JP3722353B2

JP3722353B2 - Optical fiber array device and waveguide type multilayer optical wave circuit module using the same

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Publication number: JP3722353B2
Application number: JP2000225057A
Authority: JP
Inventors: 章宏高木; 元速石井; 高雄福満; 幹隆井藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: JP2002040284A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバアレイ装置およびそれを用いた導波路型多層光波回路モジュールに関するものであり、さらに詳細には多層構造を有する光導波路基板または光波回路基板と、１本または複数本のテープ型多芯光ファイバとを簡便かつ精度よく高密度に接続する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信をはじめとする光産業の進展に伴い、光信号の分岐、合分波および波長フィルタ等の機能を実現する経済的な各種の光部品が要求されている。該光部品を作製・実現する形態としては、プリズム、レンズおよびミラー等の個別の光部品を高精度に調芯・組立てて作るバルク型光部品、単芯または２本以上の光ファイバ素線を融着・延伸加工等によって組み合わせ、且つ、各々を接続して作るファイバ型部品、光信号を伝搬する光導波路または光導波回路を形成したシリコン基板やガラス基板等の入出力ポート端面に単心光ファイバまたは多芯光ファイバアレイを接続して作る導波路型光部品に概ね分類され、これらの形態順に高機能・低コストの各種光部品が提案・実用化されてきた。特に、導波路型光部品にあっては、複雑な光回路を１チップ化でき、しかも、大量生産向きのＬＳＩ製造プロセスを利用しているので、マルチメディア光回路ネットワークの実現を推進していく高機能・低コストのキーデバイスとして大いに注目されている。
【０００３】
近年の光導波路作製技術の進展に伴って、光波回路チップ自体の導波路型光部品モジュール単体に占めるコストは相対的に下がってきており、現在では、組立・実装工程等、とりわけ、光波回路チップと多心光ファイバとの接続におけるコストが目立ってきた。また、高機能で複雑かつ大規模な光波回路チップは、一般的に多数の入出力ポートを有するため、多条の光ファイバを接続する必要があり、多大な時間と労力を要していた。このため、高機能の導波路型光部品モジュールの高歩留まり化・経済化を実現するには、光波回路チップと多心光ファイバとの接続をいかに高密度・高精度かつ安価に実現するかにかかっていた。
【０００４】
図１１は従来の多心光ファイバアレイとしての一般的なテープ型多心（８心）光ファイバの断面図である。この図１１から明らかなように、従来のテープ型多心光ファイバ１０００は、光パワーを閉じこめて伝搬させる外径約１２５μｍの裸光ファイバ１００１と、該裸光ファイバ１００１の周りを覆う一次被覆１００２とからなる光ファイバ心線１００５を、横一列に複数本（図示例では８本）並べて二次被覆１００３で覆うという構造を有している。光ファイバ心線１００５の外径は例えば約２５０μｍであり、裸光ファイバ１００１の外径の約２倍に形成されている。したがって、裸光ファイバ１００１の中心にあるガラスコア１００４同士の距離（ピッチ）は約２５０μｍとなっている。また、テープ型多心光ファイバ１０００の厚さｈはｈ＝０．４ｍｍのものが一般的であるが、最近ではｈ＝０．３ｍｍのものも開発され、既に実用化されている。
【０００５】
図１２はテープ型多心光ファイバを用いた光ファイバアレイ装置に関する第１の従来例（特開平５−３４１１５８号公報）を説明するための図であり、図１２（ａ）は光ファイバアレイ装置の斜視図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。この図１２に示すテープ型多心（８心）光ファイバの光ファイバ心線２００１は、裸光ファイバ径すなわち光ファイバガラス（クラッド）径が１２５μｍ、被覆の外径が２５０μｍを有している。該テープ型多心光ファイバを用いた光ファイバアレイ装置は、図１２（ａ）に示すように先端のプラスチック被覆を一部除去したテープ型多心（８心）光ファイバ２組を２段に整列させるように、上下それぞれに２ｍｍ幅の角形溝を直接形成し、さらに、図１２（ｂ）の断面図に示すように光ファイバ心線２００１を互い違いに噛み合わせることにより、特別なピッチ間隔整列用部品を用いることなく、水平方向の光ファイバコア間隔が１２５μｍに設定できるというものである。
【０００６】
図１３はテープ型多心光ファイバを用いた多心光コネクタと称する光ファイバアレイ装置に関する第２の従来例（特開平９−６８６２９号公報）を説明するための図である。当該多心光コネクタ３０００は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように複数の光ファイバ心線３００１がほぼ２５０μｍピッチで横一列に並設された４心あるいは８心のテープ型多心光ファイバ３００２を２枚重ね合わせ、約１２５μｍピッチの光ファイバ挿通孔が備えられた位置決め用フェルール（光ファイバ搭載用部材）３００３に、重ね合わせたテープ型多心光ファイバ３００２の裸光ファイバ先端部３００４を挿入・固定して、従来の約２倍の高密度で光ファイバアレイ装置を実現するというものである。
【０００７】
図１４はテープ型多心光ファイバを用いた光ファイバアレイ装置に関する第３の従来例（特開平１０−２４６８３８号公報）を説明するための図であり、図１４（ａ）には光ファイバアレイ装置を用いた光スプリッタモジュールを示し、図１２（ｂ）には光ファイバアレイ装置を示し、図１２（ｃ）には光スプリッタ回路チップを示す。図１２（ｂ）に示すように、重ね合わせられた２本のテープ型多心光ファイバ４０００の各裸光ファイバ４００１の先端部を所定のピッチ間隔に整列させるために、上記第１従来例では角形溝付き配列具を備え、上記第２従来例では挿通孔付き配列具を備えているのに対し、本第３従来例ではＶ溝付きの配列具４００２を備えることにより、低コストで高精度かつ高密度な光ファイバアレイ装置を提供できるというものである。
【０００８】
図１５はテープ型多心光ファイバを用いた光ファイバアレイ装置に関する第４の従来例（特開平９−５５７６号公報）を説明するための図であり、図１５（ａ）には光ファイバアレイ装置の端面を示し、図１５（ｂ）には図１５（ａ）のＢ−Ｂ’断面図を示す。同図に示すように光ファイバ固定部材基板５００２には複数本の平行な所定の間隔で配置されたＶ溝５００３が形成されている。これらのＶ溝５００３は両側に位置するもの程その深さが深く形成され、且つ、中央へ行く程その深さが浅くなるように形成されている。一方、テープ型多心光ファイバの裸光ファイバ５００４を押さえ付けて固定するための光ファイバ固定蓋体５００５の下面には、基板５００２のＶ溝５００３に対応して裸光ファイバ５００４を固定するための突条５００６やＶ溝５００７が、中央に位置するもの程その深さが深く形成されている。これらの部材から構成された多心光伝送体端末部は、例えば反りが生じた光波回路基板端面の入出力チャネル導波路と光ファイバとの光学的な接続を損失が増大することなく達成できるというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第１〜第３の従来例に関する説明から明らかなように、これまでの光ファイバアレイ装置に具備された角形溝や挿通孔やＶ溝は、配列固定される各裸光ファイバのコアの位置がすべて同じ高さになるように形成されていた。このような光ファイバアレイ装置では、単層の光回路層または光導波路層を有する光波回路チップの入出力チャネル導波路（ポート）に接続する場合にしか適用することができなかった。すなわち、例えば基板に対して垂直方向に複数の光回路層または光導波路層を有する高機能な多層光波回路チップの多数の入出力チャネル導波路と光ファイバアレイ装置とを接続する場合には、各チャネル同士間で深さ方向に段差があるため、従来の光ファイバアレイ装置をそのままでは適用できないという問題があった。
【００１０】
また、上述した第４の従来例に関する説明から明らかなように、この従来発明の光ファイバアレイ装置では、あくまでも反りのある光波回路基板と１本のテープ型多心光ファイバとの接続を良好にするために深さの異なるＶ溝構造を採用しているのに対し、後述するように、本発明の光ファイバアレイ装置では、多層構造を有する高機能な光波回路基板と、１本または複数本のテープ型多心光ファイバとの接続を良好にするために深さの異なるＶ溝構造を採用しており、両者の目的は全く異にしている。また、この従来発明では、多層光波回路基板への適用方法や、具体的な多層光波回路基板に関する実施例の記述は一切なされていない。さらにまた、本発明の実施例の中で後述されるであろう、複数のテープ型多心光ファイバを重ね合わせて光ファイバアレイ装置を実現するといった具体的な作製方法の記述も一切見あたらない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、基板に対して垂直方向に複数の光回路層または光導波路層を有する高機能な多層光波回路基板（チップ）における多数の入出力チャネル導波路（ポート）に対して、低コスト、高精度、高密度な接続が可能な光ファイバアレイ装置を提供することにある。
また、本発明のその他の目的は、基板に対して垂直方向に複数の光回路層または光導波路層を有する高機能な多層光波回路基板（チップ）における多数の入出力チャネルポートに本発明の光ファイバアレイ装置を接続することによって、安価で高機能な導波路型多層光波回路モジュールを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では次のような構成により課題を解決するための手段としている。すなわち、
（１）裸光ファイバを被覆した複数本の光ファイバを帯状に並設してなるテープ型多芯光ファイバと、
前記テープ型多芯光ファイバの一部の裸光ファイバを横一列に配置させる光ファイバ配列具と、
前記光ファイバ配列具に配置された裸光ファイバを押しあてて固着させるための光ファイバ押さえ板とを有してなり、
前記光ファイバ配列具は、前記各裸光ファイバを所定の間隔に整列させるためのＶ字形の溝を設けたＶ溝付き固定部と、前記テープ型多芯光ファイバの被覆部分を固定するための被覆固定部とを具備し、
前記テープ型多芯光ファイバの先端被覆部分を除去して露出させた各裸光ファイバを前記Ｖ溝に固定し、且つ、前記光ファイバ押さえ板により前記裸光ファイバを押しあてたのち接着剤により固着させ、且つ、前記テープ型多芯光ファイバの被覆部分を前記被覆固定部に接着剤により固定してなる光ファイバアレイ装置であって、
前記光ファイバ配列具には、深さの異なる２つのＶ溝が交互に形成され、
前記ファイバ押え板には、前記各裸光ファイバが前記深さの異なる各Ｖ溝内にほぼ一様に押し当てられるように、前記Ｖ溝の異なる深さに対応して設けられた溝と突条とが形成され、
前記テープ型多芯光ファイバは、その長手方向における両端部の被覆を除去するとともに、該テープ型多芯光ファイバをその全長の中央付近で曲げ損失が生じない程度に緩く折り曲げるようにして前記両端部を重ね合わせ、且つ、前記両端部において露出した裸光ファイバを前記光ファイバ配列具のＶ溝に交互に配置してなることを特徴とする。
【００１３】
（２）前述した（１）に記載の光ファイバアレイ装置において、
前記光ファイバ押さえ板は、前記光ファイバ配列具と全く同一のＶ溝構造を有することを特徴とする。
【００１４】
（３）前述した（１）または（２）に記載の光ファイバアレイ装置において、
基板の厚さ方向に２つの光波回路形成層を設けてなる導波路型多層光波回路基板の各入出力チャネルポート端面に突き合わせられるように、もしくは一括固着接続できるように前記Ｖ溝の間隔と深さを予め設定してなることを特徴とする。
【００１５】
（４）前述した（１），（２）または（３）に記載の光ファイバアレイ装置と、基板の厚さ方向に２つの光波回路形成層を設けてなる導波路型多層光波回路基板とで接続構成することを特徴とする導波路型多層光波回路モジュール。
【００２０】
［作用］
