(57)【要約】【解決手段】比屈折率差の大きい光導波路（ＰＬＣ）１と比屈折率差の小さい光導波路（ＳＭＦ）２を接続する際に、比屈折率差の大きいＰＬＣ１のモードフィールド径（ＭＦＤ）に合わせるように比屈折率差の小さいＳＭＦ２のＭＦＤを縮小した光導波路接続部。比屈折率差の小さいＳＭＦ２のＭＦＤを縮小する方法はＳＭＦ２のコアに紫外線レーザ光を照射してコアの屈折率を上げＭＦＤを縮小する。【効果】本発明によれば、ＭＦＤの異なる光導波路同士を接続する場合に接続部において屈折率が異なることによるフレネル反射やＭＦＤの違いによる接続損失の極めて少ない光導波路接続部及びその製造方法を提供することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるモードフィールド径を有する光導波路同士の接続部であって、前記接続すべき端面近傍においてそれぞれの光導波路の一方のモードフィールド径が他方のモードフィールド径に合うように調整されていることを特徴とする光導波路接続部。
【請求項２】
前記それぞれの光導波路の一方は比屈折率差の大きい光導波路であり、他方は比屈折率差の小さい光導波路であることを特徴とする請求項１記載の光導波路接続部。
【請求項３】
前記モードフィールド径の調整は比屈折率差の小さい光導波路で行われていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光導波路接続部。
【請求項４】
前記比屈折率差の大きい光導波路は平面型光導波路であり、前記比屈折率差の小さい光導波路は光ファイバであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の光導波路接続部。
【請求項５】
前記比屈折率差の大きい光導波路は多心コア平面型光導波路であり、前記比屈折率差の小さい光導波路は複数の光ファイバを並列に配置した多心光ファイバであることを特徴とする請求項４記載の光導波路接続部。
【請求項６】
異なるモードフィールド径を有する光導波路同士の接続部であって、前記接続部は前記それぞれの光導波路間に配置されて使用され、前記それぞれの光導波路のモードフィールド径と合うように一方の端部から他方の端部にかけて漸次モードフィールド径が変化している光導波路接続素子であることを特徴とする光導波路接続部。
【請求項７】
前記光導波路接続素子のモードフィールド径の変化は一方の端部から他方の端部にかけて連続的に変化していることを特徴とする請求項６記載の光導波路接続部。
【請求項８】
前記光導波路接続素子のモードフィールド径の変化は一方の端部から最初は連続的に変化し、前記接続部の途中部分から他方の端部にかけては一様なモードフィールド径となっていることを特徴とする請求項６記載の光導波路接続部。
【請求項９】
前記光導波路接続素子は平面導波路型であることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれかの請求項に記載の光導波路接続部。
【請求項１０】
前記光導波路接続素子は多心コア平面導波路型であることを特徴とする請求項９記載の光導波路接続部。
【請求項１１】
前記光導波路接続素子は光ファイバ型であることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれかの請求項に記載の光導波路接続部。記載の光導波路接続部。
【請求項１２】
前記光導波路接続素子は複数の光ファイバを並列に配置した多心光ファイバ型であることを特徴とする請求項１１記載の光導波路接続部。
【請求項１３】
前記光導波路接続素子はコアとクラッドの間の比屈折率差が大きい光導波路と前記比屈折率差が小さい光導波路との間に配置されることを特徴とする請求項６から請求項１２までのいずれかの請求項に記載の光導波路接続部。
【請求項１４】
前記コアとクラッドの間の比屈折率差が大きい光導波路は平面型光導波路であり、前記比屈折率差が小さい光導波路は光ファイバであることを特徴とする請求項６から請求項１３までのいずれかの請求項に記載の光導波路接続部。
【請求項１５】
前記コアとクラッドの間の比屈折率差が大きい光導波路は分散シフトファイバであり、前記比屈折率差が小さい光導波路はシングルモードファイバであることを特徴とする請求項６から請求項１４までのいずれかの請求項に記載の光導波路接続部。
【請求項１６】
