JPH063555A - 光分岐デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２チャンネルまたはそれ以上の光入力信号を
複数チャンネルの光出力信号として均等に分配する機能
を有し、分岐比精度が良好でかつ小型化できる光分岐デ
バイスの構造を提供する。 【構成】 １個の光入力端子２ａと２個以上の光出力端
子２ｂとを有する光分岐回路２が２つ以上隣接して形成
された導波路基板１と、少なくとも２個ずつの光入力端
子３ａと光出力端子３ｃをそれぞれ有する融着延伸型光
ファイバカプラ３の融着延伸部３ｂから前記光出力端子
３ｃに至る部位を精密位置決め溝付きの板材１１に固定
して構成された光ファイバカプラアレイ１０とを相互に
接続固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２チャンネルまたはそ
れ以上の光入力信号を複数チャンネルの光出力信号とし
て均等に分配する機能を有する光分岐デバイスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、従来の２入力複数出
力の分岐デバイスは、少なくとも１個の光方向性結合素
子２ｃと、複数個のＹ分岐光素子２ｄを１個の基板上に
モノリシック集積することにより、それ自体で２チャン
ネルの光信号を複数チャンネルに分配する機能を有する
光分岐回路を形成した光導波路基板１と、予め光ファイ
バ４の配列間隔を、導波路基板１の光入力端子２ａ及び
出力端子２ｂの間隔に合わせて作製した光ファイバアレ
イ２０とを、相互に接続固定することにより構成されて
いた。なお図中の２１は光ファイバ４群を配列固定する
精密位置決め溝付き板、２２は押え板である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】作製プロセスのばらつ
き等の要因により、光導波路の屈折率分布構造が設計値
からわずかにずれた場合に、Ｙ分岐光素子２ｄはその原
理上、分岐比の変動を生じにくいが、光方向性結合素子
２ｃに関しては、光結合状態の変化により分岐比が大き
く変動する。

【０００４】光導波路の作製プロセス中において、光方
向性結合素子２ｃからの光出力を光学的に直接モニター
することは困難であるため、光導波路で構成された光方
向性結合素子を有する従来の２入力複数出力の光分岐デ
バイスにあっては、出力光の均一性を確保するための分
岐比の制御が難しいという問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題点を解決
する本発明の光分岐デバイスにおいては、１個の光入力
端子と２個以上の光出力端子をそれぞれ有する光分岐回
路が少なくとも２個隣接して形成された光導波路基板
と、すくなくとも２個ずつの光入力端子と光出力端子と
を有する融着延伸型光ファイバカプラの融着延伸部から
光出力端子に至る部位を精密位置決め溝付きの板材に固
定してなる光ファイバカプラアレイとを、相互に位置調
整した後、固着する。

【０００６】本発明で光導波路基板に形成する光分岐回
路は、複数のＹ字状の分岐部を直線導波路または曲線導
波路で相互に接続した回路構成が好適であるが、その他
の、例えばＸ字状の分岐部を有するものであってもよ
い。

【０００７】また、隣接して配置される光分岐回路の相
互の間隔は、互いの光出力端子が重ならない距離を保つ
ことが必要であり、さらに全ての光出力端子が等間隔で
一列に並ぶ構成が好ましい。

【０００８】光ファイバカプラアレイの精密位置決め溝
の間隔は、光導波路基板に隣接配置された光分岐回路の
光入力端子の間隔と等しくすることが必要である。さら
に、位置決め溝の深さに関しては、光ファイバカプラの
光出力端子を溝中に埋設したときに、溝を形成した板材
の表面上に光出力端子の一部が露出する程度の深さが好
ましく、露出した光出力端子を別の板材により溝の深さ
方向に押し付けながら接着固定することにより、光ファ
イバカプラの光出力端子の配列精度を良くすることが可
能であるが、この方法に限られるものではない。

【０００９】また、精密位置決め溝付きの板材に対して
接着固定する光ファイバカプラの部位は、融着延伸部か
ら光出力端子に至る全ての部分とすることが効果的であ
るが、光出力端子のみでもよい。

【００１０】さらに、光ファイバカプラを接着固定した
板材の端部を切断あるいは研磨することにより、光ファ
イバカプラの光出力端子の断面が露出した端面を有する
アレイを作製し、この光ファイバカプラアレイと光導波
路基板の端面同士を固着すると接続が容易である。