前述した（１）〜（３）の手段によれば、基板に対して垂直方向に複数の光回路層または光導波路層を有する高機能な多層光波回路基板（チップ）における多数の入出力チャネルポートに対して、低コスト、高精度、高密度な接続が可能な光ファイバアレイ装置を提供することができる。
【００２１】
また、前述した（４）の手段によれば、これらの高機能な多層光波回路基板（チップ）に本発明の光ファイバアレイ装置を接続することによって、低コストで高機能な導波路型多層光波回路モジュールを提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１参考例を示しており、図１（ａ）は本第１参考例の光ファイバアレイ装置の斜視図、図１（ｂ）は該光ファイバアレイ装置端面の中央付近の拡大図である。
【００２４】
図１（ａ）において、１および２は各々第１および第２のテープ型多心（８心）光ファイバであり、１１，１２，…，１８および２１，２２，…，２８は各々第１のテープ型多心（８心）光ファイバ１および第２のテープ型多心（８心）光ファイバ２を構成する光ファイバ心線であり、３１，３２，…，３８および４１，４２，…，４８は各々光ファイバ心線１１，１２，…，１８および２１，２２，…，２８を構成する裸光ファイバである。テープ型多心（８心）光ファイバ１，２としては、裸光ファイバ径すなわち光ファイバガラス（クラッド）径が約１２５μｍ、一次被覆の外径が約２５０μｍ、ファイバコアのピッチが約２５０μｍ、二次被覆（テープ）の厚みが約０．４ｍｍを有する最も一般的な市販製のテープ型８心光ファイバを用いている（図１１参照）。
【００２５】
光ファイバ配列具（Ｖ溝基板）である光ファイバ搭載用部材１０は、パイレックスガラスや石英ガラス等のガラス材料、あるいはアルミナ等のセラミックス材料等からできており、一端部にＶ溝５１，５２，…，５８およびＶ溝６１，６２，…，６８が設けられているＶ溝領域（Ｖ溝付き固定部）１０ａと、他端部にテープ型多心光ファイバ１および２の被覆部を紫外線硬化樹脂や熱硬化性接着剤等で配設固定するための平坦領域（被覆固定部）１０ｂとから構成されている。Ｖ溝領域１０ａと平坦領域１０ｂとの間には、Ｖ溝領域１０ａに配列した各裸光ファイバ３１，３２，…，３８および４１，４２，…，４８に不要な応力が加わらないように、２本のテープ型８心光ファイバ１，２の被覆の厚み程度の段差１０ｃを設けている。
【００２６】
これら２本のテープ型８心光ファイバ１，２の先端部分を被覆除去後薬品等で剥き出しになった裸光ファイバ表面を清掃・乾燥させたのち、テープ型８心光ファイバ２の上にテープ型８心光ファイバ１を重ねるようにし、且つ、裸光ファイバ３１，３２，…，３８を裸光ファイバ４１，４２，…，４８の間に配置して両者を交互に配列するようにして、裸光ファイバ４１，４２，…，４８をＶ溝６１，６２，…，６８の中へ、裸光ファイバ３１，３２，…，３８をＶ溝５１，５２，…，５８の中へ配列する。さらに、これらの裸光ファイバを固定するために、矩形断面構造を有する矩形溝（凹部）７１，７２，…，７８および矩形突条（凸部）８１，８２，…，８８が形成された溝付き押さえ板（光ファイバ押さえ板）９を被せ、Ｖ溝と押さえ板付近およびテープファイバの根元被覆に紫外線硬化性あるいは熱硬化性等の接着剤を塗布して固化する。
【００２７】
すなわち、裸光ファイバ３１，３２，…，３８および４１，４２，…，４８を、溝付き押さえ板９によりＶ溝５１，５２，…，５８および６１，６２，…，６８を押しあてた状態で前記接着剤によりＶ溝領域（Ｖ溝付き固定部）１０ａに固定し、テープ型多心光ファイバ１，２（光ファイバ心線１１，１２，…，１８および２１，２２，…，２８）の被覆部分を、前記接着剤により平坦領域（被覆固定部）１０ｂに固定する。その後、裸光ファイバ端面近傍を一括切断し、例えば、その端面を光信号の反射戻り光を防止するために斜めに研磨を施して、本参考例の光ファイバアレイ装置が完成する。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、Ｖ溝５１，５２，…，５８および６１，６２，…，６８の水平方向ピッチ、すなわち、これらのＶ溝に配列した裸光ファイバ３１，３２，…，３８および４１，４２，…，４８の水平方向ピッチは、従来例と同様、すべて裸光ファイバ径（約１２５μｍ）よりもわずかに大きい１２７μｍとしている。これは、光ファイバを製造する際のロット間で裸光ファイバの外径がバラツくことを見込んで取った措置である。すなわち、裸光ファイバをＶ溝に配列固定する際に、隣接する裸光ファイバ同士が接触するのを避けるために必要十分なＶ溝ピッチとして、１２７μｍを採用した。従って、Ｖ溝ピッチの値はこれに限定されるものではなく、例えば、１２８μｍあるいは１２９μｍあるいは１３０μｍといった１２７μｍ以上の任意の値に設定しても構わないことは勿論である。ただし、Ｖ溝ピッチをあまり大きく設定すると裸光ファイバの根元に不要な応力がかかり、断線や破損等の原因になりやすいため、１２７μｍ以上のＶ溝ピッチを設定する場合には上記の事項に留意することが肝要である。
【００２９】
そして、本第１参考例の最大の特徴は、同じ深さを有するＶ溝５１，５２，…，５８と、該深さと異なる深さを有し且つ互いに同じ深さを有するＶ溝６１，６２，…，６８が交互に配設されている点であり、並設するすべてのＶ溝の深さが一定となっている従来例と比べて、この点が大きく異なる。本第１参考例では、後述する第１応用例を実現するために、Ｖ溝５１，５２，…，５８とＶ溝６１，６２，…，６８との垂直（深さ）方向の段差（深さの差）を１５μｍと設定している。このような一連のＶ溝５１，５２，…，５８および６１，６２，…，６８は、従来の同一深さを有するＶ溝を連続的に形成する工程において、各Ｖ溝を１本ずつ形成する毎にダイシング装置の回転する切削刃を、最初のＶ溝を形成した深さ位置から垂直方向にちょうど１５μｍずつ増減を繰り替えして加工すれば容易に実現できる。
【００３０】
矩形溝７１，７２，…，７８および矩形突条８１，８２，…，８８は、裸光ファイバ３１，３２，…，３８および４１，４２，…，４８を所望のＶ溝５１，５２，…，５８および６１，６２，…，６８に押し当てるために、溝付き押さえ板９に設けられている。本参考例では、Ｖ溝５１，５２，…，５８および６１，６２，…，６８に配列された裸光ファイバ３１，３２，…，３８および４１，４２，…，４８と溝付き押さえ板９との間に間隙が生じないように、この溝付き押さえ板９の矩形溝７１，７２，…，７８と矩形突条８１，８２，…，８８の段差を、Ｖ溝５１，５２，…，５８とＶ溝６１，６２，…，６８との垂直（深さ）方向の段差と同一の１５μｍとし、ピッチを約１２７μｍと設定している。
【００３１】
このような矩形溝７１，７２，…，７８および矩形突条８１，８２，…，８８は、例えばシリコン単結晶基板の異方性エッチングの性質を利用して、フォトリソグラフィ技術と、ＫＯＨ等のアルカリ系薬品によるウェットエッチング法を組み合わせることにより精度良く大量かつ容易に作製できる。ただし、シリコン基板の結晶方位の選び方により出来上がった溝断面形状や突条断面形状は一般に矩形ではなく、例えば台形等その他の形状になることがあるが、要は裸光ファイバ３１，３２，…，３８および４１，４２，…，４８と、溝付き押さえ板９とが接する箇所での段差が一様に精度良く実現できてさえいればよいため、溝及び突条の断面形状は問わないことは勿論である。
【００３２】
図２は本発明の上記第１参考例の光ファイバアレイ装置を適用した導波路型多層光波回路モジュールに関する第１の応用例を説明するための斜視図である。なお、本第１応用例では、上下層の光波回路同士の光学的な結合や接続等はチップ内において一切無く、２種類の光機能回路が上層および下層において独立に構成されているものとする。図２には、第１参考例の光ファイバアレイ装置２００ａおよび２００ｂが、多層導波路構造を有する中央の光波回路基板（チップ）２０１の入出力チャネル導波路（コア）端面２０８，２０９，２１０，２１１に突き合わせられ、且つ、光学的に接続固着される直前の様子を示している。光ファイバアレイ装置２００ａは、図１で示した第１参考例の光ファイバアレイ装置と全く同じものである。光ファイバアレイ装置２００ｂは浅い溝と深い溝の位置関係がちょうど逆に設定されている点が異なる他は図１で示した第１参考例の光ファイバアレイ装置と同じものである。
【００３３】
各導波路層において描かれている光波回路は、アレイ導波路格子（Arrayed Waveguide Grating:ＡＷＧ）型（Ｎ×Ｎ、ここではＮ＝８）光波長合分波器と呼ばれ、光波長分割多重（Wavelength Division Multi/demultiplexing：ＷＤＭ）通信システムにおけるキーデバイスとして実用化されている。ここでは、全く同一のＡＷＧ型光波長合分波器が２個、層状に形成されており、実線は上層のＡＷＧ型光波回路を、一点鎖線は下層のＡＷＧ型光波回路を示している。これらの光波回路は、シリコン基板２０２（またはガラス基板や半導体基板等）の上に、光信号パワーの大部分が伝搬するコア層と、それより屈折率がわずかに低いクラッド層とからなる石英系ガラス導波路成膜技術、およびＬＳＩ製造における微細加工技術を組み合わせた公知の技術（例えば、Kawachi et al.,J.Quantum Electronics,22,pp391,1990）により作製することができる。
【００３４】
ここで、ＡＷＧ型光波長合分波器について簡単に説明しておく。このＡＷＧ型光波長合分波器は、入力用チャンネル導波路２０３と、入力側扇形スラブ導波路２０４と、チャネル導波路アレイ２０５と、出力側扇形スラブ導波路２０６と、出力用チャネル導波路２０７とから構成されている。入力側扇形スラブ導波路２０４は入力用チャネル導波路２０３とチャネル導波路アレイ２０５との間に配置され、出力側扇形スラブ導波路２０６はチャネル導波路アレイ２０５と出力用チャネル導波路２０７との間に配置されている。チャネル導波路アレイ２０５は、互いに光路長の異なる複数本のチャネル導波路から成っている。出力用チャネル導波路２０７は、分波される波長ごとに複数本用意されている。また、入力用チャネル導波路２０３は複数本あってもよい。
【００３５】
このような構成において、入力用チャネル導波路２０３の任意の１本に波長多重（λ１，λ２，…，λｎ）された光信号が入力されると、この光信号は入力側扇形スラブ導波路２０４によりビーム拡大して、チャネル導波路アレイ２０５を構成する各チャネル導波路に導入される。これらのチャネル導波路を通過して出力側扇形スラブ導波路２０６に到達したときの光信号の位相は、光信号に含まれる波長ごとに異なる。つまり、出力側扇形スラブ導波路２０６に入力されるときの波面の傾きが波長によって異なるので、光信号は出力側扇形スラブ導波路２０６により波長に応じた角度に集光される。
【００３６】
チャネル導波路アレイ２０５を構成する各チャネル導波路の光路長は、各チャネル導波路を通過してきて集光された光信号が、波長ごとに異なった位置（出力側扇形スラブ導波路２０６の出力端の位置）で干渉により強められるように設定されている。各出力用チャネル導波路２０７は所望の波長（λ１，λ２，…，λｎ）が強められる位置に配置されているので、出力用チャネル導波路２０７のそれぞれから波長ごとに分離された光信号を取り出すことができる。
【００３７】
図３は図２で示した光波回路の詳細を説明する図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）および図３（ｃ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ′およびＤ′−Ｄにおける断面図である。図３（ａ）に示すように、光波回路基板２０１には、ＡＷＧ型（Ｎ×Ｎ）光波長合分波器の全く同じ光波回路が上層および下層に構成されており、且つ、入出力チャネル導波路の位置が上下層においてちょうど半ピッチずれるように構成されている。なお、マスク作製時において、アレイ導波路格子型（８×８）光波長合分波器の入出力チャネル導波路のピッチを、予め２５４μｍ（光ファイバアレイ装置のＶ溝ピッチ１２７μｍの２倍）と設定しておくものとする。
【００３８】