異なるモードフィールド径を有する光導波路同士を接続するための光導波路接続部の製造方法であって、一様なモードフィールド径を有する一方の光導波路の接続すべき端部近傍のコアに紫外線レーザ光を照射してコアの屈折率を上昇させてモードフィールド径を縮小させることを特徴とする光導波路接続部の製造方法。
【請求項１７】
前記紫外線レーザ光の照射はモードフィールド径が前記一方の光導波路の接続すべき端部から他方の端部にかけて漸次変化するように照射強度を調整することを特徴とする請求項１６記載の光導波路接続部の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モードフィールド径が異なる光導波路同士を接続するための接続部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年インターネットが急速に普及し、通信ネットワークをますます充実させる必要性が高まっている。通信ネットワークを構成するための重要な要素である光導波路には幹線系等に使用されている光ファイバや加入者系等に使用されている平面型光導波路がある。
【０００３】
現在、通信ネットワークに用いられる光ファイバはシングルモードファイバ（ＳＭＦ；Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ）がほとんどであるが、このＳＭＦのコアとクラッドの間の屈折率の差、即ち比屈折率差は約０．３％で、モードフィールド径（ＭＦＤ；Ｍｏｄｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ）は１．５５μｍの波長で７〜８μｍである。
【０００４】
ところで、通信ネットワークシステムには前記したように光ファイバの他に平面型光導波路（ＰＬＣ；Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）が用いられる。ＰＬＣは例えば図５に示すように基板上（図示せず）にコア及びクラッドを配設し、光信号を入力側のコア５１ａに入力し、出力側のコア５２ａ〜５２ｄに分岐するためなどに使用されている。そして出力側のコア部とＳＭＦ５４を接続して光信号を伝送する（この図では便宜的に１本のＳＭＦのみを示している）。なお、コアは共通のクラッド５３内に配設されている。
【０００５】
最近、実装効率を高めるためにこのようなＰＬＣを小型化するという要求が高まってきている。ＰＬＣを小型化すると必然的に図に示すようにコアの分岐部近傍の曲率半径Ｒを小さくせざるを得なくなる。そうすると光信号が漏れやすくなるので光信号をよりコア内に閉じこめるためには比屈折率差を大きくする必要性がでてくる。現在、小型化したＰＬＣの比屈折率差は０．５〜１％程度のものも適用されるようになってきている。上記のようにＰＬＣの比屈折率差を大きくするとモードフィールド径は小さくなることがわかっている。この場合のＭＦＤは例えば１．５５μｍで５〜６μｍ程度となる。
【０００６】
このようにＰＬＣの比屈折率差を大きくするとモードフィールド径は小さくなるのでＳＭＦと接続した場合にコア同士の屈折率の違いによるフレネル反射やモードフィールド径の違いからくる接続損失などが生じるため、最近モードフィールド径を変化させる技術としてコアを加熱してＭＦＤを拡大させるＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　Ｅｘｐａｎｄｅｄ　Ｃｏｒｅ）という方法も提案されている。この技術は光導波路のコアの屈折率制御に用いられているドーパントを熱によって拡散させてＭＦＤを拡大させるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２５７０３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
即ち、前記したようにＰＬＣの比屈折率差を大きくするとモードフィールド径は小さくなるのでＳＭＦと接続した場合にコア同士の屈折率の違いによるフレネル反射やモードフィールド径の違いからくる接続損失などが生じ、通信ネットワークを構成する上で種々の不都合が出ていた。
【０００９】
一方、最近モードフィールド径を変化させる技術としてコアを加熱してＭＦＤを拡大させるＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　Ｅｘｐａｎｄｅｄ　Ｃｏｒｅ）という方法も提案されている。この技術は光導波路のコアの屈折率制御に用いられているドーパントを熱によって拡散させてＭＦＤを拡大させるものであるが、熱によるＭＦＤの拡大の制御が難しく、また拡散に時間がかかるために製造効率が悪いという問題があった。
