(57)【要約】      （修正有）【課題】小さい曲げ半径で湾曲可能な光ファイバと導波路とを組み合わせることで、高精度で薄型化可能な導波路用結合回路を提供する。【解決手段】導波路用結合回路は、クラッド層の上面にクラッド層よりも高い屈折率の材料で形成され、光を伝搬するコア領域２２と、コア領域又はその近傍に形成され、コア領域を伝搬する信号光をコア領域の外部に出射させる光出射部と、光出射部から出射された信号光を伝搬する曲げフリー光ファイバ２５と、光出射部から出射された信号光を曲げフリー光ファイバに導く光接続部２４と、を備える。【選択図】図２
2016212414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド層の上面に前記クラッド層よりも高い屈折率の材料で形成され、光を伝搬するコア領域と、
前記コア領域又はその近傍に形成され、前記コア領域を伝搬する信号光を前記コア領域の外部に出射させる光出射部と、
前記光出射部から出射された前記信号光を伝搬する曲げフリー光ファイバと、
前記光出射部から出射された前記信号光を前記曲げフリー光ファイバに導く光接続部と、
を備えることを特徴とする導波路用結合回路。
【請求項２】
前記光接続部は、整列配置された貫通孔に前記曲げフリー光ファイバを保持し、前記光出射部から出射された前記信号光を前記曲げフリー光ファイバに導くキャピラリである、
請求項１に記載の導波路用結合回路。
【請求項３】
前記光接続部は、前記光出射部から出射された前記信号光を前記曲げフリー光ファイバに透過させるシリカガラスである、
請求項１に記載の導波路用結合回路。
【請求項４】
前記光出射部は、
前記コア領域に回折格子が形成されたグレーティング、又は、
前記コア領域を伝搬する信号光の光路上に配置されたミラーである、
請求項１又は２に記載の導波路用結合回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、導波路用結合回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に光通信では、多量の情報の高速通信が可能であることから、光接続部品として光ファイバと光導波路とを組み合わせた導波路用結合回路が用いられている。関連技術では、基板上に形成された光導波路及び光ファイバの組み合わせによる導波路用結合回路の伝送方式として、基板上の光導波路から反射鏡を用いて信号光を伝搬する方式が用いられている。
【０００３】
図１は、関連技術に係る導波路用結合回路を示す。導波路用結合回路は、導波路１２と光ファイバ１５とを組み合わせた回路である。支持基板１１上には、導波路１２及び反射鏡１３が形成されている。関連技術に係る導波路用結合回路では、導波路１２上を伝搬した信号光を光接続部１４を介して光ファイバ１５に出射させるために、反射鏡１３を用いて信号光を光ファイバ１５方向に出射させる。
【０００４】
しかし、支持基板１１上に反射鏡１３を形成する際に、反射鏡１３が有する壁面の反射部が平坦であり、かつ微細な反射角を形成する程の高精度な加工が要求されることから製造コストが高くなる問題が生じる。
【０００５】
また、関連技術に係る導波路用結合回路は、外部からの粉塵等の侵入や、熱による影響を防ぐために予め用意した樹脂又は金属製のハウジングに収納される。導波路１２と光ファイバ１５とを組み合わせた回路である導波路用結合回路が、ハウジング内に収納される場合、省スペース設計の観点から光ファイバ１５が有する許容曲げ半径までしか光ファイバ１５を湾曲させることができず、冗長な空間が大きくなる問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８８６１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、反射鏡には高精度な機械精度が要求され高コストの加工が必要となる。また、省スペース設計の観点から、導波路用結合回路を収納するハウジングの寸法はより小さい方が望ましい。しかし、関連技術に係る導波路用結合回路では、ハウジングの空間内において、光ファイバの引き回し際の曲げ半径及び機械的強度を考慮した寸法を確保しなければならないため、冗長な実装スペースを必要とする。
【０００８】
前記課題を解決するために、本開示は、コア領域を伝搬する信号光をコア領域の外部に出射させる光出射部と小さい曲げ半径で湾曲可能な光ファイバとを組み合わせることで、高精度で薄型化可能な導波路用結合回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本開示では、信号光をコア領域の外部に出射させる光出射部と曲げフリーファイバとを用いた導波路用結合回路で光通信を行う。