【００１１】上記の手段により、光分岐回路の光入力端
子側に光ファイバカプラアレイを固着した光分岐デバイ
スの光出力端子側に、予め光ファイバの配列間隔を光出
力端子の間隔に合わせて作製した光ファイバアレイを固
着することもできる。また同じく配列間隔を合わせて作
製したマイクロレンズアレイを固着することも可能であ
る。

【００１２】

【作用】上記のように構成された光分岐デバイスにおい
ては、２チャンネルの光入力信号が融着延伸型光ファイ
バカプラにより均等にミキシングされた後、再び２チャ
ンネルに分割されて出力され、それぞれの光出力信号が
後続の光分岐回路に入力されることにより、複数の光出
力端子に均等に光出力を分配するように機能する。

【００１３】そして、融着延伸型光ファイバカプラの光
出力端子は、精密位置決め溝付きの板材に固定されてア
レイ状になっているため、光分岐回路の光入力端子との
位置合わせが容易であり、また前記アレイの断面積は、
光ファイバカプラの光出力端子の断面積に比べて格段に
大きいので、光導波路基板との固着強度を強めることが
できる。

【００１４】

【実施例】以下本発明を図面に示した実施例に基づき詳
細に説明する。図１は本発明の光分岐デバイスの一実施
例を示す平面図、図２は同側面図である。図示例では光
入力端子数を２個、光出力端子数を８個としている。上
記のデバイスを作製するに当たり、第１工程として光導
波路基板１に２個の光分岐回路２を形成する。一例とし
て、２段階イオン交換法を用いてガラス基板中に波長
１．３〜１．５５μｍで単一モードの光分岐回路を作製
した。

【００１５】光分岐回路のパターンは下記のフォトリソ
グラフィの工程で用いるフォトマスクに形成されている
が、１個の光入力端子２ａと４個の光出力端子２ｂを有
する光分岐回路２を２個隣接して配しており、それぞれ
の光入力端子２ａの間隔は１ｍｍ、全部で８個の光出力
端子２ｂの間隔は各々２５０μｍとした。

【００１６】まず、光導波路基板１として、ナトリウム
イオン及びカリウムイオンを含有した光学級ガラスを用
い、このガラス基板の片面に厚さ０．５μｍのチタン膜
を真空蒸着法により形成し、フォトリソグラフィ及び選
択エッチングの各工程により、光分岐回路２のパターン
に応じた開口部をチタン膜に設けた後、第１段のイオン
交換工程として、タリウムイオンを含有する高温溶融塩
中にこのチタン膜付きガラス基板を浸漬することによ
り、光分岐回路２のパターンを有する高屈折率領域を基
板肉厚内に形成した。

【００１７】冷却後、エッチングによりチタン膜を除去
したガラス基板を、第２段のイオン交換工程として、カ
リウムイオン及びナトリウムイオンを含有する高温溶融
塩に接触させるとともに、基板の厚み方向に１００Ｖ／
ｍｍの電界を印加することにより、光分岐回路２となる
高屈折率領域を基板表面から約１５μｍの深さに埋め込
んだ。

【００１８】そして、光分岐回路２の光入力端子２ａ及
び光出力端子２ｂが光導波路基板１の端面に露出するよ
うに、基板を切断して断面を研磨した。得られた光導波
路基板１の大きさは、幅４ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚み２
ｍｍであった。

【００１９】なお、２段イオン交換法自体の詳細な説明
は省略するが、例えば１９９１年電子情報通信学会秋季
大会予稿集Ｃ−１８７において、本発明者らが２段イオ
ン交換法による光分岐回路の作製方法を開示しており、
この方法が上記光分岐回路２の作製に使用することがで
きる。

【００２０】次に第二工程として、光ファイバカプラア
レイ１０及び光ファイバアレイ２０を作製する。まず光
ファイバカプラアレイであるが、刃先の角度が４５度の
円形ホイルを着けたダイシングソーを用いて、幅４ｍ
ｍ、長さ４０ｍｍ、厚み２ｍｍのガラス板１１に２本の
Ｖ型溝１４を形成した。溝頂部の深さは１４０μｍ、２
本の溝の間隔は１ｍｍとした。

【００２１】次に、波長１．３μｍ及び１．５５μｍに
おいて正確に５０：５０の分岐比を有する融着延伸型光
ファイバカプラ３の光出力端子３ｃを、融着部３ｂから
長さ約１００ｍｍに亘って被覆を除去し、融着延伸部に
できるだけ近い部分をＶ溝１４に乗せて、上からＷ４×
Ｌ５×Ｔ１ｍｍのガラス板１２を押さえつけつつ、瞬間
にエポキシ接着剤１３を充填して固着した。