【００１０】
本発明はＭＦＤの異なる光導波路同士を効率よく接続するための光導波路接続部及びその接続部の比較的簡便な製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
異なるモードフィールド径を有する光導波路同士の接続部であって、上記接続すべき端面近傍においてそれぞれの光導波路の一方のモードフィールド径が他方のモードフィールド径に合うように調整されていることを特徴とする光導波路接続部。
【００１２】
〈構成２〉
上記それぞれの光導波路の一方は比屈折率差の大きい光導波路であり、他方は比屈折率差の小さい光導波路であることを特徴とする構成１記載の光導波路接続部。
【００１３】
〈構成３〉
上記モードフィールド径の調整は比屈折率差の小さい光導波路で行われていることを特徴とする構成１または構成２記載の光導波路接続部。
【００１４】
〈構成４〉
上記比屈折率差の大きい光導波路は平面型光導波路であり、上記比屈折率差の小さい光導波路は光ファイバであることを特徴とする構成１から構成３までのいずれかの構成に記載の光導波路接続部。
【００１５】
〈構成５〉
上記比屈折率差の大きい光導波路は多心コア平面型光導波路であり、上記比屈折率差の小さい光導波路は複数の光ファイバを並列に配置した多心光ファイバであることを特徴とする構成４記載の光導波路接続部。
【００１６】
〈構成６〉
異なるモードフィールド径を有する光導波路同士の接続部であって、上記接続部は上記それぞれの光導波路間に配置されて使用され、上記それぞれの光導波路のモードフィールド径と合うように一方の端部から他方の端部にかけて漸次モードフィールド径が変化している光導波路接続素子であることを特徴とする光導波路接続部。
【００１７】
〈構成７〉
上記光導波路接続素子のモードフィールド径の変化は一方の端部から他方の端部にかけて連続的に変化していることを特徴とする構成６記載の光導波路接続部。
【００１８】
〈構成８〉
上記光導波路接続素子のモードフィールド径の変化は一方の端部から最初は連続的に変化し、上記接続部の途中部分から他方の端部にかけては一様なモードフィールド径となっていることを特徴とする構成６記載の光導波路接続部。
【００１９】
〈構成９〉
上記光導波路接続素子は平面導波路型であることを特徴とする構成６から構成８までのいずれかの構成に記載の光導波路接続部。
【００２０】
〈構成１０〉
上記光導波路接続素子は多心コア平面導波路型であることを特徴とする構成９記載の光導波路接続部。
【００２１】
〈構成１１〉
上記光導波路接続素子は光ファイバ型であることを特徴とする構成６から構成８までのいずれかの構成に記載の光導波路接続部。記載の光導波路接続部。
【００２２】
〈構成１２〉
上記光導波路接続素子は複数の光ファイバを並列に配置した多心光ファイバ型であることを特徴とする構成１１記載の光導波路接続部。
【００２３】
〈構成１３〉
上記光導波路接続素子はコアとクラッドの間の比屈折率差が大きい光導波路と上記比屈折率差が小さい光導波路との間に配置されることを特徴とする構成６から構成１２までのいずれかの構成に記載の光導波路接続部。
【００２４】
〈構成１４〉
上記コアとクラッドの間の比屈折率差が大きい光導波路は平面型光導波路であり、上記比屈折率差が小さい光導波路は光ファイバであることを特徴とする構成６から構成１３までのいずれかの構成に記載の光導波路接続部。
【００２５】
〈構成１５〉
上記コアとクラッドの間の比屈折率差が大きい光導波路は分散シフトファイバであり、上記比屈折率差が小さい光導波路はシングルモードファイバであることを特徴とする構成６から構成１４までのいずれかの構成に記載の光導波路接続部。
【００２６】
〈構成１６〉
異なるモードフィールド径を有する光導波路同士を接続するための光導波路接続部の製造方法であって、一様なモードフィールド径を有する一方の光導波路の接続すべき端部近傍のコアに紫外線レーザ光を照射してコアの屈折率を上昇させてモードフィールド径を縮小させることを特徴とする光導波路接続部の製造方法。
【００２７】
〈構成１７〉
上記紫外線レーザ光の照射はモードフィールド径が上記一方の光導波路の接続すべき端部から他方の端部にかけて漸次変化するように照射強度を調整することを特徴とする構成１６記載の光導波路接続部の製造方法。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。
