JPH04251806A - Optical connector - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To decrease the optical coupling losses of the optical connector to be connected to an optical element by providing guide grooves on a substrate having a smooth surface and positioning the coated fibers of optical fibers with these guide grooves. CONSTITUTION:The guide grooves 4, 5 having a rectangular section are worked by etching with the laser abrasion on the substrate 1. Guide pins 6 to be utilized for positioning with the connector on the optical element side are positioned by the grooves 4 and the coated fibers 7 of the optical fibers by the grooves 5, respectively. The grooves etched by the laser abrasion are sufficiently high in the accuracy in the depth direction, unlike the conventional guide grooves formed by machining and, therefore, the axis misalignment with optical elements is lessened and the optical coupling losses are decreased even with the single mode optical fibers of the fine coated fibers.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】この発明は、光導波路や光スイッ
チなどの光学素子に接続する光ファイバを精度良く位置
決めして接続部における光伝送損失を少なくした光コネ
クタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical connector that accurately positions an optical fiber to be connected to an optical element such as an optical waveguide or an optical switch to reduce optical transmission loss at the connection portion.

【０００２】0002

【従来の技術】周知の光コネクタの中に、図２及び図３
に示すようなものがある。このコネクタは、Ｓｉ等で作
られた基板１上にダイヤモンドカッタでＶ字のガイド溝
４、５を切り、光ファイバの心線７をガイド溝５で位置
決めし、かつ、光学素子側のコネクタ２と光ファイバ側
のコネクタとして用いる基板１をガイド溝４に収めるガ
イドピン６で位置決めして光ファイバと光学素子を接続
するようになっている。図２の３は光ファイバの端末部
を位置決めするガイド溝であり、ここでは５心のテープ
状光ファイバを用いるケースを例に挙げている。[Prior Art] Among well-known optical connectors, FIGS.
There is something like this. In this connector, V-shaped guide grooves 4 and 5 are cut with a diamond cutter on a substrate 1 made of Si or the like, an optical fiber core 7 is positioned in the guide groove 5, and a connector 2 on the optical element side is cut. The substrate 1 used as a connector on the optical fiber side is positioned by guide pins 6 housed in guide grooves 4, and the optical fiber and optical element are connected. Reference numeral 3 in FIG. 2 is a guide groove for positioning the end portion of the optical fiber, and here, a case in which a five-core tape-shaped optical fiber is used is taken as an example.

【０００３】0003

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
は、Ｓｉ基板上に切削加工したＶ字溝で光ファイバの心
線を位置決めしている。ところが、この機械加工による
ガイド溝は、幅方向の位置精度は誤差が０．１μｍ程度
と極めて良いが、深さ方向には数μｍもの誤差が出てし
まう。As described above, conventionally, the core wire of an optical fiber is positioned using a V-shaped groove cut on a Si substrate. However, although this machined guide groove has an extremely good positional accuracy in the width direction with an error of about 0.1 μm, it has an error of several μm in the depth direction.

【０００４】これに対し、シングルモードの光ファイバ
は、クラッド径１２５μｍ、コア径９μｍであり、従っ
て、従来のＶ溝では心線が深さ方向に数μｍもずれてし
まい、接続部における光の結合ロスが非常に大きくなる
と云う課題があった。On the other hand, a single-mode optical fiber has a cladding diameter of 125 μm and a core diameter of 9 μm. Therefore, in the conventional V-groove, the core wires are shifted by several μm in the depth direction, resulting in light transmission at the connection part. There was a problem in that the coupling loss became extremely large.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するため、コネクタ本体となる表面の平滑な基板
上にレーザアブレーションによるエッチングで矩形断面
の溝を形成し、この溝を心線のガイド溝として光学素子
に接続する光ファイバを位置決めするようにした。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention forms grooves with a rectangular cross section by laser ablation etching on a substrate with a smooth surface that becomes the connector body, and connects the core wires with the grooves. The guide groove is used to position the optical fiber connected to the optical element.

【０００６】[0006]

