JP3722353B2 - Optical fiber array device and waveguide type multilayer optical wave circuit module using the same - Google Patents
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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
611〜618 V溝
801〜817 裸光ファイバ
821〜837 V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
[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
[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
[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
[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
[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)
[0025]
An optical
[0026]
After stripping the tip of these two tape-type
[0027]
That is, the bare
[0028]
As shown in FIG. 1B, the horizontal pitches of the
[0029]
And this firstreferenceThe greatest feature of the example is that
[0030]
The
[0031]
Such
[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
[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
[0035]
In such a configuration, when an optical signal wavelength-multiplexed (λ1, λ2,..., Λn) is input to any one of the
[0036]
The optical path length of each of the channel waveguides constituting the
[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
[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
[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
[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
[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
[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
[0046]
Further, for the bare
[0047]
On the other hand, on the output side of the
[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
[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-
[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)
[0056]
However, in this case, in order to suppress the bending loss of the tape-type multi-core (8-core)
[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
[0059]
That is, as is apparent from these drawings, the bare
[0060]
Alternatively, instead of the V-
[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
[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
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)
21-28 Optical fiber core wire constituting tape-type multi- (8) core
31-38 Bare optical fibers constituting the optical fiber cores 11-18
41 to 48 Bare optical fibers constituting the optical
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 (4)
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 .
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.
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 .
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