図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、入出力チャネル導波路の位置は上下層においてちょうど半ピッチずらして構成されているが、さらに上下層にあるコアの垂直方向の段差が約１５μｍとなるように光波回路基板２０１を作製した。これは、上下層に位置する概ね直下または直上の位置関係にある一部の導波路同士において、光パワーが結合して所望の光学特性が得られなくなることを防ぐためである。すなわち、概ね１５μｍの段差があれば、例え下層の一部の導波路の真上に上層の一部の導波路が配置されたとしても、結合長が極端に長くなければ光結合の問題は生じないことが実験的に確認されている。なお、結合長が長くなり光結合等の問題が無視し得ない場合には、例えば、上下層のコアの垂直方向の段差を約２０μｍ等と増やしたり、あるいは光結合等の問題が生じないように光波回路のレイアウトを変更すればよいことは勿論である。
【００３９】
図４は本発明の光ファイバアレイ装置に関する第２参考例を示す斜視図である。本光ファイバアレイ装置は、２本のテープ型８心光ファイバ１，２をその厚み方向に重ね合わせ、それらの裸光ファイバ３１，３２，…，３８及び４１，４２，…，４８を交互に配列してなっている点では上記第１参考例と同様であるが、その２本のテープ型８心光ファイバ１，２で構成されているテープ型８心光ファイバ束を２束並列に配置し、且つ、１個のＶ溝基板１０及び１個の溝付き押さえ板９により一体となって構成されている点が大きく異なる。
【００４０】
このように構成された光ファイバアレイ装置は、上記第１参考例のものに比べて、より多数の入出力チャネル導波路を備える大規模な導波路型光波回路チップに適用することができる。なお、本第２参考例では、並列配置した２束のテープ型８心光ファイバ束の間には、Ｖ溝あるいは矩形溝あるいは裸光ファイバが一切無い平坦な領域８が設けられているが、これに限定されるものではなく、該平坦領域８が無く連続的にＶ溝及び矩形溝及び裸光ファイバが構成されている光ファイバアレイ装置についても本参考例に含まれることは勿論である。
【００４１】
また、図４に示した形態を発展させて、例えば、上記２本のテープ型８心光ファイバ１，２で構成されているテープ型８心光ファイバ束を３束、４束、５束、…というように、より多くのテープ型８心光ファイバ束を並列に配置し、且つ、１個のＶ溝基板及び１個の溝付き押さえ板により一体となって構成してもよい。さらに、例えば、３本以上のテープ型８心光ファイバで構成されるテープ型８心光ファイバ束を１束、２束、３束、…というように、あるいはそれらの組み合わせにより、より多くのテープ型８心光ファイバ束を並列に配置し、且つ、１個のＶ溝基板及び１個の溝付き押さえ板により一体となって構成してもよい。当然のことながら、これらの光ファイバアレイ装置に接続される導波路型多層光波回路チップの入出力チャネル導波路は、光ファイバアレイ装置に配列した裸光ファイバコア端面に付き合わせられるように、それらの段差や配置が予めレイアウト設計されていることは勿論である。
【００４２】
図５は上記第１参考例及び後述する本発明の第３参考例の光ファイバアレイ装置を適用した導波路型多層光波回路モジュールに関する第２の応用例を説明するための図であり、図５（ａ）は光波回路チップの平面図、図５（ｂ）および図５（ｃ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ′およびＦ′−Ｆにおける断面図である。
【００４３】
図５（ａ）に示すように光波回路基板（チップ）２０１において、上層にはＡＷＧ型（１×８）光波長分波回路が、下層には４連（１×２）スプリッタ回路が構成されている。なお、本第２応用例では、上下層の光波回路同士の光学的な結合や接続等はチップ内において一切無く、２種類の光機能回路が上層および下層において独立に構成されているものとする。
【００４４】
図５（ｂ）に示すように、下層の４連（１×２）スプリッタ回路の各入力チャネル導波路ピッチを２５０μｍとし、かつ上層のＡＷＧ型（１×８）光波長分波回路の入力チャネル導波路を、スプリッタ回路の最右端の入力チャネル導波路から５００μｍ（２５０μｍ×２）離れてなるように構成されている。さらに上下層のコアの垂直方向の段差は、上記の第１応用例と同様、約１５μｍと設定した。このような段差を有する入力チャネル導波路に光学的に接続できる光ファイバアレイ装置を実現するには、例えば、図６に示すような構造を持つ光ファイバアレイ装置を用いればよい。
【００４５】
図６は図５（ｂ）に示した入力チャネル導波路端面に適用され得る本発明の第３参考例を説明するための図である。なお、図６において、光ファイバアレイ装置は図面の手前側に、光波回路基板（チップ）は図面の向こう側にあるものとする。図６において、一般に市販されているテープ型８心光ファイバ（２５０μｍピッチ）の裸光ファイバ６０１，６０２，…，６０８がピッチ２５０μｍ間隔のＶ溝６１１，６１２，…，６１８の上に配列されている。Ｖ溝６１７の深さは他のＶ溝の深さより１５μｍだけ浅く形成され、且つ、裸光ファイバ６０７を固定するための溝付き押さえ板９には、深さ１５μｍの概ね矩形状とみなせる溝８０が形成されている。これらのＶ溝および矩形溝は、上記第１参考例で説明した方法で容易に形成することができる。
【００４６】
また、図６において網掛けで示した裸光ファイバ６０１，６０６，６０８に対しては、これらに付き合わせられるべき入出力チャネル導波路コアが光波回路基板側に存在しないため、これらの裸光ファイバ６０１，６０６，６０８には光信号を通さないものとする。このように、いくつかの未使用裸光ファイバがあったとしても、使用するチャネル導波路の間隔を予め２５０μｍピッチまたは１２７μｍピッチの倍数にレイアウト設計しておけば、市販されている通常のテープ型８心光ファイバを用いることができるので、経済的で高精度な光ファイバアレイ装置を実現することができる。
【００４７】
他方、光波回路基板２０１の出力側では、図５（ｃ）に示すように、上層のＡＷＧ型（１×８）光波長分波回路および下層の４連（１×２）スプリッタ回路の出力チャネル導波路ピッチを、すべて２５４μｍに設定しており、且つ、各出力チャネル導波路の位置が上下層においてちょうど半ピッチ（１２７μｍ）ずらして構成している。このような段差を有する出力チャネル導波路に光学的に接続できる光ファイバアレイ装置を実現するには、例えば、図１（ａ）で示した上記第１参考例の光ファイバアレイ装置をそのまま適用することができる。
【００４８】
従って、上記第２応用例の説明から明らかなように、図６で示した本第３参考例の光ファイバアレイ装置では、入出力光ファイバとしてテープ型多心光ファイバをほぼそのまま使用できるため、煩雑で折れやすい多数本の単芯光ファイバ等を収容する必要がなく、接続対象となる光波回路チップが有する高機能な光学特性を、容易に、コンパクトに、十分に引き出すことができる。
【００４９】
図７は後述する本発明の第４参考例及び本発明の実施例の光ファイバアレイ装置を適用した導波路型多層光部品モジュールに関する第３の応用例を説明する図であり、図７（ａ）は本第３応用例で光ファイバアレイ装置との接続対象となる光波回路チップの平面図、図７（ｂ）および図７（ｃ）は図７（ａ）のＧ−Ｇ′およびＨ−Ｈ′における断面図である。
【００５０】
図７（ａ）に示すように光波回路基板２０１において、上層にはＡＷＧ型（１×８）光波長分波回路が、下層には８連（１×２）スプリッタ（または３ｄＢカプラ）回路が構成されている。前者は上記第２応用例の場合と同一の回路構成であるが、後者は（１×２）スプリッタ回路数が２倍に高密度化されており、光の進行方向が上記第２応用例の場合と逆で、且つ、上層のＡＷＧ型（１×８）光波長分波回路の出力チャネル導波路と、下層の８連（１×２）スプリッタの入力チャネル導波路とを光学的に接続することを想定している点が大きく異なっている。なお、本第３応用例では、上下層の光波回路同士の光学的な結合はチップ内において一切無く、２種類の光機能回路が上層および下層において互いに影響を及ぼさないものとする。
【００５１】
図７（ｂ）に示すように、下層に形成された８連（１×２）スプリッタ回路の各出力チャネル（左側）導波路のピッチを１２７μｍとし、且つ、上層のＡＷＧ型（１×８）光波長分波回路の入力チャネル導波路（図７（ａ）の左側１本のみ）を、隣接する下層のスプリッタ回路の出力チャネル導波路から１２７μｍだけ離れてなるように構成されている。さらに上下層に形成されたコアの垂直方向の段差が約２０μｍとなるように光波回路基板（チップ）２０１を作製した。このような段差を有する左側チャネル導波路に光学的に接続できる光ファイバアレイ装置を実現するには、例えば、図８（ａ）に示すような構造を持つ光ファイバアレイ装置を用いればよい。
【００５２】
図８（ａ）は図７（ｂ）に示したチャネル導波路端面に適用され得る本発明の第４参考例を説明するための図である。なお、図８（ａ）において、光ファイバアレイ装置は図面の手前側に、光波回路基板（チップ）は図面の向こう側にあるものとする。
【００５３】
図８（ａ）において、テープ型８心光ファイバ（２５０μｍピッチ）の裸光ファイバ８０２，８０４，８０６，…，８１６（ただし８０４，８０６，…，８１４の裸光ファイバは図示省略）を、まず、Ｖ溝基板１０に形成されたＶ溝のうちのピッチ２５４μｍ間隔の偶数番号が付与されているＶ溝８２２，８２４，…，８３４，８３６（ただし８２４，８２６，…，８３４のＶ溝は図示省略）上に配列させる。次に、予め準備しておいたテープ型９心光ファイバ（２５０μｍピッチ）の裸光ファイバ８０１，８０３，８０５，…，８１５，８１７（ただし８０３，８０５，…，８１５の裸光ファイバは図示省略）を、ピッチ２５４μｍ間隔の奇数番号が付与されているＶ溝８２１，８２３，…，８３５，８３７（ただし８２３，８２５，…，８３５のＶ溝は図示省略）上に配列させる。ただし、Ｖ溝８３７の深さは他のＶ溝の深さより２０μｍだけ浅く形成され、且つ、裸光ファイバ８１７を固定するための押さえ板９には、深さ２０μｍの概ね矩形状とみなせる溝（凹部）９０が構成されている。これらのＶ溝および矩形溝は、上記第１参考例で説明した方法で容易に形成することができる。
【００５４】
また、図７（ｃ）に示すように、上層に形成されたＡＷＧ型（１×８）光波長分波回路および下層に形成された８連（１×２）スプリッタ回路の右側チャネル導波路ピッチはすべて２５４μｍに設定しており、且つ、各右側チャネル導波路の位置が上下層においてちょうど半ピッチ（１２７μｍ）ずらして構成している。このような段差を有して各上下層にあるチャネル導波路（右側）同士を光学的に接続できる光ファイバアレイ装置を実現するには、例えば、図８（ｂ）に示すような上下層接続用光ファイバアレイ装置を適用することが好適である。
【００５５】
図８（ｂ）は図７（ｃ）に示したチャネル導波路端面に適用され得る本発明の実施例を説明するための図である。すなわち、上記第１参考例（図１参照）では、２本のテープ型多心（８心）光ファイバ１，２を重ねて１２７μｍピッチの光ファイバアレイ装置を実現していたが、ここでは、適当な長さに切られた１本のテープ型多心（８心）光ファイバ１の両端部、すなわち、最先端部１ａと最後尾部１ｂの一部を被覆除去後に清掃乾燥させた後、テープ型多心（８心）光ファイバ１をほぼ真ん中で折り曲げるようにして重ね合わせ、且つ、剥き出しになった最先端部１ａと最後尾部１ｂの多心（８心）裸光ファイバ３１，３２，…，３８をＶ溝基板（光ファイバ配列具）１０のＶ溝５１，５２，…，５８及び６１，６２，…，６８に交互に配列してなるところが大きな特徴である。
【００５６】
ただし、この際にはテープ型多心（８心）光ファイバ１の曲げ損失をできるだけ抑えるため、折り返してできた曲がりの最小曲率半径ｒを概ね３０ｍｍ以上にすることが肝要である。なお、Ｖ溝基板１０や光ファイバ押さえ板９の構造、あるいはその他の作製方法は、上記第１参考例（図１）で説明した内容と全く同一とした。このように、上下層接続用光ファイバアレイ装置を用いることによって、光波回路の高機能化や多チャネル化に伴うチップの大型化を大幅に軽減でき、導波路型多層光波回路モジュールの小型化や高集積化、あるいは経済化を大幅に実現することができる。
【００５７】
従って、本第３応用例の説明から明らかなように、図８（ａ）および図８（ｂ）に示した光ファイバアレイ装置（第４参考例および実施例）では、入出力光ファイバとしてテープ型多心光ファイバをほぼそのまま使用できるため、煩雑で折れやすい多数本の単芯光ファイバ等を苦労して部品収納ケースに収容する必要がなく、接続対象となる光波回路チップが有する高機能な光学特性を、容易に、生産性良く、コンパクトに、効率よく引き出すことができる。
【００５８】
図９は本発明の光ファイバアレイ装置に関する第５参考例を示しており、図９（ａ）は該光ファイバアレイ装置の斜視図、図９（ｂ）は該光ファイバアレイ装置端面の中央付近の拡大図である。ここで用いた光ファイバ押さえ板９は、上記第１参考例で述べた光ファイバ配列具と同じ材料（例えば、パイレックス等のガラス材料）、および同じＶ溝構造で構成されていることを特徴としている。