【００１０】
具体的には、本開示に係る導波路用結合回路は、
クラッド層の上面に前記クラッド層よりも高い屈折率の材料で形成され、光を伝搬するコア領域と、
前記コア領域又はその近傍に形成され、前記コア領域を伝搬する信号光を前記コア領域の外部に出射させる光出射部と、
前記光出射部から出射された前記信号光を伝搬する曲げフリー光ファイバと、
前記光出射部から出射された前記信号光を前記曲げフリー光ファイバに導く光接続部と、を備える。
【００１１】
前記光接続部は、整列配置された貫通孔に前記曲げフリー光ファイバを保持し、前記光出射部から出射された前記信号光を前記曲げフリー光ファイバに導くキャピラリであってもよい。
【００１２】
前記光接続部は、前記光出射部から出射された前記信号光を前記曲げフリー光ファイバに透過させるシリカガラスであってもよい。
【００１３】
前記光出射部は、前記コア領域に回折格子が形成されたグレーティングであってもよい。
【００１４】
前記光出射部は、前記コア領域を伝搬する信号光の光路上に配置されたミラーであってもよい。
【００１５】
なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本開示によれば、コア領域を伝搬する信号光をコア領域の外部に出射させる光出射部と小さい曲げ半径で湾曲可能な光ファイバとを組み合わせることで、高精度で薄型化可能な導波路用結合回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】関連技術に係る導波路用結合回路の一例を示す。
【図２】本実施形態に係る導波路用結合回路の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１９】
（実施形態１）
本実施形態に係る導波路用結合回路を図２に示す。導波路用結合回路として機能する導波路用結合回路は、支持基板２１と、コア領域２２と、グレーティング２３と、光接続部２４と、曲げフリー光ファイバ２５とを備える。支持基板２１の材質は、シリコン（Ｓｉ）を用いてもよい。ここで、支持基板２１は、クラッド層を兼ねてもよい。また、図２に示すように、コア領域２２の厚みａは２μｍが例示され、曲げフリー光ファイバ２５のコア半径ｂは１０μｍが例示される。
【００２０】
曲げフリー光ファイバ２５のモードフィールド径は、例えば、８．６±０．４μｍである。曲げフリー光ファイバ２５の許容曲げ半径は、例えば１５ｍｍ以上である。φ３０ｍｍに曲げフリー光ファイバ２５を１０周させたときの波長１．５５μｍでのファイバ曲げ特性は、例えば、は０．５ｄＢ以下であることが好ましく、０．０３ｄＢ以下であることが好ましい。φ２０ｍｍに曲げフリー光ファイバ２５を１周させたときの波長１．５５μｍでのファイバ曲げ特性は、０．１ｄＢ以下であることが好ましい。φ１５ｍｍに曲げフリー光ファイバ２５を１周させたときの波長１．５５μｍでのファイバ曲げ特性は、０．５ｄＢ以下であることが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、コア領域２２は熱処理を行ったシリコン（Ｓｉ）素材からなり、クラッド層と比屈折率差を有し、コア領域２２の屈折率がクラッド層の屈折率より大きくすることで、コア領域２２に閉じ込められて信号光が伝搬される構成が用いられている。コア領域２２のクラッド層と接していない部分は空気であってもよい。
【００２２】
グレーティング２３は、コア領域２２の表面又はコア領域２２や光接続部２４のエバネッセント場の及ぶ近傍に配置されている。グレーティング２３は、光出射部として機能し、コア領域２２を伝搬する信号光を、曲げフリー光ファイバ２５の配置方向に向けて、コア領域２２の外部に出射させる。ここで、グレーティング２３の形成は図２に示すように、上述した配置位置において、コア領域２２に対しエッチング加工して凹形状の回折格子の周期を形成してもよいし、コア領域２２に対し当該コア領域２２と異なる屈折率の材料で凸形状の回折格子の周期を形成してもよい。
【００２３】
回折格子の周期は、一定でもよい。グレーティング２３によって信号光を曲げフリー光ファイバ２５の方向へ出射させることができる。回折格子の周期は、グレーティング２３の中心位置から信号光の進行方向の後方に向かって徐々に大きく、信号光の進行方向の前方に向かって徐々に小さく形成されていてもよい。グレーティング２３によって信号光の放射角の拡散を低減することができ、光接続部２４を介して曲げフリー光ファイバ２５への信号光の光接続損失を低減することができる。
