JP2668477B2 - 光導波路と光ファイバの結合方法 - Google Patents

光導波路と光ファイバの結合方法

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JP2668477B2
JP2668477B2 JP4091868A JP9186892A JP2668477B2 JP 2668477 B2 JP2668477 B2 JP 2668477B2 JP 4091868 A JP4091868 A JP 4091868A JP 9186892 A JP9186892 A JP 9186892A JP 2668477 B2 JP2668477 B2 JP 2668477B2
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ultraviolet
coupling
optical fiber
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正夫 丸山
秀広 小西
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Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石英光導波路と光ファ
イバとを効率良く結合する結合装置及び結合方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、LANやCATV等の光通信シス
テムの構築が盛んになると共に、光分岐回路、光合波器
等として用いられる石英光導波路がその構成要素として
重要性を増してきた。ところで、この石英光導波路はそ
の入出力部で光ファイバと結合させる必要がある。この
結合は石英光導波路のコア部と光ファイバのコア部を精
度良く対向させることによって行われる。しかし、通常
コア部は数μmβ至数十μm程度であり、簡単に結合さ
せることができない。そのため、種々の結合装置が提案
されている。
【0003】この従来の結合装置の典型的なものを図6
により説明する。21は光導波路、22は光ファイバで
ある。光導波路21はシリコン基板23上にクラッド2
4を積層したものであり、クラッド24の所定箇所にコ
ア部25が埋設されている。光ファイバ22はコア部2
6とその回りのクラッド27とからなっている。この光
導波路21と光ファイバ22の結合を精度良く行うため
に、光導波路21のコア部25を基準にして凹溝28が
形成され、この凹溝28に光ファイバ22の先端を押し
込み、光ファイバ22のコア部26と光導波路21のコ
ア部25が対向するようにし、接着剤等で固定したもの
である。また、この凹溝のガイドに代わり、ガイド壁を
形成したもの(特公平3−24642号公報参照)や、
V溝を形成したもの(特開昭61−185991号公報
参照)などが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来の結合装置は
いずれも光導波路にそのコア部を基準にして凹溝などの
ガイドを形成し、このガイドによって光ファイバ先端の
全体を位置決めするものである。そのため、凹溝などの
ガイドをコア部に対して精度良く設けることと、凹溝な
どのガイド内の光ファイバを接着剤などで固定する際に
ずれが生じないように細心の注意を払って調整すること
が求められる。
【0005】しかしながら、これらの注意を細心に払っ
たとしても、光ファイバ断面が真円でありコアが偏心し
ていないことを前提としているため、光導波路の凹溝な
どのガイドを精度良く形成しても、光ファイバが完全な
真円で、且つ偏心がないものでない限り光ファイバのコ
アを光導波路のコアの軸心にずれが生じるのは避けられ
ないという問題点がある。
【0006】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、光軸合わせのために面倒な調整を必要とせず、
石英光導波路に光ファイバを精度良く結合する結合装置
及び結合方法を提供するところにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光導波路と光ファイバの結合方法は、石英