【００５９】
すなわち、これらの図面から明らかなように、２本のテープ型８芯光ファイバ１，２の先端部の裸光ファイバ３１，３２，…，３８及び４１，４２，…，４８を、段差のあるＶ溝基板１０のＶ溝５１，５２，…，５８及び６１，６２，…，６８に交互に配列する点は上記第１参考例と同様であるが、裸光ファイバを押さえるための光ファイバ押さえ板９に形成されている溝１１１，１１２，…，１１８および１２１，１２２，…，１２８の形状が、前記段差のあるＶ溝基板１０に形成されているＶ溝５１，５２，…，５８及び６１，６２，…，６８と全く同じ材料及び同じ断面形状から構成してなっており、この点が図１（ａ）および図１（ｂ）に示した上記第１参考例の光ファイバアレイ装置と比べて大きく異なる。このようなＶ溝付き押さえ板（光ファイバ押さえ板）９は、例えば、前記段差のあるＶ溝基板（光ファイバ配列具）１０を切削加工法で作製した際に、そのＶ溝基板の一部を切り出すことによって、簡単に作製することができ、量産性に適している。
【００６０】
あるいは、Ｖ溝基板１０の一部を切り出して作製したＶ溝付き押さえ板９の代わりに、前記段差のあるＶ溝基板（光ファイバ配列具）１０と同じもの光ファイバ押さえ板として用いることも可能である。図１０は本発明の第６参考例を説明するための図である。すなわち、図１０に示すように前記段差のあるＶ溝基板（光ファイバ配列具）１０を２個用意して、交互に配列された２本のテープ型８芯光ファイバ１，２の先端部の裸光ファイバ３１，３２，…，３８及び４１，４２，…，４８を挟むように固定すれば、目的とする光ファイバアレイ装置を簡単に作製することができる。このように、ここでのＶ溝基板１０は一種類のみを大量に作製しておけばよく、生産コストの低減や大量生産に極めて適している。
【００６１】
以上、これまでに詳述した本発明の実施例では、テープ型多心光ファイバとして８本の光ファイバ心線からなるテープ型８心光ファイバを主に用いた場合について具体的に説明してきたが、本発明はテープ型８心光ファイバのみの実施例のみに限定されるものではなく、例えば、１心、２心、４心、（８心）、１６心、３２心、…は言うに及ばず、３心、５心、６心、７心、９心、１０心、…など、一般にテープ型Ｎ心光ファイバ（Ｎは自然数）を用いた場合の実施例をも含まれることは勿論である。
【００６２】
また、これまでに詳述した本発明の応用例で示した多層光波回路基板では、上下層に位置する概ね直下または直上の位置関係にある一部の導波路同士において、光パワーが結合して所望の光学特性が得られなくなることを防ぐために、概ね１５μｍ以上のコア段差を設けて光結合の問題を生じないようにしていた。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、３μｍ程度のコア段差を設け、且つ、上下層に位置する概ね直下または直上の位置関係にある一部の導波路同士間で積極的に光結合を生じせしめ、例えば、上下層間で光方向性結合器やリング共振器等の光波回路を内包した多層光波回路基板を用いた場合の実施例をも含まれることは勿論である。
【００６３】
さらに、本発明を上記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００６４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００６５】
（１）基板に対して垂直方向に複数の光回路層または光導波路層を有する高機能な多層光波回路基板（チップ）における多数の入出力チャネルポートに対して、低コスト、高精度、高密度な接続が可能な光ファイバアレイ装置を提供することができる。
【００６６】
（２）基板に対して垂直方向に複数の光回路層または光導波路層を有する高機能な多層光波回路基板（チップ）における多数の入出力チャネルポートに、前記本発明の光ファイバアレイ装置を接続することによって、低コストで高機能な導波路型多層光波回路モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１参考例を示す図であり、図１（ａ）はその斜視図、図１（ｂ）はその中央付近の拡大図である。
【図２】本発明の第１参考例を適用した導波路型多層光波回路モジュールに関する第１の応用例を説明するための斜視図である。
【図３】図２で示した光波回路２０１の詳細を説明する図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）および図３（ｃ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ′およびＤ′−Ｄにおける断面図である。
【図４】本発明の第２参考例を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１参考例及び第３参考例を適用した導波路型多層光波回路モジュールに関する第２の応用例を説明するための図であり、図５（ａ）は光波回路チップの平面図、図５（ｂ）および図５（ｃ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ′およびＦ′−Ｆにおける断面図である。
【図６】図５（ｂ）に示した入力チャネル導波路端面に適用される得る本発明の第３参考例を説明するための図である。
【図７】図７は本発明の第４参考例及び本発明の実施例を適用した導波路型多層光部品モジュールに関する第３の応用例を説明する図であり、図７（ａ）は本第３応用例で光ファイバアレイ装置との接続対象となる光波回路チップの平面図、図７（ｂ）および図７（ｃ）は図７（ａ）のＧ−Ｇ′およびＨ−Ｈ′における断面図である。
【図８】図８（ａ）は図７（ｂ）に示したチャネル導波路端面に適用され得る本発明の第４参考例を説明するための図であり、図８（ｂ）は図７（ｃ）に示したチャネル導波路端面に適用されうる本発明の実施例を説明するための図である。
【図９】本発明の光ファイバアレイ装置に関する第５参考例を示しており、図９（ａ）は該光ファイバアレイ装置の斜視図、図９（ｂ）は該光ファイバアレイ装置端面の中央付近の拡大図である。
【図１０】本発明の第６参考例を説明するための図である。
【図１１】従来の多心光ファイバアレイとしての一般的なテープ型多心（８心）光ファイバの断面図である。
【図１２】テープ型多心光ファイバを用いた光ファイバアレイ装置に関する第１の従来例を説明するための図である。
【図１３】テープ型多心光ファイバを用いた多心光コネクタと称する光ファイバアレイ装置に関する第２の従来例を説明するための図である。
【図１４】テープ型多心光ファイバを用いた光ファイバアレイ装置に関する第３の従来例を説明するための図である。
【図１５】テープ型多心光ファイバを用いた光ファイバアレイ装置に関する第４の従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
１第１のテープ型多心（８心）光ファイバ
２第２のテープ型多心（８心）光ファイバ
９溝付き押さえ板（光ファイバ押さえ板）
１０光ファイバ搭載用部材（光ファイバ配列具（Ｖ溝基板））
１１〜１８テープ型多（８）心光ファイバ１を構成する光ファイバ心線
２１〜２８テープ型多（８）心光ファイバ２を構成する光ファイバ心線
３１〜３８各光ファイバ心線１１〜１８を構成する裸光ファイバ
４１〜４８各光ファイバ心線２１〜２８を構成する裸光ファイバ
５１〜５８（浅い）Ｖ溝
６１〜６８（深い）Ｖ溝
７１〜７８各裸ファイバ３１〜３８を固定する矩形溝（凹部）
８０矩形溝（凹部）
８１〜８８各裸ファイバ３４〜４８を固定する矩形突条（凸部）
９０矩形溝（凹部）
１１１〜１１８（浅い）Ｖ溝
１２１〜１２８（深い）Ｖ溝
２００ａ，２００ｂ本発明の第１参考例の光ファイバアレイ装置
２０１多層導波路構造を有する光波回路基板（チップ）
２０２シリコン基板
２０３入力用チャネル導波路
２０４入力側扇形スラブ導波路
２０５チャネル導波路アレイ
２０６出力側扇形スラブ導波路
２０７出力用チャネル導波路
２０８〜２１１入出力チャネル導波路
６０１〜６０８裸光ファイバ
６１１〜６１８Ｖ溝
８０１〜８１７裸光ファイバ
８２１〜８３７Ｖ溝
１００１裸光ファイバ
１００２一次被覆
１００３二次被覆
１００４光ファイバのコア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber array device and a waveguide-type multilayer optical wave circuit module using the same, and more specifically, an optical waveguide substrate or an optical wave circuit substrate having a multilayer structure, and one or a plurality of tape-type multi-wave circuit boards. The present invention relates to a technique for easily and accurately connecting a core optical fiber with high density.
[0002]
[Prior art]
With the development of the optical industry including optical fiber communication, various economical optical components that realize functions such as optical signal branching, multiplexing / demultiplexing, and wavelength filters are required. As a form for producing and realizing the optical component, a bulk type optical component, a single core, or two or more optical fiber strands that are obtained by aligning and assembling individual optical components such as a prism, a lens, and a mirror with high accuracy. Single-core light on the input / output port end faces of fiber-type parts that are combined by fusing and stretching, etc., connected to each other, silicon substrates and glass substrates on which optical waveguides or optical waveguide circuits that propagate optical signals are formed Broadly classified into waveguide type optical parts made by connecting fibers or multi-core optical fiber arrays, various high-performance and low-cost optical parts have been proposed and put into practical use in the order of these forms. In particular, in the waveguide type optical component, a complicated optical circuit can be integrated into one chip, and an LSI manufacturing process suitable for mass production is used. Therefore, the realization of a multimedia optical circuit network will be promoted. Much attention has been paid to high-performance, low-cost key devices.