【００２４】
本実施形態では、コア領域２２の表面又はコア領域２２や光接続部２４のエバネッセント場の及ぶ近傍に対し回折格子を形成するだけで、反射鏡を用いることなく信号光の出射方向の最適化を高精度に行うことができる。
【００２５】
グレーティング２３と光接続された光接続部２４は、シリカガラス（ＳｉＯ２）で形成され、信号光を曲げフリー光ファイバ２５へ透過させるために適切な屈折率差を与える材料を添加した信号光の伝送領域が形成されていてもよい。
【００２６】
なお、上述したコア領域２２はＳｉから形成され、光接続部２４は、ＳｉＯ２で形成される。一般に、Ｓｉは、ＳｉＯ２に比べ高い屈折率を有する。ここで、信号光の集束性を高めるために、ＳｉがＳｉＯ２に比べ単位温度変化当りの屈折率変化量が高い特性を有する点で、Ｓｉで形成されたコア領域２２に対し、外部装置による温度制御を用いて屈折率の最適化を行うことで信号光の集束性を高めてもよい。
【００２７】
また、本実施形態に係る導波路用結合回路は、複数の光伝送路を有するアレイ構造であってもよい。具体的には、コア領域２２は、それぞれの信号光の波長に対応する複数のグレーティング２３を有する。光接続部２４は、それぞれのグレーティング２３に対応する複数の曲げフリー光ファイバ２５と接続される。
【００２８】
コア領域２２に伝搬される波長の異なる複数の信号光は、それぞれの信号光の波長に対応する複数のグレーティング２３により出射方向が異なり、光接続部２４に出射される。光接続部２４を透過した複数の信号光は、それぞれの信号光の波長に対応する複数の曲げフリー光ファイバ２５に伝搬される。導波路用結合回路は、上述したアレイ構造を有することで、光通信の伝送効率を高めることができる。
【００２９】
関連技術で用いられる光ファイバ１５のように石英ガラスのみのクラッド部では当該光ファイバ１５を曲げたときに角度によっては光が外に漏れることで光損失が発生した。しかし、本実施形態では上述した曲げフリー光ファイバ２５は、クラッド部に空孔を空けることで、曲げによる光の漏れを空孔が光の反射材として機能し信号光を閉じ込めることができ、そのため、図２に示すように曲げ部で直角状態に曲げることが可能である。
【００３０】
光接続部２４から入射された曲げフリー光ファイバ２５はハウジング２０内に導波路用結合回路を収納する際、関連技術の導波路用結合回路に比べ高精度で薄型化可能な導波路用結合回路を提供することができる。
【００３１】
本実施形態は、信号光を透過する光接続部２４に代えて、曲げフリー光ファイバ２５を保持するファイバアレイであってもよい。この場合、複数の貫通孔が整列配置されたキャピラリアレイを用いることが好ましい。具体的には、キャピラリアレイに備わる各貫通孔に曲げフリー光ファイバ２５を挿入し、グレーティング２３から出射された信号光を曲げフリー光ファイバ２５に導く。
【００３２】
Ｖ溝型のファイバアレイを用いた場合、リッドを固定するためには接着剤を塗布する領域が必要になる。このため、Ｖ溝型のファイバアレイを用いた場合、支持基板２１に固定するために必要な大きさ及び導波路２２からの高さは、それぞれ、１芯及び４芯のファイバアレイでは２．５×２．５ｍｍ及び８ｍｍ、８芯のファイバアレイでは２．５×３．７ｍｍ及び１０ｍｍ必要であった。一方、キャピラリアレイを用いた場合、支持基板２１に固定するために必要な大きさ及び導波路２２からの高さは、それぞれ、１芯のファイバアレイでは直径１ｍｍ及び３ｍｍ、４芯のファイバアレイでは直径１．２ｍｍ及び３ｍｍ、８芯のファイバアレイでは直径１．８ｍｍ及び３ｍｍであった。
【００３３】
このように、実施形態に係る導波路用結合回路は、光接続部２４に代えて、曲げフリー光ファイバ２５を保持するキャピラリアレイを用いても、高精度で薄型化可能な導波路用結合回路を提供することができる。
【００３４】
なお、本実施形態に係る導波路用結合回路は、グレーティング２３に代えて、光出射部にミラーを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本開示は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０：ハウジング
１１：支持基板
１２：導波路
１３：反射鏡
１４：光接続部
１５：光ファイバ
２０：ハウジング
２１：支持基板
２２：コア領域
２３：グレーティング
２４：光接続部
２５：曲げフリー光ファイバ
【図１】
2016212414.tif 000003
【図２】
2016212414.tif 000004