【００２９】
図１は本発明の光導波路接続部の一実施の形態を表した図である。即ち、図１（ａ）は絶縁基板（図示せず）上に入力用の１本のコア３から分岐された複数本のコア４ａ〜４ｄがクラッド５内に配設された多心コア平面型光導波路（ＰＬＣ）１と光ファイバ２が接続されている状況を示している。ここで光ファイバ２はＳＭＦである。この図においては便宜的にＰＬＣ１の４本のコア４ａ〜４ｄのうち１本のコア４ａと１本のＳＭＦ２とが接続されているが、もちろんＰＬＣ１のすべてのコアがそれぞれＳＭＦと接続されていてもよい。また、ＳＭＦは複数のＳＭＦが並列に配置した多心型の光ファイバであっても良い。接続は例えばＳＭＦの接続すべき端部をＶ溝に設置してＰＬＣと光軸を合わせて接続すると良い。
【００３０】
この時ＰＬＣ１のコア４ａとクラッド５の比屈折率差は約１％でＭＦＤは５．５μｍとなっている。一方、ＳＭＦ２のコア６とクラッド７の比屈折率差は約０．３％でＭＦＤは７．５μｍである。
【００３１】
上記のような接続部を構成する場合、本発明では図１（ｂ）のようにＰＬＣ１とＳＭＦ２の接続端面におけるＭＦＤを実質的にフレネル反射や接続損失がないように調整してある。即ち、比屈折率差の大きいＰＬＣ１のＭＦＤ５．５μｍに合わせるように比屈折率差の小さいＳＭＦ２のＭＦＤ７．５μｍを縮小している。
【００３２】
ここで、ＭＦＤの調整を行うことにより接続損失をないようにするという意味は接続損失をできるだけ少なくするということであり、例えば接続損失が０．１ｄＢ以下ならば通信ネットワークを構成する上で特に不都合がなくなる。
なお、図１（ｂ）は説明のためにＰＬＣ１及びＳＭＦ２の一部を拡大して示している。
【００３３】
このような接続部を製造するには、まず一様なＭＦＤ（ここでは７．５μｍ）を有するＳＭＦにおいてＰＬＣ１と接続する端部８側のコア６に紫外線レーザ光を照射する。コア６に紫外線レーザ光を照射するとコア６中の屈折率制御ドーパントであるＧｅに起因してコア６の屈折率が上昇し、コア６とクラッド７の比屈折率差が大きくなりＭＦＤが縮小する。
【００３４】
紫外線レーザ光の照射は目的とする接続すべき光導波路のＭＦＤに合わせてその強度を調整しながら照射すると良い。即ち、ここでは接続部端面のＭＦＤを５．５μｍとなるように最初は端部８側の照射強度を強くし、端部８側から離れるに連れて徐々に弱めていき、途中で照射を終了する。このようにすると実質的にフレネル反射や接続損失がない光導波路接続部が得られる。
【００３５】
なお、照射する紫外線レーザ光はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ、パルス光）、アルゴンＳＨＧレーザ（波長２４４ｎｍ、連続光）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ、パルス光）、銅蒸気レーザ（波長２５５ｎｍ、パルス光）、ＬＤ励起ＹＡＧ４倍レーザ（波長２６６ｎｍ、パルス光、連続光）等が用いられるが、その他本発明の目的のために適したレーザ光ならば特に限定されるものではない。
【００３６】
次に本発明の光導波路接続部の他の実施の形態を説明する。なお、図１と同じ個所については同一番号を付し、以下の図面においても同様とする。
【００３７】
図２は本発明の光導波路接続部の他の実施の形態を表した例である。即ち、図２（ａ）においてＭＦＤの異なるＰＬＣ１とＳＭＦ２の接続の際に、ＰＬＣ１の入力用コア３から分岐された出力用コア４ａ〜４ｄにＳＭＦ２を接続する場合、ＰＬＣ１とＳＭＦ２の間に本発明の光導波路接続部として光導波路接続素子９を配置する。なお、本図においても説明のためＰＬＣとＳＭＦの接続は１本としているが、もちろんＰＬＣのすべてのコアをＳＭＦと接続することができることは前記したように何ら差し支えなく特に限定されるものではない。
【００３８】
このような光導波路接続素子９は比屈折率差の大きいＰＬＣ１と比屈折率差の小さいＳＭＦ２の間に配置して使用される。この時光導波路接続素子９は図２（ｂ）において拡大して示すように比屈折率差の大きいＰＬＣ１と接続する端部１０ａ側のコアに紫外線レーザ光を照射してＭＦＤを縮小する。一方、比屈折率差の小さい光導波路と接続する端部１０ｂ側のコアには紫外線レーザ光を照射しないのでＭＦＤは当初の大きさのままである。
【００３９】