[0003]
With the progress of optical waveguide fabrication technology in recent years, the cost of a lightwave circuit chip itself as a single unit of a waveguide type optical component module has been relatively lowered. The cost of connecting a multi-core optical fiber with the optical fiber has become conspicuous. In addition, since a high-performance, complex and large-scale optical wave circuit chip generally has a large number of input / output ports, it is necessary to connect multiple optical fibers, which requires a great deal of time and labor. For this reason, in order to achieve high yield and economy of high-performance waveguide type optical component modules, how to achieve high-density, high-accuracy, and low-cost connections between optical wave circuit chips and multi-core optical fibers. It was hanging.
[0004]
FIG. 11 is a sectional view of a general tape-type multi-core (8-core) optical fiber as a conventional multi-core optical fiber array. As is apparent from FIG. 11, a conventional tape-type multi-core optical fiber 1000 includes a bare optical fiber 1001 having an outer diameter of about 125 μm for confining and propagating optical power, and a primary coating 1002 covering the periphery of the bare optical fiber 1001. A plurality of optical fiber core wires 1005 consisting of (8 in the illustrated example) are arranged side by side and covered with a secondary coating 1003. The outer diameter of the optical fiber core 1005 is, for example, about 250 μm, and is formed about twice the outer diameter of the bare optical fiber 1001. Therefore, the distance (pitch) between the glass cores 1004 at the center of the bare optical fiber 1001 is about 250 μm. Further, the thickness h of the tape-type multi-core optical fiber 1000 is generally h = 0.4 mm, but recently, a thickness h = 0.3 mm has been developed and has already been put into practical use.
[0005]
FIG. 12 is a diagram for explaining a first conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 5-341158) relating to an optical fiber array device using a tape-type multi-core optical fiber, and FIG. 12 (a) is an optical fiber array device. FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 12 has a bare optical fiber diameter, that is, an optical fiber glass (cladding) diameter of 125 μm and a coating outer diameter of 250 μm. As shown in FIG. 12 (a), the optical fiber array device using the tape type multi-core optical fiber has two sets of tape type multi-core (8 cores) optical fibers in which the plastic coating at the tip is partially removed. As shown in FIG. 12B, square grooves having a width of 2 mm are directly formed on the upper and lower sides, and the optical fiber cores 2001 are alternately meshed with each other so as to be aligned. The optical fiber core interval in the horizontal direction can be set to 125 μm without using any parts.
[0006]
FIG. 13 is a diagram for explaining a second conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 9-68629) relating to an optical fiber array device called a multi-fiber optical connector using a tape-type multi-core optical fiber. As shown in FIGS. 13A and 13B, the multi-core optical connector 3000 is a four-core or eight-core tape type in which a plurality of optical fiber cores 3001 are arranged in a horizontal row at a pitch of about 250 μm. Two bare optical fibers 3002 are superposed on a positioning ferrule (optical fiber mounting member) 3003 provided with optical fiber insertion holes with a pitch of about 125 μm. By inserting and fixing the tip 3004, an optical fiber array device is realized with a density about twice as high as that of the prior art.
[0007]
FIG. 14 is a diagram for explaining a third conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 10-246838) relating to an optical fiber array apparatus using a tape-type multi-core optical fiber. FIG. 14 (a) shows an optical fiber array. FIG. 12B shows an optical fiber array device, and FIG. 12C shows an optical splitter circuit chip. As shown in FIG. 12B, in order to align the tips of the bare optical fibers 4001 of the two tape-type multi-core optical fibers 4000 that are superposed at a predetermined pitch interval, A square grooved array tool is provided. In the second conventional example, an array tool with an insertion hole is provided, whereas in the third conventional example, an array tool 4002 with a V groove is provided. In addition, a high-density optical fiber array device can be provided.
[0008]
FIG. 15 is a view for explaining a fourth conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 9-5576) relating to an optical fiber array apparatus using a tape-type multi-core optical fiber. FIG. 15 (a) shows an optical fiber array. An end face of the apparatus is shown, and FIG. 15B shows a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. As shown in the figure, the optical fiber fixing member substrate 5002 is formed with a plurality of parallel V-grooves 5003 arranged at predetermined intervals. These V-grooves 5003 are formed so that the depths are closer to both sides, and the depth is shallower toward the center. On the other hand, in order to fix the bare optical fiber 5004 corresponding to the V-groove 5003 of the substrate 5002 on the lower surface of the optical fiber fixing cover 5005 for pressing and fixing the bare optical fiber 5004 of the tape type multi-core optical fiber. The protrusions 5006 and the V-grooves 5007 are formed deeper in the center. A multi-core optical transmitter terminal configured of these members can achieve optical connection between an input / output channel waveguide and an optical fiber at the end face of a lightwave circuit board where warping has occurred, for example, without increasing loss. Is.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As is clear from the description of the first to third conventional examples described above, the rectangular grooves, the insertion holes, and the V grooves provided in the conventional optical fiber array device are the cores of the bare optical fibers to be arranged and fixed. The positions were all formed at the same height. Such an optical fiber array device can be applied only when connected to an input / output channel waveguide (port) of a lightwave circuit chip having a single-layer optical circuit layer or an optical waveguide layer. That is, for example, when connecting a large number of input / output channel waveguides of a high-performance multilayer lightwave circuit chip having a plurality of optical circuit layers or optical waveguide layers in a direction perpendicular to the substrate, and an optical fiber array device, Since there is a step in the depth direction between the channels, there is a problem that the conventional optical fiber array device cannot be applied as it is.
[0010]
Further, as is apparent from the above description of the fourth conventional example, in the optical fiber array device of the conventional invention, the connection between the optical circuit board having warpage and one tape-type multi-core optical fiber is excellent. However, as will be described later, in the optical fiber array device of the present invention, a high-performance optical wave circuit board having a multilayer structure and one or a plurality of V-groove structures are employed. In order to improve the connection with the tape type multi-core optical fiber, a V-groove structure having a different depth is adopted, and the purposes of both are completely different. Further, in this conventional invention, there is no description of an application method to a multilayer lightwave circuit board or a specific example of a multilayer lightwave circuit board. Furthermore, there is no description of a specific manufacturing method, which will be described later in the embodiments of the present invention, such as realizing an optical fiber array device by superimposing a plurality of tape-type multi-core optical fibers.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to provide a large number of input / output channel waveguides (ports) in a high-performance multilayer optical wave circuit substrate (chip) having a plurality of optical circuit layers or optical waveguide layers in a direction perpendicular to the substrate. An object of the present invention is to provide an optical fiber array device capable of low-cost, high-precision, high-density connection.
Another object of the present invention is to provide the light of the present invention to a large number of input / output channel ports in a high-performance multilayer lightwave circuit substrate (chip) having a plurality of optical circuit layers or optical waveguide layers in a direction perpendicular to the substrate. An object of the present invention is to provide an inexpensive and highly functional waveguide type multilayer optical wave circuit module by connecting fiber array devices.
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention uses the following configuration as means for solving the problems. That is,
(1) a tape-type multi-core optical fiber formed by juxtaposing a plurality of optical fibers coated with a bare optical fiber in a strip shape;
  An optical fiber array for arranging a part of bare optical fibers of the tape-type multi-core optical fiber in a horizontal row;
  An optical fiber pressing plate for pressing and fixing the bare optical fibers arranged in the optical fiber array tool;
  The optical fiber arrangement tool is for fixing a V-grooved fixing portion provided with a V-shaped groove for aligning the bare optical fibers at a predetermined interval, and a covering portion of the tape-type multi-core optical fiber. A coating fixing part,
  Each bare optical fiber exposed by removing the tip covering portion of the tape-type multi-core optical fiber is fixed to the V-groove, and the bare optical fiber is pressed by the optical fiber holding plate and then bonded.To the agentAdhering the coated part of the tape-type multi-core optical fiber to the coated fixing partTo the agentAn optical fiber array device that is more fixed,
  In the optical fiber array tool,Two V-grooves with different depths alternateFormed,
  The fiber presser plate has grooves and bumps corresponding to the different depths of the V-grooves so that the bare optical fibers are pressed almost uniformly into the V-grooves having different depths. A line is formed,
  The tape-type multi-core optical fiber is formed by removing the coatings at both ends in the longitudinal direction and bending the tape-type multi-core optical fiber gently so that no bending loss occurs near the center of the entire length. And the bare optical fibers exposed at the both ends are alternately arranged in the V-groove of the optical fiber array tool.It is characterized by that.
[0013]
  (2) In the optical fiber array device according to (1) described above,
  The optical fiber holding plate has the same V-groove structure as the optical fiber array tool.It is characterized by that.
[0014]
  (3) In the optical fiber array device according to (1) or (2) described above,
  The spacing and depth of the V-grooves so that they can be brought into contact with the end faces of the input / output channel ports of the waveguide type multi-wavelength lightwave circuit board provided with two lightwave circuit forming layers in the thickness direction of the board or can be fixedly connected together. It is set in advanceIt is characterized by that.
[0015]
  (4) The optical fiber array device according to (1), (2) or (3) described aboveAnd a waveguide-type multilayer lightwave circuit board comprising two lightwave circuit-forming layers provided in the thickness direction of the substrate.
[0020]
    [Action]
  (1) to (3According to the above-mentioned means, low cost and high cost can be achieved for a large number of input / output channel ports in a high-performance multilayer optical wave circuit substrate (chip) having a plurality of optical circuit layers or optical waveguide layers in a direction perpendicular to the substrate. It is possible to provide an optical fiber array device that can be connected with high accuracy and high density.
[0021]
  In addition, as mentioned above (4) By providing the optical fiber array device of the present invention to these high-functional multilayer optical wave circuit boards (chips), a low-cost and high-performance waveguide multilayer optical wave circuit module is provided. Can do.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
  FIG. 1 shows the first aspect of the present invention.referenceAn example is shown, and FIG.referenceFIG. 1B is an enlarged view of the vicinity of the center of the end face of the optical fiber array device.
[0024]
In FIG. 1A, 1 and 2 are first and second tape-type multi-core (8-core) optical fibers, respectively, 11, 12,..., 18 and 21, 22,. , 38 and 41, 42,... Are optical fibers constituting the tape-type multi-core (8-core) optical fiber 1 and the second tape-type multi-core (8-core) optical fiber 2. , 48 are bare optical fibers constituting the optical fiber core wires 11, 12,..., 18 and 21, 22,. As the tape type multi-core (8-core) optical fibers 1 and 2, the bare optical fiber diameter, that is, the optical fiber glass (cladding) diameter is about 125 μm, the outer diameter of the primary coating is about 250 μm, the pitch of the fiber core is about 250 μm, The most common commercially available tape-type 8-fiber optical fiber having a secondary coating (tape) thickness of about 0.4 mm is used (see FIG. 11).
[0025]
An optical fiber mounting member 10 that is an optical fiber array tool (V-groove substrate) is made of a glass material such as Pyrex glass or quartz glass, or a ceramic material such as alumina, and has V grooves 51, 52, .., 58 and V-groove region (fixed portion with V-groove) 10a provided with V-grooves 61, 62,. It is composed of a flat region (cover fixing portion) 10b for arranging and fixing with resin, thermosetting adhesive or the like. Between the V-groove region 10a and the flat region 10b, an unnecessary stress is not applied to the bare optical fibers 31, 32,..., 38 and 41, 42,. A step 10c having a thickness approximately equal to the coating thickness of the two tape-type optical fibers 1 and 2 is provided.
