JPH0328806A - 光導波路と光ファイバとの結合方法 - 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】 本発明は、光通信において必要な光ファイバと石英ガラ
ス系光導波路との直接接続法に関するものである． 例えば光分岐素子、光分波器等の導波形光部品を光通信
システムに導入する場合、これらの光部品と光ファイバ
との接続法としては、効率が良く、信頼性が高く、かつ
短時間で行なえる方法が要求される．従来は、只単に光
ファイバ端面と光導波路端面とを直接つき合わせて接続
する端面接続が主として行なわれている。しかし、この
方法には（ｉ）接続に先立ち、導波路端面の切断ならび
に研磨が必要である、（ｉｉ）光ファイバと光導波路と
の精密な位置合わせが別途必要であって、接続に時間が
かかる、（ｉｉｉ）接続部の機械的位置信頼性に欠ける
、（ｉｖ）光入出力の位置が導波路基板の端面に限られ
、基板内の任意の位置からの入出力ができない、（ｖ）
石英ガラス系光導波路には端面接続の際に光ファイバと
の融着を行なえる可能性があるが、光ファイバどうしの
融着と異なり光ファイバと光導波路との間に大きな熱容
量差があるため、光ファイバのみが変形し、高精度の位
置合わせが困難になる、等の欠点があった。

本発明は、これら従来の問題を解消するために、石英ガ
ラス系光導波路基板上に光ファイバと光導波路との位置
合わせ用のガイド溝を形成して、この溝を利用しての結
合を行なうようにしたものである． 以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する．第１図
、第２図および第３図は、本発明の一実施例として、石
英系光導波路に外径１２５μｍ、コア径５０μｍの光フ
ァイバを接続する場合の方法を示している。同図中にお
いて、１は石英ガラス基板２は光導波路であり、その光
導波路２の構造は、バソファ層３、コア層４および保護
層５よりなる。各層の材質および厚さは、バッファ層３
、３１０２　　８２　０３　　　Ｐ　ｚ　Ｏｓ　　（　
３　７．　　５　μｍ）コア層４、Ｓｉ○Ｚ　　ＴｉＯ
ｚ　　Ｂｚ０３　　Ｐｇ○ｓ　　（５０μｍ）：　　保
ｇＩ層５、Ｓｉｎｇ　　ＢｔＯｉ　　　Ｐ　ｚ　Ｏｓ　
　（３　μｍ）である。６はガイド溝である。７は光フ
ァイバであり、７ａはそのコア層である。

光導波路２と光ファイバ７との接合に際しては、まず、
ガイド溝６の中に光ファイバ７を挿入し、光導波路２の
コア層４と光ファイバ７のコアＮ７ａの端面を基板工上
にて互いにつき合わせ、それからそれらの端面を接続す
る。第２図および第３図は、そのようにして接続した光
ファイバ７のコアＮ１ａと、光導波路２のコア層４との
位置関係を表わしている。第２図は側面図、第３図は平
面図である。光導波路２の各層の厚さを上記のように設
定したことによりガイド溝６のなかに光ファイバ７を挿
入したとき、第２図において光ファイバ７のコア層７ａ
の高さが光導波ｉ２のコア層４の高さと一致する。また
、ガイド溝６の位置は第３図に示すようにガイド溝６の
中に光ファイバ７を挿入した時に、その光ファイバ７の
コアＩＪ７ａと光導波路２のコア１４との位置が一致す
るように設定してある。したがって、接続に際しては、
ガイド溝６の中に光ファイバ７を挿入するだけでその軸
合わせができる。

上記のようなガイド溝６は、例えば、以下のように光回
路のパターン化と同時に形戒することができる．第４図
において、８はマスクガラス、２ａは光回路パターン（
本例ではＹ分岐）、６ａはガイド溝パターンである。フ
ォトリソグラフィ技術を用いて、このパターンを導波路
に形成する。

本実施例では、アモルファスＳｔをマスクとし、Ｃ．Ｆ
．　、Ｃ．Ｈ．の混合ガスを反応ガスとする反応性スバ
ッタエッチング法により、石英ガラスをエッチングして
パターンを形成した．反応性スパッタエッチング法は、
エッチング部分のアンダーカットのほとんどない方法で
あり、これにより第２図において導波路端面２Ｃの垂直
性がとれ、θ＝８　５’〜８８″が実現できる。エッチ
ングにあたっては、第２図に示すように、光導波路と光
ファイバのコア層の高さが一致するように９０．５μｍ
の深さにエッチングすればよい。このように、光回路と
同時にガイド溝６を形戒することは、パターン化した光
回路の切り出しが容易となるといった利点を生じる。