前記したように紫外線レーザ光の照射は目的とする接続すべき光導波路のＭＦＤに合わせてその強度を調整しながら照射すると良い。即ち、最初は端部１０ａ側の照射強度を強くし、端部１０ｂ側に向かうに連れて徐々に弱めていけば良い。このようにすると図２（ｂ）に示すように端部１０ａ側ではＰＬＣ１と同等のＭＦＤを有し、端部１０ｂ側ではＳＭＦ２と同等のＭＦＤを有する連続的にＭＦＤが変化した光導波路接続素子が得られる。
【００４０】
一方、端部１０ａ側から紫外線レーザ光の強度を調整しながら照射し、光導波路接続部の途中で照射を終了する。このようにすると図２（ｃ）に示すように端部１０ａ側から１０ｂ側にかけて途中までは漸次ＭＦＤが変化するが、その後一様なＭＦＤを有する光導波路接続素子が得られる。
【００４１】
上記のような本実施の形態における光導波路接続部としては図２で示したような平面導波路型素子が用いられるが、光ファイバでも差し支えない。また、この光導波路接続部は平面導波路型素子の場合でも光ファイバの場合でも、単心のコアを有するものでも良く、複数のコアが配置された多心コア型のものでも良い。要するに本発明の目的に適するものであるならば特に限定されることはない。
【００４２】
一方、図３は本発明の光導波路接続部のさらに他の実施の形態を表した例である。即ち、図３は比屈折率差の大きいＰＬＣ１と同等の比屈折率差を有している光ファイバ１１とを接続してから光導波路接続素子９を介してＳＭＦ２と接続している。
【００４３】
なお、比屈折率差の大きい光導波路の実施例としてＰＬＣの他に分散シフトファイバ（ＤＳＦ；Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｓｈｉｆｔｅｄ　Ｆｉｂｅｒ）がある。このＤＳＦのような光導波路とＳＭＦとを接続する際にも本発明の光導波路接続部は有効である。図４はＤＳＦとＳＭＦとを接続する際に光導波路接続部を用いた実施の形態を表している。
【００４４】
図４（ａ）はＤＳＦ１２とＳＭＦ２を光導波路接続素子１３を介して接続した状況を示したものである。本実施の形態はフェルール１４の孔内に光導波路接続素子１３が内蔵された両端コネクタ型のものであり、平面導波路型ではなく光ファイバ型となっている。そしてフェルール１４はコネクタ筐体１５に収納されている。ここで、本実施の形態の光導波路接続素子１３のＡで囲んだ部分を図４（ｂ）で拡大して示すようにＤＳＦ１２と接続する側の端面１６ａのＭＦＤが小さくなっており、またＳＭＦと接続する側の端面１６ｂはＳＭＦと同じＭＦＤとなっている。このように本発明の光導波路型接続部は比屈折率差の大きい光導波路と比屈折率差の小さい光導波路とを接続損失などがないように効率よく接続するために配置することが目的であるので、その使用形態が特に限定されるものではない。
【００４５】
また、上記した光ファイバ型の光導波路接続素子は単心の光ファイバで構成しても良く、複数の光ファイバを並列に配置して構成しても良い。即ち、接続すべき比屈折率差の異なる光導波路に最も適した構成の光導波路接続素子を選択すれば良く、特に限定されるものではない。
【００４６】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、比屈折率差の大きい光導波路と比屈折率差の小さい光導波路とを接続する際に、比屈折率差の大きい光導波路のＭＦＤに合わせるように比屈折率差の小さい光導波路のコアに紫外線レーザ光を照射してＭＦＤを縮小するようにしたので、接続部においてフレネル反射や接続損失の極めて少ない光導波路接続部及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を表した図である。
【図２】本発明の他の実施例を表した図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例を表した図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例を表した図である。
【図５】従来例を表した図である。
【符号の説明】
１　光導波路（ＰＬＣ）
２　光ファイバ（ＳＭＦ）
３　ＰＬＣの入力用コアコア
４ａ〜４ｄ　ＰＬＣの出力用コア
５　ＰＬＣのクラッド
６　ＳＭＦのコア
７　ＳＭＦのクラッド
８　接続部端面
【図１】
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【図２】
2004117965.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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