JPH02298904A - 光ユニット及びその光結合部の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用公費〉 本発明は、光導波路のホルダと光部品のホルダとをレー
ザ溶接した光ユニット及びその光結合部の構造に関し、
特に低出力のレーザ光にてこれらホルダの溶接を可能と
したものである。

〈従来の技術〉 近年、光通信や光情報処理等の分野における技術の進展
に伴い、単一モード伝送用光ファイバと光結合回路や光
分岐回路等を構成する先導波路とを信頼性高く実装する
ことが必要となって来ている。周知のように、単一モー
ド伝送用光ファイバのコア部の径は１０μｍ程度しかな
く、この単一モード伝送用光ファイバと先に述べた光導
波路とを接続する場合には、これらの相対的な位置ずれ
を１μｍ程度以下に抑えて接続損失の増加を防止しなけ
ればならない。

従来、光導波路と単一モード伝送用光ファイバ等の光部
品この接続に際してζよ、これらの接続損失が最小とな
るように、光導波路を保持するホルダと光部品を保持す
るホルダとを位置決めし、両者を接着剤により固定して
いる。

ところが、この方法では接着剤が固化するまで一対のホ
ルダを静止状態で固定しておく必要がある上、外部環境
に対する接着剤の特性に問題があるため、信頼性が高い
ものとは必ずしも云えなかった。

そこで、周囲への熱的影響が少なくしかも瞬間的な接合
が可能なレーザ溶接を、これら光導波路と光部品この結
合部に応用することが考えられている。乙のような光結
合部を有する光ユニットの一例を表す第９図に示すよう
に、単一モード伝送用光ファイバ（以下、単一モードフ
ァイバと略称する）１０１の接続端部はステンレス鋼製
のフェルール１０２を介してステンレス鋼製のホルダ１
０３に埋設されている。前記単一モードファイバ１０１
に一端側が接続する光導波路１０４は、ステンレス鋼製
のホルダ１０５に接着固定されており、この光導波路１
０４にはセンサチップ１０６が組付けられている。この
光導波路１０４の他端側には、ステンレス鋼製のホルダ
１０７に保持された複数本（図では二本）の多モード伝
送用光ファイバ（以下、多モードファイバと略称する）
１０８の接続端部が連結されており、前記ホルダ１０７
はステンレス鋼製のホルダ受け　１０９に装着されてい
る。そして、これらホルダ１０３，１０５，１０７及び
ホルダ受け１０９の突き合せ端部１１０はＹＡＧ　（イ
ツトリウム・アルミニウム°ガーネット）レーザにより
適宜スポット溶接され、相互に一体化されている。

前記単一モードファイバ１０１から入射した光は光導波
路１０４にて二つに分岐され、センサチップ１０６を有
する側とそうでない側この光が二本の多モードファイバ
１０８にて観測される。そこで、これら二本の多モード
ファイバ１０８からの出力を比較することにより、セン
サチップ１０６に基づく高感度な各種測定が可能となる
。

〈発明が解決しようとする３！題〉 第９図に示した従来の光ユニット及びその光結合部の構
造では、黒点で示す溶接箇所１１１に充分な接合強度を
得ろ必要上、これら溶接箇所１１１の溶は込み深さを充
分深（設定しなければならない。しかも、相互に接合さ
れろホルダ１０３，１０５，１０７及びホルダ受け１０
９が熱容量の大きなブロック状をなしているため、高出
力のＹＡＧレーザを使用する必要がある。

ところが、高出力のＹＡＧレーザに対して従来ガイド可
能なエネルギビーム伝送用光）・アイバの伝送許容限度
は３０ジユ一ル程度しかなく、これ以上の高出力のレー
ザ光に対しては、反射焼を利用した多関節型のガイド装
着を採用しなければならず、その調整等の取扱いがめん
どうとなる欠点があった。しかも、高出力のレーザ光を
溶接箇所に照射すると、この時の溶接の衝撃により、ホ
ルダ１０３゜１０５．１０７及びホルダ受け１０９の相
対位置がずれてしまい、接続損失を増大させる結果を招
く虞があった。

く課題を解決するための手段〉 本発明による光ユニットは、光導波路と、この光導波路
に接続する光部品と、これら光導波路及び光部品をそれ
ぞれ保持ずろと共に突き合わせ端部が相互にレーザ溶接
される一対のホルダと、これらホルダの少なくとも一方
に前記突き合わせ端部に沿って形成され且つこの突き合
わせ端部に近接する切欠部とを具えたことを特徴とする
ものである。