光導波路1の光ファイバ2との結合側端面におけるコ
部4を窪ませて凹部を形成する凹部形成工程と、光フ
ァイバ2の石英光導波路1との結合側端面10に凸部を
形成する凸部形成工程と、石英光導波路の凹部と光フ
ァイバの凸部とを嵌合させて結合する凹凸結合工程と
を有するものである。
【0008】そして、本発明の結合方法において、前記
凹部形成工程は、石英光導波路1の光ファイバ2との結
合側端面にポジティブ型の紫外線硬化樹脂12を塗布
し、他方の端面からコア部に紫外線UVを入射させ
前記結合側端面5から出る紫外線UVによって前記紫外
線硬化樹脂12のコア部4に相当する部分のみを感光さ
せ、現像することにより前記感光した紫外線硬化樹脂を
除去してコア部のみを露出させ、露出したコア部
エッチングして凹部を形成した後、クラッド部8上に
残った紫外線硬化樹脂を除去する工程から成り、前記凸
部形成工程は、前記光ファイバの石英光導波路との
結合側端面10にネガティブ型の紫外線硬化樹脂13
塗布し、他方の端面からコア部7に紫外線UVを入射さ
、前記結合側端面10から出る紫外線UVによって前
記紫外線硬化樹脂13のコア部7に相当する部分のみを
感光させ、現像することにより前記感光した部分以外の
紫外線硬化樹脂を除去してクラッド部のみを露出さ
、紫外線硬化樹脂の凸部を形成する工程を有すること
を特徴とするものである。また、前記凸部形成工程は、
前記光ファイバの石英光導波路との結合側端面10
にネガティブ型の紫外線硬化樹脂13を塗布し、他方の
端面からコア部に紫外線UVを入射させ、前記結合側
端面10から出る紫外線UVによって前記紫外線硬化樹
13のコア部7に相当する部分のみを感光させ、現像
することにより前記感光した部分以外の紫外線硬化樹脂
を除去してクラッド部のみを露出させ、露出したクラ
ッド部8をエッチングして凸部を形成した後、コア部
上に残った紫外線硬化樹脂を除去する工程とするのが好
ましい。
【0009】
【作用】石英光導波路のコア部が凹部に形成さ
れ、光ファイバのコア部が凸部に形成されているの
で、凹部6と凸部を嵌合すると、必然的にコア部同士が
対向して結合精度が上がり、簡単にずれない。
【0010】光導波路のコア部を窪ませることが困
難であるとの常識を打ち破り、石英光導波路をコア部
を凹部に形成する点が重要であり、そのため、端面
にポジティブ型の紫外線硬化型樹脂12を塗布し、他方
の端面からコア部に紫外線UVを入射させ、前記結合
側端面5から出る紫外線UVによって前記紫外線硬化樹
脂12のコア部に相当する部分のみを感光させ、現像す
ることにより前記感光した紫外線硬化樹脂を除去してコ
ア部のみを露出させた後、露出したコア部4をエッチ
ングするので、コア部のみが窪ん凹部が形成され
る。光ファイバ2の凸部形成工程は、石英光導波路
の結合側端面10にネガティブ型の紫外線硬化樹脂13
を塗布し、他方の端面からコア部に紫外線UVをを入
射させ、前記結合側端面10から出る紫外線UVによっ
て前記紫外線硬化樹脂13のコア部7に相当する部分
みを感光させ、現像すると前記感光した部分以外の紫外
線硬化樹脂が除去され、クラッド部8のみ露出するの
で、コア部7上の紫外線硬化樹脂を残したままにしてお
くと、この紫外線硬化樹脂13で凸部が形成される。さ
らにクラッド部をエッチングして、コア部上に残っ
た紫外線硬化樹脂13を除去すると、光ファイバの端面
10にコア部のみが突出し凸部が形成される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図1は本発明方法による光導波路と光ファイバ
の結合状態を示す図である。
【0012】図1において、1はたとえば1×8Y分岐
石英光導波路、2は石英光ファイバである。この石英光
導波路1は1本から8本に分岐するためのものであり、
3はクラッド、4はコア部であって図示例はその結合側
端面5の一部が示されている。この結合側端面5に露出
するコア部4は凹部6に形成されている。石英光ファイ
バ2はコア部7とクラッド8とからなり、その結合側端
面10に露出するコア部7は凸部9に形成されている。
なお、石英光導波路1の凹部6と同心の円錐台孔形状の
ガイド孔11はシリコンなどで形成されており、石英光
ファイバ2の凸部9を凹部6に嵌合させるための予備的
