことを特徴とする変換素子。 A glass conversion element having a plurality of cores extending between a first end and a second end, each of which propagates light, in a common cladding,
The intervals between the plurality of cores at the first end and the second end are different from each other,
There is a bent portion where the plurality of cores are bent without surface distortion caused by bending,
The intervals between the plurality of cores change stepwise between the first end and the second end.
A conversion element characterized by that. 前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの２次元配列パターンが互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の変換素子。   2. The conversion element according to claim 1, wherein two-dimensional array patterns of the plurality of cores at the first end and the second end are different from each other. 前記複数のコアが個々に細径光ファイバで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の変換素子。   The conversion element according to claim 6, wherein each of the plurality of cores is made of a thin optical fiber. 前記第１端および前記第２端それぞれにおける前記複数のコアの径または屈折率が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の変換素子。   2. The conversion element according to claim 1, wherein the plurality of cores have different diameters or refractive indexes at the first end and the second end, respectively. 前記第１端または前記第２端において前記複数のコアのドーパントが熱拡散されてコア径または屈折率が変化していることを特徴とする請求項８に記載の変換素子。   9. The conversion element according to claim 8, wherein the core diameter or the refractive index is changed by thermally diffusing the dopant of the plurality of cores at the first end or the second end.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0258006A (en) * 1988-08-23 1990-02-27 Fujikura Ltd Multicore type optical coupling component
JP2004295010A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical fiber
JP2005292718A (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical waveguide, optical waveguide module, and method of fabricating optical waveguide
JP2010122292A (en) * 2008-11-17 2010-06-03 Fujikura Ltd Optical ferrule and manufacturing method of same
JP2010286661A (en) * 2009-06-11 2010-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Fiber array and optical connector including the same
JP2011520152A (en) * 2008-05-07 2011-07-14 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． Optical engine for point-to-point communication
JP2013076893A (en) * 2011-09-30 2013-04-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Multilayer waveguide type optical input/output terminal

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0258006A (en) * 1988-08-23 1990-02-27 Fujikura Ltd Multicore type optical coupling component
JP2004295010A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical fiber
JP2005292718A (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical waveguide, optical waveguide module, and method of fabricating optical waveguide
JP2011520152A (en) * 2008-05-07 2011-07-14 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． Optical engine for point-to-point communication
JP2010122292A (en) * 2008-11-17 2010-06-03 Fujikura Ltd Optical ferrule and manufacturing method of same
JP2010286661A (en) * 2009-06-11 2010-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Fiber array and optical connector including the same
JP2013076893A (en) * 2011-09-30 2013-04-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Multilayer waveguide type optical input/output terminal

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