又、本発明による光結合部の構造は、光導波路を保持す
るホルダと前記光導波路に接続する光部品を保持するホ
ルダとを相互に突き合わせ、これらホルダの突き合せ端
部をレーザ溶接した光結合部において、前記ホルダの少
なくとも一方に前記突き合せ端部に近接する切欠部をこ
の突き合せ端部に沿って形成したことを特徴とするもの
である。

く作　　　用〉 レーザ溶接される突き合せ端部に近接して切欠部が形成
されており、突き合せ端部近傍の熱容量がこの切欠部の
分だけ小さくなる。

この結果、低出力のレーザ光を用いても充分な溶は込み
深さで突き合せ端部がレーザ溶接されろ。

く実　施　例〉 本発明による光結合部の構造を有する光ユニットの一実
施例の外観を表す第１図及びその断面構造を表す第２図
に示すように、単一モードファイバ１１の接続端部には
、ステンレス鋼等の金属製のガイドスリーブ１２ａに一
端部を嵌め込んだジルコニア等のセラミックスや金属等
で形成されるフェルール１２ｂが一体的に嵌着され、こ
れらガイドスリーブ１２ａの一部及びフェルール１２ｂ
は５ＵＳ３０３゜５ＵＳ３０４９のステンレス鋼やコバ
ール等の金属製のホルダ１３に貫通状態で接合されてい
る。そして、このホルダ１３には一端が単一モードファ
イバ１１に接続する光導波路１４を形成した金属製のホ
ルダ１５が接合されている。

先導波路１４の構造を表す第３図に示すように、本実施
例の光導波路１４は単一モードファイバ１１に接続し且
っＹ分岐回路によって八本に分岐したコア部１４ａと、
これらコア部１４ａを囲むクラッド部１４ｂとからなり
、図示しない接着剤にてホルダ１５と一体化されている
。なお、この光導波路１４とホルダ１５この接合方法と
してホルダ１５に対する光導波路１４の接合端面に蒸着
法等で金属膜を形成し、この金属膜を介して光導波路１
４とホルダ１５とをろう付けすることも可能である。又
、余談ではあるがこの薄膜状をなす光導波路１４はシリ
コン基板上に特公昭６１−３９６４５号公報等に開示さ
れた方法等で形成することができ、多成分系ガラスやニ
オブ酸リチウムや石英ガラス或いは各種半導体等でこの
光導波路１４を構成する。

このように、本実施例ではＹ分岐回路を利用した光導波
路１４を採用したが、第４図に示す如き方向性結合回路
を利用した光導波路１４や第５図に示す如き波長無依存
性回路を利用した光導波路１４を採用することが可能で
あり、要するに、光信号の入射端と射出端とがそれぞれ
一つ以上あるようなものでありさえすれば良い。なお、
これら第４図及び第５図において第３図に示した部材と
同一機能の部材には、これと同一の符号を記しである。

前記光導波路１４の他端に接続端部がそれぞれ接続する
本実施例では八本の単一モードファイバ１６は、これら
の接続端部を一定間隔で保持するファイバ受け１７とフ
ァイバ押え１８とで固定されてお吟、これらが更に接着
剤を介して金属製のホルダ１９に接合されている。

ホルダ１５，１９はホルダ１３と同材質のもので形成さ
れており、これらの突き合せ端部２０の接合箇所２１近
傍には、突き合せ端部２０に沿った切欠部２２がそれぞ
れ形成されている。これら切欠部２２を形成することで
突き合せ端部２０の接合箇所２１の幅Ｗを例えば０．５
臘程度に設定し、接合箇所２１近傍のホルダ１３，１５
，１９の熱容量が小さくなるように工夫する。そして、
図中、黒点で示すこの接合箇所２１をＹＡＧレーザ等で
スポット溶接するが、ここの部分の熱容量が小さいこと
から５ジユ一ル程度のエネルギを１〜１０２り秒のパル
スで照射すれば、充分な溶は込み深さが得られる。

ちなみに、切欠部２２を形成しない状態で本実施例と同
様な溶は込み深さを得るためには、３０ジユ一ル以上の
エネルギを１〜１０ミリ秒のパルスで照射する必要があ
り、本実施例の構造を採用することによって、低出力の
ＹＡＧレーザを利用可能となる。

接合箇所２１に対するレーザ光の照射方法としでは、単
一モードファイバ１１，１６及び光導波路１４のコア部
１４ａを挾んで１８０度隔てた二箇所から同時にこれら
単一モードファイバ１１，１６及び光導波路１４へ向け
て二本のレーザ光を照射し、溶接時の衝撃によりホルダ
１３，１５，１９の相対位置がずれないように配慮する
ことが望ましい。