[0026]
After stripping the tip of these two tape-type optical fibers 1 and 2 and removing the bare optical fiber surface exposed by chemicals, etc., the tape is placed on the tape-type optical fiber 2 .., And 38 are arranged between the bare optical fibers 41, 42,..., And are alternately arranged, The bare optical fibers 41, 42,..., 48 are arranged in the V grooves 61, 62,..., 68, and the bare optical fibers 31, 32,. Furthermore, in order to fix these bare optical fibers, the groove | channel in which the rectangular groove | channel (recessed part) 71,72, ..., 78 and the rectangular protrusion (convex part) 81,82, ..., 88 which have a rectangular cross-sectional structure were formed. An attached pressing plate (optical fiber pressing plate) 9 is covered, and an adhesive such as UV curable or thermosetting is applied to the V groove, the vicinity of the pressing plate, and the base coating of the tape fiber and solidified.
[0027]
  That is, the bare optical fibers 31, 32, ..., 38 and 41, 42, ..., 48 are pressed against the V grooves 51, 52, ..., 58 and 61, 62, ..., 68 by the grooved pressing plate 9. And fixed to the V-groove region (fixed portion with V-groove) 10a by the adhesive, and tape-type multi-core optical fibers 1 and 2 (optical fiber cores 11, 12,..., 18 and 21, 22,..., 28) The covering portion is fixed to the flat region (cover fixing portion) 10b with the adhesive. After that, the vicinity of the end face of the bare optical fiber is cut at once, for example, the end face is polished obliquely to prevent the reflected light of the optical signal from being reflected.Reference exampleThe optical fiber array device is completed.
[0028]
As shown in FIG. 1B, the horizontal pitches of the V grooves 51, 52, ..., 58 and 61, 62, ..., 68, that is, the bare optical fibers 31, 32, ..., arranged in these V grooves. The horizontal pitch of 38 and 41, 42,..., 48 is 127 μm, which is slightly larger than the bare optical fiber diameter (about 125 μm), as in the conventional example. This is a measure taken in anticipation of a variation in the outer diameter of the bare optical fiber between lots when the optical fiber is manufactured. That is, when the bare optical fibers are arranged and fixed in the V-groove, 127 μm is adopted as a V-groove pitch that is necessary and sufficient to avoid contact between adjacent bare optical fibers. Therefore, the value of the V-groove pitch is not limited to this, and may be set to an arbitrary value of 127 μm or more such as 128 μm, 129 μm, or 130 μm. However, if the V-groove pitch is set too large, unnecessary stress is applied to the base of the bare optical fiber, which is likely to cause disconnection or breakage. When setting a V-groove pitch of 127 μm or more, pay attention to the above items. It is important to do.
[0029]
  And this firstreferenceThe greatest feature of the example is that V grooves 51, 52,..., 58 having the same depth and V grooves 61, 62,. This point is significantly different from the conventional example in which the depths of all the V-grooves arranged in parallel are constant. Book 1referenceIn the example, in order to realize a first application example to be described later, a step (depth difference) in the vertical (depth) direction between the V grooves 51, 52,..., 58 and the V grooves 61, 62,. Is set to 15 μm. Such a series of V grooves 51, 52,..., 58 and 61, 62,..., 68 are formed one by one in the conventional process of continuously forming V grooves having the same depth. Each time the dicing machine rotates, the cutting blade can be easily realized by repeatedly increasing / decreasing the vertical direction by 15 μm from the depth position where the first V-groove is formed.
[0030]
  The rectangular grooves 71, 72,..., 78 and the rectangular ridges 81, 82,..., 88 are formed from the bare optical fibers 31, 32,. , 58 and 61, 62,..., 68 are provided on the grooved pressing plate 9. BookreferenceIn the example, the bare optical fibers 31, 32, ..., 38 and 41, 42, ..., 48 arranged in the V-grooves 51, 52, ..., 58 and 61, 62, ..., 68 and the grooved pressing plate 9 In order to prevent a gap between them, the step between the rectangular grooves 71, 72,... 78 and the rectangular ridges 81, 82,. The vertical step (depth) direction of the V grooves 61, 62,..., 68 is set to 15 μm, and the pitch is set to about 127 μm.
[0031]
Such rectangular grooves 71, 72,..., 78 and rectangular ridges 81, 82,..., 88 utilize, for example, the photolithography technique, KOH, etc. by utilizing the anisotropic etching property of a silicon single crystal substrate. By combining a wet etching method with an alkaline chemical, it can be easily produced in large quantities with high accuracy. However, the groove cross-sectional shape and the ridge cross-sectional shape obtained by selecting the crystal orientation of the silicon substrate are not generally rectangular, but may be other shapes such as a trapezoid, but the bare optical fibers 31, 32,. As long as the steps at the locations where 38 and 41, 42,..., 48 and the grooved pressing plate 9 are in contact with each other need only be realized uniformly and accurately, the cross-sectional shape of the grooves and ridges does not matter. Of course.
[0032]
  FIG. 2 shows the first aspect of the present invention.referenceIt is a perspective view for demonstrating the 1st application example regarding the waveguide type multilayer optical wave circuit module to which the optical fiber array apparatus of an example is applied. In the first application example, there is no optical coupling or connection between the upper and lower lightwave circuits in the chip, and two types of optical functional circuits are configured independently in the upper and lower layers. . In FIG.First reference exampleOptical fiber array devices 200a and 200b are abutted against input / output channel waveguide (core) end faces 208, 209, 210, and 211 of a central optical wave circuit board (chip) 201 having a multilayer waveguide structure, and optically The state immediately before the connection is fixed is shown. The optical fiber array device 200a has the first configuration shown in FIG.referenceThis is exactly the same as the example optical fiber array device. The optical fiber array device 200b is different from the first embodiment shown in FIG. 1 except that the positional relationship between the shallow grooves and the deep grooves is set in the opposite direction.referenceThis is the same as the example optical fiber array device.
[0033]
An optical wave circuit drawn in each waveguide layer is called an arrayed waveguide grating (AWG) type (N × N, here N = 8) optical wavelength multiplexer / demultiplexer, and is an optical wavelength division multiplexing. (Wavelength Division Multi / demultiplexing: WDM) It is put into practical use as a key device in a communication system. Here, two identical AWG type optical wavelength multiplexers / demultiplexers are formed in layers, the solid line indicates the upper layer AWG type optical wave circuit, and the alternate long and short dash line indicates the lower layer AWG type optical wave circuit. These lightwave circuits are formed on a silicon substrate 202 (or a glass substrate, a semiconductor substrate, or the like) on a quartz system comprising a core layer in which most of the optical signal power propagates and a cladding layer having a slightly lower refractive index. It can be manufactured by a known technique (for example, Kawachi et al., J. Quantum Electronics, 22, pp391, 1990) that combines a glass waveguide film forming technique and a microfabrication technique in LSI manufacturing.
[0034]
Here, the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer will be briefly described. This AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer includes an input channel waveguide 203, an input side sector slab waveguide 204, a channel waveguide array 205, an output side sector slab waveguide 206, and an output channel waveguide 207. It consists of and. The input-side sector slab waveguide 204 is disposed between the input channel waveguide 203 and the channel waveguide array 205, and the output-side sector slab waveguide 206 is disposed between the channel waveguide array 205 and the output channel waveguide 207. Is arranged. The channel waveguide array 205 is composed of a plurality of channel waveguides having different optical path lengths. A plurality of output channel waveguides 207 are prepared for each wavelength to be demultiplexed. Further, there may be a plurality of input channel waveguides 203.
[0035]
In such a configuration, when an optical signal wavelength-multiplexed (λ1, λ2,..., Λn) is input to any one of the input channel waveguides 203, the optical signal is input to the input-side fan-shaped slab waveguide 204. Then, the beam is expanded and introduced into each channel waveguide constituting the channel waveguide array 205. The phase of the optical signal when passing through these channel waveguides and reaching the output-side fan-shaped slab waveguide 206 differs for each wavelength included in the optical signal. That is, since the inclination of the wavefront when input to the output-side sector slab waveguide 206 differs depending on the wavelength, the optical signal is collected at an angle corresponding to the wavelength by the output-side sector slab waveguide 206.
[0036]
The optical path length of each of the channel waveguides constituting the channel waveguide array 205 is such that the optical signal collected through the channel waveguides is different for each wavelength (the output end of the output-side fan-shaped slab waveguide 206). The position is set to be strengthened by interference. Since each output channel waveguide 207 is arranged at a position where a desired wavelength (λ1, λ2,..., Λn) is strengthened, an optical signal separated for each wavelength is taken out from each of the output channel waveguides 207. be able to.
[0037]
3 is a diagram for explaining the details of the lightwave circuit shown in FIG. 2. FIG. 3 (a) is a plan view, and FIGS. 3 (b) and 3 (c) are CC 'in FIG. 3 (a). It is sectional drawing in D'-D. As shown in FIG. 3 (a), the lightwave circuit board 201 is formed with the same lightwave circuit of the AWG type (N × N) optical wavelength multiplexer / demultiplexer in the upper layer and the lower layer, and the input / output channel. The position of the waveguide is configured to be shifted by exactly half a pitch in the upper and lower layers. At the time of manufacturing the mask, the pitch of the input / output channel waveguide of the arrayed waveguide grating type (8 × 8) optical wavelength multiplexer / demultiplexer is set to 254 μm (twice the 127 μm V groove pitch of the optical fiber array device) in advance. It shall be set.
[0038]
As shown in FIGS. 3B and 3C, the positions of the input / output channel waveguides are shifted by exactly half a pitch in the upper and lower layers, but there are further steps in the vertical direction of the cores in the upper and lower layers. The lightwave circuit board 201 was produced to have a thickness of about 15 μm. This is to prevent the optical power from being combined and the desired optical characteristics cannot be obtained in some of the waveguides that are positioned directly below or directly above the upper and lower layers. In other words, if there is a step of approximately 15 μm, even if a part of the upper layer of the waveguide is arranged right above the part of the lower part of the waveguide, the problem of optical coupling will occur unless the coupling length is extremely long. It has been confirmed experimentally. When the coupling length becomes long and problems such as optical coupling cannot be ignored, for example, the vertical step of the upper and lower cores is increased to about 20 μm, or problems such as optical coupling do not occur. Of course, the layout of the lightwave circuit may be changed.
[0039]
  FIG. 4 shows a second example of the optical fiber array device of the present invention.referenceIt is a perspective view which shows an example. In this optical fiber array apparatus, two tape-type eight-core optical fibers 1 and 2 are superposed in the thickness direction, and the bare optical fibers 31, 32,..., 38 and 41, 42,. In terms of the arrangement, the firstreferenceSimilar to the example, but two tape-type optical fiber bundles of two tape-type optical fibers 1 and 2 are arranged in parallel, and one V-groove substrate 10 and The point which is comprised integrally by the one pressing board 9 with a groove differs greatly.
[0040]
  The optical fiber array device configured as described above is the firstreferenceCompared to the example, it can be applied to a large-scale waveguide type lightwave circuit chip having a larger number of input / output channel waveguides. This secondreferenceIn the example, a flat region 8 having no V-groove, rectangular groove, or bare optical fiber is provided between two bundles of tape-type 8-core optical fiber bundles arranged in parallel. However, the present invention is not limited to this. The present invention also relates to an optical fiber array device in which the flat region 8 is not provided and V-grooves, rectangular grooves and bare optical fibers are continuously formed.Reference exampleOf course, it is included.