【作用】エキシマレーザによるアブレーションとは、レ
ーザがあたった所だけが分解され、飛散し、削られる現
象である。そして、他のレーザと違い、光のあたってい
ない部分には全く影響を与えない。（例えば、Ｂ．Ｊ．
Ｇａｒｒｉｓｏｎ　ａｎｄ　Ｒ．Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ
　（ＩＢＭ）　による論文、“Ｌａｓｅｒ　ａｂｌａｔ
ｉｏｎ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｐｏｌｙｍｏｒｓ：Ｍ
ｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｍｏｄｅｌｓ　ｆｏｒ　ｐｈｏ
ｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒ
ｏｃｅｓｓｅｓ”Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５７，ｐｐ
．２９０９−２９１４，（１９８５）を参照）又、１シ
ョットで削られる深さは、エネルギー密度によって決ま
っている。例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ
）をＸｅｃｌレーザでアブレーションする場合は、０．
５Ｊ／ｃｍ２　で０．５μｍ／ｓｈｏｔである。（Ｊ．
Ｅ．Ａｎｄｒｅｗ他による論文、“Ｄｉｒｅｃｔ　ｅｔ
ｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ　ｕｓｉｎｇ　ａ　Ｘｅｃｌ　Ｌａｓｅｒ”Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４３，ｐｐ．７１７〜７１
９（１９８３）　を参照）最近ではレーザの安定度も極
めて高くなっており、エッチング深さは±０．１μｍ程
度で制御できるといわれている。（矢部明「エキシマレ
ーザーによる高分子材料の表面改質」第４回レーザセミ
ナーテキストより、１９９０／１１）この発明の光コネ
クタは、そのアブレーションによるエッチングで心線の
ガイド溝を加工しているので、ガイド溝の深さ方向の精
度が極めて高く、心線の同方向への位置ずれが小さくな
る。[Operation] Ablation by excimer laser is a phenomenon in which only the area hit by the laser is decomposed, scattered, and scraped. And, unlike other lasers, it has no effect on areas that are not illuminated. (For example, B.J.
Garrison and R. Srinivasan
(IBM) paper, “Laser ablat
ion of organic polymers: M
icroscopic models for pho
tochemical and thermal pr
"J. Appl. Phys. 57, pp.
．． 2909-2914, (1985)) Also, the depth cut by one shot is determined by the energy density. For example, polyethylene terephthalate (PET)
) when ablating with Xecl laser, 0.
5J/cm2 and 0.5μm/shot. (J.
E. The paper by Andrew et al., “Direct et al.
Ching of polymeric materi
also using a Xecl Laser"Ap
pl. Phys. Lett. 43, pp. 717-71
9 (1983)) Recently, the stability of lasers has become extremely high, and it is said that the etching depth can be controlled to about ±0.1 μm. (From Akira Yabe's "Surface Modification of Polymer Materials by Excimer Laser" 4th Laser Seminar Text, November 1990) In the optical connector of this invention, the guide groove of the core wire is processed by etching by ablation. , the precision of the guide groove in the depth direction is extremely high, and the positional deviation of the core wire in the same direction is small.

【０００７】なお、図３ではガイド溝はＶ字となってい
たが、これは、ダイヤモンドカッタで切るためにこうい
う形状をしているのであって、本質的には意味はなく、
アブレーションによる矩形断面形状でも問題はない。[0007] In Fig. 3, the guide groove is V-shaped, but this is because it is shaped like this to be cut with a diamond cutter, and has no essentially meaning.
There is no problem even if the cross-sectional shape is rectangular due to ablation.

【０００８】又、材質としてＳｉを選んだのは、面の平
面度がよいためであり、その点を満たせば材質は何でも
よい。[0008] Furthermore, Si was selected as the material because of its good surface flatness, and any material may be used as long as it satisfies this point.

【０００９】[0009]

【実施例】図１にこの発明の光コネクタの一例（光ファ
イバ側コネクタ）を示す。コネクタの本体となる基板１
は、低エネルギー密度でアブレーション反応を起こすポ
リエチレンテレフタート（ＰＥＴ）で形成されている。 この基板１には光ファイバの心線７を挿入して心出しす
るガイド溝５とガイドピン６を挿入するガイド溝４が設
けられている。これ等のガイド溝４、５は、共にエキシ
マレーザ（例えばＸｅｃｌレーザ）　を用いたアブレー
ションによるエッチング溝であり、矩形断面になってい
る。８は基板１上にネジ止めする押え蓋であり、この蓋
にも基板側の溝に対向してガイド溝４、５が加工されて
いる。この蓋側のガイド溝は、機械加工した溝であって
もよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an example of an optical connector (optical fiber side connector) of the present invention. Board 1 which becomes the main body of the connector
is made of polyethylene tereftate (PET), which undergoes an ablation reaction at low energy density. This substrate 1 is provided with a guide groove 5 into which an optical fiber core 7 is inserted and centered, and a guide groove 4 into which a guide pin 6 is inserted. These guide grooves 4 and 5 are etched grooves formed by ablation using an excimer laser (eg, Xecl laser), and have a rectangular cross section. Reference numeral 8 denotes a presser lid that is screwed onto the substrate 1, and this lid also has guide grooves 4 and 5 formed opposite to the grooves on the substrate side. This guide groove on the lid side may be a machined groove.

【００１０】図４は、基板に設けるガイド溝４、５の加
工法の一例を示している。FIG. 4 shows an example of a method for forming guide grooves 4 and 5 on a substrate.

【００１１】レーザ光発生装置９から出たエキシマレー
ザ光１５は、先ず所望のエネルギー密度と照射野を持つ
ように光学系１０で広げられ、或いは集光される。次に
、そのレーザ光１５がミラー１１による反射で方向転換
され、マスク１２を通過して基板１３に照射される。 ここでは、連続照射を行うためにカッティングする前の
基板１３をＸＹステージ１４上にセッティングし、この
ステージによって所望方向に移動させるようにしている
。The excimer laser beam 15 emitted from the laser beam generator 9 is first expanded or focused by an optical system 10 so as to have a desired energy density and irradiation field. Next, the direction of the laser beam 15 is changed by reflection by the mirror 11, passes through the mask 12, and is irradiated onto the substrate 13. Here, in order to carry out continuous irradiation, the substrate 13 before cutting is set on an XY stage 14, and is moved in a desired direction by this stage.