第５図は、基板上に複数個形成された中から切り出され
た光分岐回路として、ガイド溝のない従来のものを示し
、同図中、■は石英ガラス基板、２ｂは光回路、９ａは
切断面である。この例において、端面接続を行なうため
には、切断面９ａが光回路２ｂ内の伝搬方向に対して垂
直で、かつ滑らかになっていなくてはならない。このた
め、切断時に高い精度が要求される。これに対して、ガ
イド溝が形戒されたものを第６図に示す。同図中１は石
英ガラス基板、２ｂは光回路、６ｂはガイド溝、９ｂは
切断面である。この例にあっては、仮に切断面９ｂの精
度が悪く、また、表面の荒れがあったとしても光ファイ
バとの接続には影響がない。このため、部品の切り出し
が容易である。

さらに、本接続方法によれば、導波路基板上のの任意の
位置からの光入出力が可能となり、光回路設計の自由度
を大幅に増すことになる。第７図は、第５図、第６図と
同様な光分岐回路である。

第７図中、１は石英ガラス基板、２ｂは光回路、６ｂは
ガイド溝、９ｂは切断面である。この実施例の場合、ガ
イド溝６ｂを用いることにより、所望の位置で光入出力
ができるので分岐後の光導波路に曲がりをつけることな
く光回路を形成できる。

これに対して従来の端面接続の場合、第５図に示したよ
うに、出力部が基板の端面にあることが必要で、しかも
、．２本の導波路を平行にすることが必要なので、光導
波路の曲がりは避けられない。

第８図は、本発明の別の実施例である。同図中１は石英
ガラス基板、２ｂは光回路、６ｂ，６ｃ，６ｄはガイド
溝、９ｂは切断面である。この実施例は、一枚の基板の
中央付近にガイド溝６ｃ，６ｄを設け、６ｃ及び６ｄ間
に光ファイバを接続するようにしたものである。このよ
うにして、一枚の基板内に形成した導波路間で立体交差
させることが可能となる。

なお、第１図の例において、光導波路２と光ファイバ７
とを融着接続する場合には、Ｃ○２レーザー照射あるい
は酸水素バーナー等によって端面接合部を加熱すればよ
い。また、上記したように導波路端面の垂直性がよいの
で、光ファイバ７のコア層７ａの端面と光導波路２のコ
ア層２ａの端面とのすき間は、光ファイバ７をガイド溝
６ｂに挿入して軸合せをした時点でｌ〜３μｍ程度であ
る．したがって、融着時に光ファ・イバを軽く押せばこ
のすき間は完全になくなり、しかもそれに伴なう軸ずれ
はほとんどおこらない。また、従来の端面接続では、融
着の際に熱容量の小さい光ファイバのみが一方的に変形
してしまうという問題があったが、本実施例では、光フ
ァイバ７は石英ガラスのガイド溝６の中にあり、しかも
、石英ガラス基板１上にあるので、熱容量差の問題が解
決できる。今述べた融着接続の他に、光導波路２と光フ
ァイバ７との接続にあたり、接着剤による接着ももちろ
ん可能である。また、ガイド溝６は接続部の保護の働き
もするので、接続部の強度信頼性も高められる。そして
本実施例では結合効率９０〜９５％が得られた。

以上説明したように、本発明では、光ファイバと石英ガ
ラス系光導波路との軸合せ用のガイド溝を導波路基板上
に形成し、そしてそのガイド溝を利用しての結合を行な
うので、そのガイド溝の中に光ファイバを挿入するだけ
で軸合わせができて、接続に要する時間の大幅な短縮が
できる。しかも、同時にそのガイドは、接続部を保護す
る役割をも果すので、接続部の強度信頼性も高められる
。さらに、ガイド溝の採用により、導波路基板上の所望
の位置からの光入出力が可能となるので、光回路設計上
の自由度を大幅に増すことができる．また、融着の際に
問題となる光ファイバと光導波路との熱容量差がなくな
り、信頼性の高い融着接続ができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明を説明するための光導波路
と光ファイバとの結合部分を示し、第１図は斜視図、第
２図は側面図、第３図は平面図、第４図は光回路とガイ
ド溝が同時に書き込まれたマスクガラスの平面図、第５
図は光回路のみが形成された基板の部分平面図、第６図
は光回路と共にガイド溝が形成された基板の部分平面図
、第７図は光回路と共にガイド溝が形成された基板の部
分平面図、第８図は、導波路基板の中央付近にガイド溝
を有した光回路の平面図である。 ｌ・・・・・・石英ガラス基板、，２・・・・・・石英
系光導波路、６・・・・・・ガイド溝、７・・・・・・
光ファイバ．第５図 第６図 第４図 ２ａ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光導波路基板上に、石英ガラス系光導波路のパターン化
   と同時に、その光導波路の端部に接続すべき光ファイバ
   の端部を位置決めするガイド溝をフォトリソグラフィ技
   術によって形成し、その後、そのガイド溝内に光ファイ
   バの端部を位置決めして、その光ファイバの端部と光導
   波路の端部とを結合することを特徴とする光導波路と光
   ファイバとの結合方法。