[0041]
Further, by developing the form shown in FIG. 4, for example, three bundles, four bundles, five bundles of the tape type eight-core optical fiber bundle composed of the two tape-type eight-core optical fibers 1 and 2, As described above, a larger number of tape-type 8-core optical fiber bundles may be arranged in parallel, and may be configured integrally by one V-groove substrate and one grooved pressing plate. Furthermore, for example, more tapes can be obtained by combining one or two tape-type optical fiber bundles composed of three or more tape-type optical fibers, or a combination thereof. The eight-fiber optical fiber bundles may be arranged in parallel and may be integrally formed by one V-groove substrate and one grooved pressing plate. As a matter of course, the input / output channel waveguides of the waveguide-type multilayer optical wave circuit chip connected to these optical fiber array devices are connected to the end faces of the bare optical fiber cores arranged in the optical fiber array device. Of course, the steps and arrangement of these are designed in advance.
[0042]
  FIG. 5 shows the firstreferenceExamples and the third of the present invention to be described laterreferenceIt is a figure for demonstrating the 2nd application example regarding the waveguide type multilayer lightwave circuit module to which the optical fiber array apparatus of an example is applied, FIG.5 (a) is a top view of a lightwave circuit chip, FIG.5 (b), FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line EE ′ and F′-F in FIG.
[0043]
As shown in FIG. 5A, in the lightwave circuit board (chip) 201, an AWG (1 × 8) optical wavelength demultiplexing circuit is formed in the upper layer, and a quadruple (1 × 2) splitter circuit is formed in the lower layer. ing. In the second application example, there is no optical coupling or connection between upper and lower lightwave circuits in the chip, and two types of optical functional circuits are configured independently in the upper and lower layers. .
[0044]
As shown in FIG. 5B, each input channel waveguide pitch of the lower quadruple (1 × 2) splitter circuit is 250 μm, and the input channel of the upper AWG (1 × 8) optical wavelength demultiplexing circuit The waveguide is configured to be 500 μm (250 μm × 2) away from the rightmost input channel waveguide of the splitter circuit. Further, the step in the vertical direction of the upper and lower cores was set to about 15 μm as in the first application example. In order to realize an optical fiber array device that can be optically connected to an input channel waveguide having such a step, for example, an optical fiber array device having a structure as shown in FIG. 6 may be used.
[0045]
  FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention that can be applied to the end face of the input channel waveguide shown in FIG.referenceIt is a figure for demonstrating an example. In FIG. 6, it is assumed that the optical fiber array device is on the front side of the drawing and the lightwave circuit board (chip) is on the other side of the drawing. 6, bare optical fibers 601, 602,..., 608 of a commercially available tape-type 8-fiber optical fiber (250 μm pitch) are arranged on V grooves 611, 612,. Yes. The depth of the V-groove 617 is 15 μm shallower than the depth of the other V-grooves, and the grooved holding plate 9 for fixing the bare optical fiber 607 has a groove 80 that can be regarded as a substantially rectangular shape with a depth of 15 μm. Is formed. These V grooves and rectangular grooves can be easily formed by the method described in the first reference example.
[0046]
Further, for the bare optical fibers 601, 606, and 608 shown by hatching in FIG. 6, since the input / output channel waveguide core to be associated therewith does not exist on the optical circuit board side, these bare optical fibers Assume that optical signals 601, 606 and 608 do not pass. As described above, even if there are some unused bare optical fibers, if the layout of the channel waveguides to be used is laid out in advance at a pitch of 250 μm or a multiple of 127 μm, a commercially available normal tape type Since an 8-fiber optical fiber can be used, an economical and highly accurate optical fiber array device can be realized.
[0047]
  On the other hand, on the output side of the lightwave circuit board 201, as shown in FIG. 5C, the output channels of the upper layer AWG type (1 × 8) optical wavelength demultiplexing circuit and the lower layer quadruple (1 × 2) splitter circuit The waveguide pitches are all set to 254 μm, and the positions of the output channel waveguides are shifted by exactly half a pitch (127 μm) in the upper and lower layers. In order to realize an optical fiber array device that can be optically connected to an output channel waveguide having such a step, for example, the above-described first configuration shown in FIG.referenceThe example optical fiber array apparatus can be applied as it is.
[0048]
  Therefore, as apparent from the description of the second application example, the third example shown in FIG.referenceIn the example optical fiber array device, tape-type multi-core optical fibers can be used almost as they are as input / output optical fibers, so there is no need to accommodate many single-core optical fibers that are complicated and easy to break, and the optical waves to be connected The high-performance optical characteristics of the circuit chip can be extracted easily, compactly and sufficiently.
[0049]
  FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention described later.referenceExamples andOf the present inventionIt is a figure explaining the 3rd application example regarding the waveguide type multilayer optical component module to which the optical fiber array apparatus of an Example is applied, FIG.7 (a) is a connection object with an optical fiber array apparatus in this 3rd application example. FIG. 7B and FIG. 7C are cross-sectional views taken along lines GG ′ and HH ′ of FIG. 7A.
[0050]
As shown in FIG. 7A, in the lightwave circuit board 201, an AWG type (1 × 8) optical wavelength demultiplexing circuit is provided in the upper layer, and an 8-unit (1 × 2) splitter (or 3 dB coupler) circuit is provided in the lower layer. It is configured. The former has the same circuit configuration as in the second application example, but the latter has a (1 × 2) number of splitter circuits doubled and the light traveling direction is the same as in the second application example. Oppositely, the output channel waveguide of the upper AWG type (1 × 8) optical wavelength demultiplexing circuit and the input channel waveguide of the lower eight-channel (1 × 2) splitter are optically connected. This is a big difference. In the third application example, there is no optical coupling between upper and lower lightwave circuits in the chip, and two types of optical functional circuits do not affect each other in the upper layer and the lower layer.
[0051]
As shown in FIG. 7 (b), the pitch of each output channel (left side) waveguide of the 8-unit (1 × 2) splitter circuit formed in the lower layer is 127 μm, and the upper layer is an AWG type (1 × 8). The input channel waveguide (only one on the left side of FIG. 7A) of the optical wavelength demultiplexing circuit is configured to be separated by 127 μm from the output channel waveguide of the adjacent lower splitter circuit. Further, a lightwave circuit board (chip) 201 was fabricated so that the vertical step of the core formed in the upper and lower layers was about 20 μm. In order to realize an optical fiber array device that can be optically connected to the left channel waveguide having such a step, for example, an optical fiber array device having a structure as shown in FIG.
[0052]
  FIG. 8A shows a fourth embodiment of the present invention that can be applied to the end face of the channel waveguide shown in FIG.referenceIt is a figure for demonstrating an example. In FIG. 8A, it is assumed that the optical fiber array device is on the front side of the drawing and the lightwave circuit board (chip) is on the other side of the drawing.
[0053]
  In FIG. 8 (a), a tape-type eight-core optical fiber (250 μm pitch) bare optical fibers 802, 804, 806,..., 816 (however, the 804, 806,. , V-grooves 822, 824,..., 834, 836 to which even-numbered pitch 254 μm intervals are given out of the V-grooves formed in the V-groove substrate 10 (however, the V-grooves of 824, 826,. (Omitted) Arrange above. Next, the bare optical fibers 801, 803, 805,... 815, 817 (note that 803, 805,. ) Are arranged on V-grooves 821, 823,..., 835, 837 (however, the V-grooves of 823, 825,. However, the depth of the V-groove 837 is shallower than the depth of the other V-groove by 20 μm, and the holding plate 9 for fixing the bare optical fiber 817 has a groove (depth of 20 μm that can be regarded as a substantially rectangular shape) (Recess) 90 is formed. These V-groove and rectangular groove are the firstreferenceIt can be easily formed by the method described in the examples.
[0054]
Further, as shown in FIG. 7C, the right channel waveguide pitch of the AWG (1 × 8) optical wavelength demultiplexing circuit formed in the upper layer and the 8-station (1 × 2) splitter circuit formed in the lower layer Are all set to 254 μm, and the positions of the right channel waveguides are shifted by exactly a half pitch (127 μm) in the upper and lower layers. In order to realize an optical fiber array device having such a step and capable of optically connecting channel waveguides (right sides) in the upper and lower layers, for example, upper and lower layer connections as shown in FIG. It is preferable to apply the optical fiber array device for use.
[0055]
  FIG. 8B shows the present invention that can be applied to the end face of the channel waveguide shown in FIG.The fruitIt is a figure for demonstrating an Example. That is, the firstreferenceIn the example (see FIG. 1), an optical fiber array device having a pitch of 127 μm is realized by stacking two tape-type multi-core (8-core) optical fibers 1 and 2, but here, it is cut to an appropriate length. The tape-type multi-core (8 cores) is removed after coating and removing both ends of the single tape-type multi-core (8-core) optical fiber 1, that is, a part of the most distal end portion 1 a and the last tail portion 1 b. ) The optical fiber 1 is folded so as to be almost in the middle, and the exposed multi-core (8 cores) bare optical fibers 31, 32,... (Optical fiber arraying tool) A major feature is that the optical fibers are arranged alternately in the V grooves 51, 52,..., 58 and 61, 62,.
[0056]
  However, in this case, in order to suppress the bending loss of the tape-type multi-core (8-core) optical fiber 1 as much as possible, it is important that the minimum radius of curvature r of the bent bent is approximately 30 mm or more. The structure of the V-groove substrate 10 and the optical fiber holding plate 9 or other manufacturing methods are the same as those in the first embodiment.referenceThe contents described in the example (FIG. 1) were exactly the same. As described above, the use of the optical fiber array device for connecting the upper and lower layers can greatly reduce the increase in the size of the chip accompanying the enhancement of the functions of the lightwave circuit and the increase in the number of channels. High integration or economy can be realized greatly.
[0057]
  Accordingly, as is apparent from the description of the third application example, the optical fiber array device (fourth embodiment) shown in FIGS.referenceExamplesRealIn the example), tape-type multi-core optical fibers can be used almost as they are as input / output optical fibers, so there is no need to place many single-core optical fibers etc. The high-performance optical characteristics of the target lightwave circuit chip can be extracted easily, efficiently, compactly and efficiently.
[0058]
  FIG. 9 shows a first embodiment of the optical fiber array device of the present invention.5 ReferenceFIG. 9A is a perspective view of the optical fiber array device, and FIG. 9B is an enlarged view of the vicinity of the center of the end face of the optical fiber array device. The optical fiber holding plate 9 used here is characterized in that it is composed of the same material (for example, a glass material such as Pyrex) and the same V-groove structure as the optical fiber arranging tool described in the first reference example. Yes.
[0059]
  That is, as is apparent from these drawings, the bare optical fibers 31, 32,..., 38 and 41, 42,. .., 58 and 61, 62,..., 68 of the V groove substrate 10 are alternately arranged in the first.referenceThe groove 111, 112,..., 118 and 121, 122,..., 128 formed in the optical fiber holding plate 9 for holding the bare optical fiber is the same as the example, but the V-groove with the step is formed. .., 58 and 61, 62,..., 68 formed in the substrate 10 are made of the same material and the same cross-sectional shape, and this point is shown in FIG. The first shown in 1 (b)referenceIt differs greatly from the optical fiber array device in the example. Such a V-groove holding plate (optical fiber holding plate) 9 is, for example, a part of the V-groove substrate when the stepped V-groove substrate (optical fiber arranging tool) 10 is manufactured by a cutting method. By cutting out, it can be easily produced and is suitable for mass production.