なガイドとなっている。
【0013】上述した石英光導波路1の凹部6に石英光
ファイバ2の凸部9を嵌合させて結合が完了するので、
コア部4,7が直接的に対向する。したがって、石英光
ファイバ2のコア部7とクラッド7との間に偏心があっ
たとしても、心がずれることがない。また、凹凸嵌合に
より結合精度が決まるようになっているので、ガイド孔
11自体に其ほどの精度が要求されない。さらに、凹凸
嵌合という機械的結合により、少々の外力でずれること
がなく、ガイド孔11を接着剤等で埋める際にずれる恐
れがなくなる。
【0014】つぎに、石英光導波路1の凹部形成工程を
図2により説明する。同図(a)において、結合側端面
5にポジティブ型の紫外線硬化樹脂12を塗布し、他端
側からコア部4に紫外線UVを入射し、紫外線硬化樹脂
12のコア部4に相当する部分のみが紫外線UVで感光
される。同図(b)において、現像することにより感光
した紫外線硬化樹脂12が除去され、コア部4の端面が
露出する。その後、紫外線硬化樹脂12と反応しない
が、コア部の石英と反応するフッ酸等のエッチング液
で、コア部4をエッチングして凹部6を形成する。同図
(c)において、残った紫外線硬化樹脂12が除去さ
れ、所定の凹部形成工程を終える。
【0015】図3により、石英光導波路と同様のエッチ
ッグによる石英光ファイバ2の凸部形成工程を説明す
る。同図(a)において、結合側端面10にネガティブ
型の紫外線硬化樹脂13を塗布し、他端側からコア部7
に紫外線UVを入射し、紫外線硬化樹脂13のコア部7
に相当する部分のみが紫外線UVで感光される。同図
(b)において、現像することにより感光した紫外線硬
化樹脂13以外の部分が除去され、コア部7の端面を除
くクラッド8の部分が露出する。その後、紫外線硬化樹
脂13と反応しないが、コア部の石英と反応するフッ酸
等のエッチング液で、クラッド8をエッチングして凸部
9を形成する。同図(c)において、残った紫外線硬化
樹脂13が除去され、所定の凸部形成工程を終える。
【0016】石英光ファイバ2の凸部形成工程は上記工
程に限定されるものではなく、図4はその簡便法の説明
図である。同図(a)に示す石英光ファイバの結合端面
10を、コア部よりもクラッド8の方を選択的にエッチ
ングしやすいエッチング液(たとえばフッ酸6重量%、
フッ化アンモニウム30重量%を水64重量%5/6に
混合した水溶液)中に浸漬し、同図(b)のように凸部
9を形成する。
【0017】さらに、図5は紫外線硬化樹脂自体を凸部
にする凸部形成工程を示している。同図(a)におい
て、石英光ファイバ2の結合側端面10に紫外線硬化樹
脂13を塗布し、他端側からコア部7に紫外線UVを入
射し、紫外線硬化樹脂13のコア部7に相当する部分の
みが紫外線UVで感光される。同図(b)において、現
像により感光した紫外線硬化樹脂13以外の部分が除去
され、コア部7の端面を除くクラッド8の部分が露出
し、凸部9が形成される。この場合、紫外線硬化樹脂1
3の特性を適切に選択し、結合効率が低下しないように
する。
【0018】そして、図1に示されるように、図2の凹
部形成工程を経た石英光導波路1と、図3又は図4の凸
部形成工程を経た石英光ファイバ2とを対向させ、ガイ
ド11によって凹部6に凸部9を嵌合させて結合し、結
合状態のまま接着剤等で固定する。
【0019】
【発明の効果】本発明の結合方法は、石英光導波路
コア部が凹部に形成され、光ファイバのコア部
凸部に形成され、凹部と凸部を嵌合すると、必然的にコ
ア部同士が対向して結合精度が上がるようにしたので、
面倒な光軸合わせ調整の必要がなく、光ファイバのコア
部とクラッド軸の心のずれに起因して結合精度が低下す
る恐れがなくなる。
【0020】そして、光導波路のコア部を窪ませる
ことが困難であるとの常識を打ち破り、石英光導波路の
凹部形成工程は、端面にポジティブ型の紫外線硬化型
樹脂12を塗布し、他方の端面からコア部に紫外線
を入射させ、前記結合側端面から出る紫外線UVによ
て前記紫外線硬化樹脂12のコア部に相当する部分
みを感光させ、現像することにより前記感光した紫外線
硬化樹脂を除去してコア部のみを露出させ、露出した
コア部をエッチングして所定の凹部を形成するので、
光導波路1の凹部6の形成が精密且つ容易である。ま