なお、本実施例では切欠部２２を単一モードファイバ１
６の配列方向両端側のホルダ１３゜１５．１９の突き合
わせ端部２０近傍にのみ溝状に形成したが、他の一実施
例の側面形状を表す第６図に示すように、光導波路１４
やファイバ押え１８が露出する面と反対側のホルダ１３
，１５，１９の端面（底面）にも形成し、ここの突き合
わせ端部２０もレーザ溶接するようにしても良い。この
場合、光導波路１４やファイバ押え１８が露出する側の
突き合わせ端部２０をこれと同時にレーザ溶接すること
が望ましい。又、これらの実施例では切欠部２２を溝状
に形成したが、接合箇所２１の突き合わせ端部２０の部
分を拡大した第７図及び第８図に示すように、接合箇所
２１の突き合せ端部２０がフランジ状に突出するように
、切欠部２２をホルダ１３，１５，１９の端面全域に亙
って形成するようにしても良い。

フランジ状をなす突き合せ端部２０の厚みは、隣り合う
ホルダ１３，１５，１９の材質が同一の場合には、均等
に設定することが望ましいが、異種材料を用いた場合に
は、第７図に示すように熱容量が相対的に大きい方（図
ではホルダ１５）の突き合せ端部２０のフランジ状をな
す厚みを薄くするか、或いは第８図に示すように熱容量
が相対的に大きい方（図ではホルダ１５）の突き合せ端
部２０を切欠部２３により櫛歯状に設定し、相互に接合
すべき二つの突き合せ端部２０の熱容量をほぼ等しく設
定し、良好なレーザ溶接がなされろようにすると良い。

従って、第１図及び第６図に示した実施例において、ホ
ルダ１３゜１５．１９の材質が異なっている場合には、
熱容量が小さい方のホルダの切欠部２２の深さを浅くし
たり、或いは無（すことも当然あり得ろ。

なお、これらの実施例ではホルダ１３，１５゜１９の突
き合せ端部２０をレーザ光にてスポット溶接するように
したが、必要に応じて連続し−ム溶接を採用することも
可能である。

〈発明の効果〉 本発明の光ユニッＩ・及びその光結合部の構造によると
、相互に突き合わされる一対のホルダの突き合せ端部の
近傍に切欠部を形成し、この切欠部によって突き合せ端
部の熱容量を少なくさせたので、低出力のレーザ光にて
も充分な溶は込み深さが得られ、設備コストを下げろこ
とが可能である。又、レーザ光を照射した際の衝撃を軽
減できるため、低損失の光結合部を有する光二ニットを
容易に実現可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光結合部の構造を具えた光ユニッ
トの一実施例を表す外観斜視図、第２図はその断面図、
第３図〜第５図はその光導波路の構造の一例をそれぞれ
表す概念図、第６図〜第８図は本発明の他の一実施例を
それぞれ表し、第６図は側面図、第７図及び第８図は部
分拡大斜視図、第９図は従来の光結合部の構造を有する
光ユニットの一例を表す外観斜視図である。 又、図中の符号で１１．１６は単一モードファイバ、１
２ｂはフェルール、１．３，１５．１９はホルダ、１４
は光導波路、１４ａ（よコア部、１４ｂはクラッド部、
１７はファイバ受け、１８はファイバ押え、２０は突き
合せ端部、２１は接合箇所、２２，２３は切欠部である
。 第１図 第２図 第３図 ＋４ｂ 第４図 第５図 １′４゜ 第　６　因 第　７　区 第　８　区 １日 第９図 ＋０３ ■

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光導波路と、この光導波路に接続する光部品と、
   これら光導波路及び光部品をそれぞれ保持すると共に突
   き合わせ端部が相互にレーザ溶接される一対のホルダと
   、これらホルダの少なくとも一方に前記突き合わせ端部
   に沿って形成され且つこの突き合わせ端部に近接する切
   欠部とを具えたことを特徴とする光ユニット。
2. （２）光導波路を保持するホルダと前記光導波路に接続
   する光部品を保持するホルダとを相互に突き合わせ、こ
   れらホルダの突き合せ端部をレーザ溶接した光結合部に
   おいて、前記ホルダの少なくとも一方に前記突き合せ端
   部に近接する切欠部をこの突き合せ端部に沿って形成し
   たことを特徴とする光結合部の構造。