【００２２】融着延伸部３ｂも同じくエポキシ接着剤で
ガラス板１１に対して固定した。接着剤が完全に硬化し
た後、ガラス板から突き出た光出力端子３ｃを折って取
り去り、端面を研磨して鏡面に仕上げた。

【００２３】光ファイバアレイ２０の作製法も光ファイ
バカプラアレイ１０の場合とほぼ同様であるが、異なる
点は２５０μｍの間隔をおいて８本のＶ溝を形成し、そ
れぞれの溝に１本ずつの単一モード光ファイバ４を固着
した点である。

【００２４】第三工程では、光ファイバカプラアレイ１
０、光導波路基板１、及び光ファイバアレイ２０の各光
路の接続箇所での光損失が最小限になるように各部品の
位置調整を行い、接続面に紫外線硬化型接着剤を充填し
て紫外線を照射することにより、相互に固着した。さら
に光入出力端子を除く全体を、Ｗ７×Ｌ１００×Ｔ６ｍ
ｍのＳＵＳ製容器に入れ、シリコン樹脂を充填してパッ
ケージ化した。

【００２５】以上に説明した実施例で作製した光分岐デ
バイスの光損失特性を、波長１．３μｍ及び１．５５μ
ｍのレーザ光源を用いて測定した。その結果いずれの波
長においても、過剰損失は０．７ｄＢ、分岐比の変動幅
は０．２ｄＢ以下と良好であった。

【００２６】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、実施例以外にも種々の変更が可能であることは言う
までもない。例えば、光導波路基板１の材質は、石英、
シリコン、ニオブ酸リチウム、高分子樹脂等を用いるこ
とが可能である。これらの場合、イオン交換法以外の作
製方法により光分岐回路２を形成することが可能であ
る。

【００２７】また、光ファイバカプラを固定するための
精密位置決め溝付き板材は、ＳＵＳ等の金属の機械加工
品や、異方性エッチングを施したシリコン基板を用いる
こともできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、作製工程において分岐比を光
学的に直接モニターできる融着延伸型光ファイバカプラ
を用いるため、分岐比精度の良い光分岐デバイスを歩留
まり良く作製できる。

【００２９】また、光導波回路部分で大半を構成するた
め、デバイスの小型化が可能である。実施例で作製した
光分岐デバイスは、融着延伸型光ファイバカプラを相互
に接続して同一機能をもたせたデバイスに比べて、約１
５分の１の大きさであった。

【００３０】さらに、光ファイバカプラの光出力端子の
間隔を、光分岐回路の光入力端子の間隔に合わせて板材
に固定することにより、両者間の光軸調整が容易にな
る。また光ファイバカプラを板材に固定することで、光
導波路基板との接着面積を大きくとれるため、外乱に対
するデバイスの強度が高まり、壊れ難くなる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す平面図

【図２】図１の実施例の側面図

【図３】図１中のＡ−Ａ’線で切断した光ファイバカプ
ラアレイの断面図

【図４】従来の光分岐デバイスの平面図

【符号の説明】

１ 光導波路基板 ２ 光分岐回路 ２ａ 光分岐回路の光入力端子 ２ｂ 光分岐回路の光出力端子 ２ｃ 方向性結合素子 ２ｄ Ｙ分岐光素子 ３ 融着延伸型光ファイバカプラ ３ａ 光ファイバカプラの光入力端子 ３ｂ 光ファイバカプラの融着延伸部 ３ｃ 光ファイバカプラの光出力端子 ４ 光ファイバ １０ 光ファイバカプラアレイ １１ 精密位置決め溝付き板 １２ 押え板 １３ 接着剤 １４ Ｖ型溝 ２０ 光ファイバアレイ ２１ 精密位置決め溝付き板 ２２ 押え板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個の光入力端子と２個以上の光出力端
   子とを有する光分岐回路が２つ以上隣接して形成された
   導波路基板と、少なくとも２個ずつの光入力端子と光出
   力端子をそれぞれ有する融着延伸型光ファイバカプラの
   融着延伸部から前記光出力端子に至る部位を精密位置決
   め溝付きの板材に固定してなる光ファイバカプラアレイ
   とを相互に接続固定したことを特徴とする光分岐デバイ
   ス。