た、光ファイバの凸部形成工程は、石英光導波路との
結合側端面10にネガティブ型の紫外線硬化樹脂13
塗布し、他方の端面からコア部に紫外線UVを入射さ
、前記結合側端面10から出る紫外線UVによって前
記紫外線硬化樹脂13のコア部に相当する部分のみを感
光させ、現像することにより、前記感光した部分以外の
紫外線硬化樹脂を除去して、クラッド部を露出させ、
コア部7上に紫外線硬化樹脂を残したままにしておく
と、この紫外線硬化樹脂13で凸部が形成される。さら
にクラッド部をエッチングして、コア部7上の紫外線
硬化樹脂13を除去すると、光ファイバの端面10にコ
ア部のみが突出した凸部が形成される。いずれの方法
によっても、光ファイバの凸部の形成が精密且つ容易
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法による光導波路と光ファイバの結合
状態を示す図である。
【図2】光導波路のコア部を凹部にする凹部形成工程を
示す図である。
【図3】光ファイバのコア部を凸部にする凸部形成工程
を示す図である。
【図4】光ファイバのコア部を凸部にする他の凸部形成
工程を示す図である。
【図5】光ファイバのコア部を凸部にするさらに他の凸
部形成工程を示す図である。
【図6】従来の方法による光導波路と光ファイバの結合
状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 石英光導波路 2 石英光ファイバ 4 石英光導波路のコア部 5 結合側端面 6 凹部 7 石英光ファイバのコア部 9 凸部 10 結合側端面 12 ポジティブ型の紫外線硬化型樹脂 13 ネガティブ型の紫外線硬化樹脂

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英光導波路1の光ファイバ2との結合
    側端面におけるコア部4を窪ませて凹部を形成する凹
    部形成工程と、光ファイバ石英光導波路1との結合
    側端面10に凸部を形成する凸部形成工程と、石英光導
    波路の凹部と光ファイバの凸部とを嵌合させて結合
    する凹凸結合工程とから成る光導波路と光ファイバの結
    合方法であって、 前記凹部形成工程は、石英光導波路の光ファイバ
    の結合側端面にポジティブ型の紫外線硬化樹脂12
    塗布し、他方の端面からコア部に紫外線UVを入射さ
    、前記結合側端面5から出る紫外線UVによって前記
    紫外線硬化樹脂12のコア部4に相当する部分のみを感
    光させ、現像することにより前記感光した紫外線硬化樹
    脂を除去してコア部のみを露出させ、露出したコア部
    をエッチングして凹部を形成した後、クラッド部
    上に残った紫外線硬化樹脂を除去する工程から成り、前
    記凸部形成工程は、前記光ファイバの石英光導波路
    との結合側端面10にネガティブ型の紫外線硬化樹脂
    を塗布し、他方の端面からコア部7に紫外線UVを入
    射させ、前記結合側端面10から出る紫外線UVによっ
    て前記紫外線硬化樹脂13のコア部7に相当する部分
    みを感光させ、現像することにより前記感光した部分
    外の紫外線硬化樹脂を除去してクラッド部のみを露出
    させ、紫外線硬化樹脂の凸部を形成する工程を有するこ
    とを特徴とする光導波路と光ファイバの結合方法。
  2. 【請求項2】 前記凸部形成工程は、前記光ファイバ
    の石英光導波路との結合側端面10にネガティブ型の
    紫外線硬化樹脂13を塗布し、他方の端面からコア部
    に紫外線UVを入射させ、前記結合側端面10から出る
    紫外線UVによって前記紫外線硬化樹脂13のコア部
    に相当する部分のみを感光させ、現像することにより前
    感光した部分以外の紫外線硬化樹脂を除去してクラッ
    ド部のみを露出させ、露出したクラッド部8をエッチ
    ングして凸部を形成した後、コア部7上に残った紫外線
    硬化樹脂を除去する工程からなることを特徴とする請求
    項1記載の光導波路と光ファイバの結合方法。
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