[0060]
  Alternatively, instead of the V-groove holding plate 9 produced by cutting out a part of the V-groove substrate 10, it can be used as an optical fiber holding plate that is the same as the V-groove substrate (optical fiber arraying tool) 10 having the step. It is. FIG. 10 shows the first aspect of the present invention.6 ReferenceIt is a figure for demonstrating an example. That is, as shown in FIG. 10, two V-groove substrates (optical fiber arraying tools) 10 having the steps are prepared, and the tips of the two tape-type 8-core optical fibers 1 and 2 are alternately arranged. If the bare optical fibers 31, 32,..., 38 and 41, 42,..., 48 are fixed, the target optical fiber array device can be easily manufactured. As described above, only one type of V-groove substrate 10 needs to be manufactured in large quantities, and is extremely suitable for reduction in production cost and mass production.
[0061]
As described above, the embodiments of the present invention described in detail so far have specifically described the case where a tape-type 8-core optical fiber composed of eight optical fiber cores is mainly used as the tape-type multi-core optical fiber. However, the present invention is not limited only to the embodiment of only the tape type 8 core optical fiber, for example, 1 core, 2 cores, 4 cores, (8 cores), 16 cores, 32 cores,. Needless to say, examples of using a tape-type N-core optical fiber (N is a natural number) such as 3-core, 5-core, 6-core, 7-core, 9-core, 10-core,. It is.
[0062]
Further, in the multilayer optical wave circuit board shown in the application example of the present invention described in detail so far, the optical power is coupled in a part of the waveguides positioned in the upper and lower layers, which are in a position just below or just above. In order to prevent the desired optical characteristics from being obtained, a core step of approximately 15 μm or more is provided so as not to cause a problem of optical coupling. However, the present invention is not limited to this. For example, a core level difference of about 3 μm is provided, and a portion of waveguides that are positioned in the upper and lower layers and that are in a positional relationship substantially directly below or directly above are actively used. Needless to say, the present invention includes an embodiment in which a multi-layer optical wave circuit board that optically couples, for example, and includes an optical wave circuit such as an optical directional coupler or a ring resonator between upper and lower layers is used.
[0063]
Furthermore, although the present invention has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
[0064]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0065]
(1) Low cost, high accuracy, and high density for a large number of input / output channel ports in a high-performance multilayer optical wave circuit substrate (chip) having a plurality of optical circuit layers or optical waveguide layers in a direction perpendicular to the substrate It is possible to provide an optical fiber array device that can be easily connected.
[0066]
(2) The optical fiber array device of the present invention is connected to a number of input / output channel ports in a high-performance multilayer optical wave circuit substrate (chip) having a plurality of optical circuit layers or optical waveguide layers in a direction perpendicular to the substrate By doing so, it is possible to provide a low-cost and high-performance waveguide-type multilayer lightwave circuit module.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the first of the present invention.referenceIt is a figure which shows an example, Fig.1 (a) is the perspective view, FIG.1 (b) is the enlarged view of the center vicinity.
FIG. 2 shows the first of the present invention.referenceIt is a perspective view for demonstrating the 1st application example regarding the waveguide type multilayer lightwave circuit module to which the example is applied.
3 is a diagram for explaining the details of the lightwave circuit 201 shown in FIG. 2. FIG. 3 (a) is a plan view, and FIGS. 3 (b) and 3 (c) are C- It is sectional drawing in C 'and D'-D.
FIG. 4 shows the second of the present invention.referenceIt is a perspective view which shows an example.
FIG. 5 shows the first of the present invention.referenceExample and thirdreferenceIt is a figure for demonstrating the 2nd application example regarding the waveguide type multilayer lightwave circuit module to which the example is applied, FIG.5 (a) is a top view of a lightwave circuit chip, FIG.5 (b) and FIG.5 (c) These are sectional drawings in EE 'and F'-F of Drawing 5 (a).
6 shows a third embodiment of the present invention that can be applied to the end face of the input channel waveguide shown in FIG.referenceIt is a figure for demonstrating an example.
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.referenceExample and departureLight fruitIt is a figure explaining the 3rd application example regarding the waveguide type multilayer optical component module to which an example is applied, and Fig.7 (a) is a lightwave circuit chip used as the connection object with an optical fiber array apparatus in this 3rd application example. FIG. 7B and FIG. 7C are cross-sectional views taken along lines GG ′ and HH ′ in FIG.
FIG. 8 (a) shows a fourth embodiment of the present invention that can be applied to the end face of the channel waveguide shown in FIG. 7 (b).referenceIt is a figure for demonstrating an example, FIG.8 (b) is this invention which can be applied to the channel waveguide end surface shown in FIG.7 (c).The fruitIt is a figure for demonstrating an Example.
FIG. 9 is a first view related to the optical fiber array device of the present invention;5 ReferenceFIG. 9A is a perspective view of the optical fiber array device, and FIG. 9B is an enlarged view of the vicinity of the center of the end face of the optical fiber array device.
FIG. 10 shows the first of the present invention.6 ReferenceIt is a figure for demonstrating an example.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a general tape-type multi-core (8-core) optical fiber as a conventional multi-core optical fiber array.
FIG. 12 is a diagram for explaining a first conventional example relating to an optical fiber array device using a tape-type multi-core optical fiber.
FIG. 13 is a diagram for explaining a second conventional example relating to an optical fiber array device called a multi-fiber optical connector using a tape-type multi-core optical fiber.
FIG. 14 is a diagram for explaining a third conventional example relating to an optical fiber array device using a tape-type multi-core optical fiber.
FIG. 15 is a diagram for explaining a fourth conventional example relating to an optical fiber array device using a tape-type multi-core optical fiber.
[Explanation of symbols]
  1 First tape-type multi-core (8-core) optical fiber
  2 Second tape-type multi-core (8-core) optical fiber
  9 Presser plate with groove (Optical fiber presser plate)
  10 Optical fiber mounting member (optical fiber array (V-groove substrate))
  11 to 18 Optical fiber cores constituting a tape-type multi (8) optical fiber core 1
  21-28 Optical fiber core wire constituting tape-type multi- (8) core optical fiber 2
  31-38 Bare optical fibers constituting the optical fiber cores 11-18
  41 to 48 Bare optical fibers constituting the optical fiber core wires 21 to 28
  51-58 (shallow) V-groove
  61-68 (deep) V-groove
  71-78 Rectangular grooves (recesses) for fixing the bare fibers 31-38
  80 Rectangular groove (concave)
  81-88 Rectangular ridges (convex parts) for fixing the bare fibers 34-48
  90 Rectangular groove (concave)
  111-118 (shallow) V-groove
  121-128 (deep) V-groove
  200a, 200b First of the present inventionreferenceExample optical fiber array device
  201 Optical Wave Circuit Board (Chip) Having Multilayer Waveguide Structure
  202 Silicon substrate
  203 Channel waveguide for input
  204 Input-side fan-shaped slab waveguide
  205 channel waveguide array
  206 Output-side fan-shaped slab waveguide
  207 Output channel waveguide
  208 to 211 I / O channel waveguide
  601-608 Bare optical fiber
  611-618 V groove
  801-817 Bare optical fiber
  821-837 V groove
  1001 Bare optical fiber
  1002 Primary coating
  1003 Secondary coating
  1004 Optical fiber core

Claims

裸光ファイバを被覆した複数本の光ファイバを帯状に並設してなるテープ型多芯光ファイバと、
前記テープ型多芯光ファイバの一部の裸光ファイバを横一列に配置させる光ファイバ配列具と、
前記光ファイバ配列具に配置された裸光ファイバを押しあてて固着させるための光ファイバ押さえ板とを有してなり、
前記光ファイバ配列具は、前記各裸光ファイバを所定の間隔に整列させるためのＶ字形の溝を設けたＶ溝付き固定部と、前記テープ型多芯光ファイバの被覆部分を固定するための被覆固定部とを具備し、
前記テープ型多芯光ファイバの先端被覆部分を除去して露出させた各裸光ファイバを前記Ｖ溝に固定し、且つ、前記光ファイバ押さえ板により前記裸光ファイバを押しあてたのち接着剤により固着させ、且つ、前記テープ型多芯光ファイバの被覆部分を前記被覆固定部に接着剤により固定してなる光ファイバアレイ装置であって、
前記光ファイバ配列具には、深さの異なる２つのＶ溝が交互に形成され、
前記ファイバ押え板には、前記各裸光ファイバが前記深さの異なる各Ｖ溝内にほぼ一様に押し当てられるように、前記Ｖ溝の異なる深さに対応して設けられた溝と突条とが形成され、
前記テープ型多芯光ファイバは、その長手方向における両端部の被覆を除去するとともに、該テープ型多芯光ファイバをその全長の中央付近で曲げ損失が生じない程度に緩く折り曲げるようにして前記両端部を重ね合わせ、且つ、前記両端部において露出した裸光ファイバを前記光ファイバ配列具のＶ溝に交互に配置してなることを特徴とする光ファイバアレイ装置。A tape-type multi-core optical fiber formed by juxtaposing a plurality of optical fibers coated with a bare optical fiber in a strip shape;
An optical fiber array for arranging a part of bare optical fibers of the tape-type multi-core optical fiber in a horizontal row;
An optical fiber pressing plate for pressing and fixing the bare optical fibers arranged on the optical fiber array tool;
The optical fiber arrangement tool is for fixing a V-grooved fixing portion provided with a V-shaped groove for aligning the bare optical fibers at a predetermined interval and a covering portion of the tape-type multi-core optical fiber. A coating fixing part,
Each bare optical fiber exposed by removing the distal end cover portion of the tape-type multi-core optical fiber fixed to the V groove, and, the adhesive After pressed the bare optical fiber by the optical fiber holding plate more by fixing, and, an optical fiber array apparatus comprising more fixed to the adhesive coating section of said tape-type multi-core optical fiber in the coating fixing portions,
In the optical fiber array, two V-grooves having different depths are alternately formed,
The fiber presser plate has grooves and bumps corresponding to the different depths of the V-grooves so that the bare optical fibers are pressed almost uniformly into the V-grooves having different depths. A line is formed,
The tape-type multi-core optical fiber is formed by removing the coating at both ends in the longitudinal direction and bending the tape-type multi-core optical fiber gently so that no bending loss occurs near the center of the entire length. The optical fiber array device is characterized in that the bare optical fibers exposed at both ends are arranged alternately in the V-groove of the optical fiber array tool .

請求項１に記載の光ファイバアレイ装置において、
前記光ファイバ押さえ板は、前記光ファイバ配列具と全く同一のＶ溝構造を有することを特徴とする光ファイバアレイ装置。The optical fiber array device according to claim 1,
The optical fiber array device, wherein the optical fiber holding plate has a V-groove structure exactly the same as the optical fiber array.

請求項１または２に記載の光ファイバアレイ装置において、
基板の厚さ方向に２つの光波回路形成層を設けてなる導波路型多層光波回路基板の各入出力チャネルポート端面に突き合わせられるように、もしくは一括固着接続できるように前記Ｖ溝の間隔と深さを予め設定してなることを特徴とする光ファイバアレイ装置。In the optical fiber array device according to claim 1 or 2,
The spacing and depth of the V-grooves so that they can be brought into contact with the end faces of the input / output channel ports of the waveguide type multilayer optical wave circuit board provided with two optical wave circuit forming layers in the thickness direction of the board or can be fixedly connected together. An optical fiber array device, wherein the length is preset .

請求項１，２または３に記載の光ファイバアレイ装置と、基板の厚さ方向に２つの光波回路形成層を設けてなる導波路型多層光波回路基板とで接続構成することを特徴とする導波路型多層光波回路モジュール。 An optical fiber array device according to claim 1, 2 or 3, and a waveguide type multilayer optical wave circuit substrate having two optical wave circuit forming layers provided in the thickness direction of the substrate. Waveguide-type multilayer lightwave circuit module.