【００１２】エッチングの巾と深さを制御するため、照
射のショット数及びエネルギー密度を予め実験で求めて
おくのは当然である。In order to control the width and depth of etching, it is natural to determine the number of irradiation shots and energy density in advance through experiments.

【００１３】マスク１２は、例えば図５のように構成さ
れている。このマスク１２は、銅板等に削りたい溝の形
に穴をあけるなどして作る。アブレーションは、しきい
値を持つ光化学的反応であり、例えばＸｅｃｌレーザに
対しては、銅の場合、９Ｊ／ｃｍ２　以上のエネルギー
密度がないとアブレーションは全く起きない。そのため
マスク材料となり得る。The mask 12 is constructed as shown in FIG. 5, for example. This mask 12 is made by drilling a hole in the shape of the desired groove in a copper plate or the like. Ablation is a photochemical reaction with a threshold; for example, for Xecl laser, in the case of copper, no ablation will occur unless the energy density is 9 J/cm2 or more. Therefore, it can be used as a mask material.

【００１４】穴は光リソグラフィなどによってあける。 １６はガイド溝５用、１７はガイド溝４用の穴であり、
図のマスクには、鎖線内の領域を１パターンとしてこれ
を複数パターン加工してある。[0014] The holes are made by optical lithography or the like. 16 is a hole for the guide groove 5, 17 is a hole for the guide groove 4,
In the mask shown in the figure, a plurality of patterns are processed using the region within the chain line as one pattern.

【００１５】マスク上の穴パターンは複雑ではないし、
また、マスク１２と基板１３との間に縮小光学系を組む
と焦点深度が浅くなってきれいに深い溝がきれなくなる
ので、等倍投射が望ましいが、対象次第では縮小光学系
を使用して加工することも考えられる。[0015] The hole pattern on the mask is not complicated,
Furthermore, if a reduction optical system is installed between the mask 12 and the substrate 13, the depth of focus becomes shallow and deep grooves cannot be cut cleanly, so it is preferable to project at the same magnification, but depending on the object, a reduction optical system may be used for processing. It is also possible.

【００１６】[0016]

【発明の効果】以上述べたように、この発明の光コネク
タは、光ファイバの位置精度を決めるガイド溝を、制御
性の良いレーザアブレーションによって加工してあるの
で、シングルモード光ファイバであっても心線が光学素
子に高精度に接続され、光の結合損失が小さくなると云
う効果が得られる。[Effects of the Invention] As described above, in the optical connector of the present invention, the guide groove that determines the positional accuracy of the optical fiber is processed by laser ablation with good controllability, so even if it is a single mode optical fiber, The core wire is connected to the optical element with high precision, and the effect of reducing optical coupling loss can be obtained.

【００１７】また、レーザアブレーションは生産性も高
い方法であるので、製造コスト面でも有利になる。Furthermore, since laser ablation is a method with high productivity, it is also advantageous in terms of manufacturing costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図１】この発明の光コネクタの一例を示す端面図[Fig. 1] An end view showing an example of an optical connector of the present invention.

【図
２】従来の光コネクタを蓋なしの状態にして示す平面図[Figure 2] A plan view showing a conventional optical connector without a lid.

【図３】図２の光ファイバ側のコネクタの端面図[Figure 3] End view of the connector on the optical fiber side in Figure 2

【図４
】レーザアブレーションによるガイド溝の加工法の一例
を示す図[Figure 4
] Diagram showing an example of a guide groove processing method using laser ablation

【図５】使用マスクの一例を示す部分平面図[Fig. 5] Partial plan view showing an example of a mask used

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１　　基板 ２　　光学素子側のコネクタ ３　　光ファイバ端末部のガイド溝 ４、５　　ガイド溝 ６　　ガイドピン ７　　光ファイバの心線 ８　　蓋 ９　　レーザ光発生装置 １０　　光学系 １１　　ミラー １２　　マスク １３　　基板 １４　　ＸＹステージ １５　　レーザ光 １６　　ガイド溝５用の穴 １７　　ガイド溝４用の穴 1 Board 2 Connector on the optical element side 3 Guide groove at the end of the optical fiber 4, 5 Guide groove 6 Guide pin 7 Optical fiber core 8 Lid 9 Laser light generator 10 Optical system 11 Mirror 12 Mask 13　Substrate 14 XY stage 15 Laser light 16 Hole for guide groove 5 17 Hole for guide groove 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】　　コネクタ本体となる表面の平滑な基板
上にレーザアブレーションによるエッチングで矩形断面
の溝を形成し、この溝を心線のガイド溝として光学素子
に接続する光ファイバを位置決めするようにした光コネ
クタ。[Claim 1] A groove with a rectangular cross section is formed by laser ablation etching on a substrate with a smooth surface that will become the connector body, and the groove is used as a guide groove for the core wire to position the optical fiber to be connected to the optical element. optical connector.