(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバとＰＬＣとの接続を強固にし、光ファイバのコアとＰＬＣの光導波路との接続特性を改善することができる光ファイバ接続部品を提供する。【解決手段】光ファイバ１０３を平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、光ファイバ１０３が一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリ１０１と、キャピラリ１０１の他方の端面に固定されたフィルム１０２とを備えた。【選択図】図２
2016001286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、
前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、
前記キャピラリの他方の端面に固定されたフィルムと
を備えたことを特徴とする光ファイバ接続部品。
【請求項２】
前記フィルムの材質は、ポリエチレンナフタレートを含むポリエステルフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ接続部品。
【請求項３】
光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、
前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、
前記キャピラリの他方の端面において、前記貫通孔の一部を塞ぎ、前記他方の端面に固定されたスペーサと
を備えたことを特徴とする光ファイバ接続部品。
【請求項４】
光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、
前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、
前記キャピラリの他方の端面に固定されたスペーサであって、前記光ファイバが前記他方の端面から突出する長さに等しい厚さを有するスペーサと
を備えたことを特徴とする光ファイバ接続部品。
【請求項５】
前記スペーサは、複数のスペーサから構成されており、前記光ファイバのコアの中心に対して点対称に配列されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ接続部品。
【請求項６】
前記スペーサは、複数のスペーサから構成されており、前記光ファイバのコアの中心を通る軸に対して線対称に配列されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ接続部品。
【請求項７】
前記スペーサの材質は、石英系ガラスであることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の光ファイバ接続部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ接続部品に関し、より詳細には、光ファイバと平面光波回路における光導波路とを光学的に結合するための光ファイバ接続部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン（Ｓｉ）基板上にＳｉＯ２系ガラスを主成分とする光導波路を形成した平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）が知られている。平面光波回路における光導波路と光ファイバとを光学的に結合するための部材として、Ｖ溝ファイバブロック、キャピラリなどの部材が知られている。
【０００３】
図１に、従来のキャピラリを用いた光ファイバ接続方法を示す。Ｓｉ基板１１上にＰＬＣ１２が形成されている。光導波路の入出射端面には、光ファイバ１５を内挿するキャピラリ１４が固定されている（例えば、特許文献１参照）。また、キャピラリ１４が固定される入出射端面には、ＰＬＣ１２の上面に入出射端面と面一になるように、補強ガラス板（やとい）１３が設置されている。
【０００４】
最初に、光ファイバ１５を、キャピラリ１４の貫通孔に挿入して、接着剤により固定する。次に、光ファイバ１５の端面が露出しているキャピラリ１４の端面、または光導波路の端面が露出しているＰＬＣ１２とやとい１３の端面に接着剤を塗布しておく。光ファイバ１５のコアと、ＰＬＣ１２の光導波路のコアの位置を調節して、キャピラリ１４をＰＬＣ１２およびやとい１３に固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−６８５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光ファイバ端面とキャピラリ端面とが揃っていないことから、以下のような問題があった。
【０００７】
光ファイバの端面を形成する場合、一般的に、光軸に対して必ずしも垂直にはならず、若干の角度をもって切断される。光ファイバの端面が光軸に対して斜めになっていることは、光ファイバの端面で生じる反射光が、光ファイバまたは光導波路へ戻らないので、機能的には有利である。しかしながら、光ファイバをキャピラリに挿入したとき、キャピラリの端面から光ファイバの端面の一部が突出する場合がある。
【０００８】
このような場合には、光ファイバの突出により、キャピラリの端面とＰＬＣの入出射端面とが平行にならない。すなわち、キャピラリがＰＬＣの入出射端面に対して斜めに固定される恐れがある。このとき、キャピラリの端面と、ＰＬＣの入出射端面との間の接着剤の厚さが、その位置によって異なることになる。その結果、温度変化による応力集中が起こり、接着層の剥離を誘発し、光学特性が劣化するという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、光ファイバとＰＬＣとの接続を強固にし、光ファイバのコアとＰＬＣの光導波路との接続特性を改善するための光ファイバ接続部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、第１の実施態様は、光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、前記キャピラリの他方の端面に固定されたフィルムとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
第２の実施態様は、光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、前記キャピラリの他方の端面において、前記貫通孔の一部を塞ぎ、前記他方の端面に固定されたスペーサとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
第３の実施態様は、光ファイバを平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品において、前記光ファイバが一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を有するキャピラリと、前記キャピラリの他方の端面に固定されたスペーサであって、前記光ファイバが前記他方の端面から突出する長さに等しい厚さを有するスペーサとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明した光ファイバ接続部品を用いて、光ファイバとＰＬＣとを接続すると、ＰＬＣの入出射端面と、対向する光ファイバ接続部品の他方の端面とが平行になる。従って、ＰＬＣと光ファイバ接続部品のとの間に均一な接着層が形成されるので、光ファイバとＰＬＣとの接続を強固にし、光ファイバのコアとＰＬＣの光導波路との接続特性が劣化することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のキャピラリを用いた光ファイバ接続方法を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる光接続部品を示す図である。
【図３】第１の実施形態の光接続部品の応用例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光接続部品を用いた光ファイバ接続方法を示す図である。
【図５】第１の実施形態の光接続部品の作製方法を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる光接続部品を用いた光ファイバ接続方法を示す図である。
【図７】第２の実施形態の光接続部品の応用例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる光接続部品を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。  
【００１６】
（第１の実施形態）
図２に、本発明の第１の実施形態にかかる光接続部品を示す。図２（ａ）に示すように、光接続部品１００は、キャピラリ１０１とフィルム１０２とから構成されている。キャピラリ１０１は、光ファイバ１０３が一方の端面から挿入され、他方の端面から突出できるようにした貫通孔を備えている。光ファイバ１０３は、その端面が他方の端面と面一となるように挿入され、一方の端面において接着剤により固定される。
【００１７】
フィルム１０２の厚さは通常１〜２０μｍであり、以下に説明するように、光ファイバ１０３の端面から突出した部分を、吸収することができる程度の厚さとする。フィルム１０２の大きさはキャピラリ１０１断面と同一か、または、それ以上であればよい。フィルム１０２の材質は、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルフィルムのほか、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂およびシリコン樹脂等とすることができる。フィルム１０２は、キャピラリ１０１において、光ファイバ１０３が突出する他方の端面に、エポキシ系などの接着剤により固定されている。なお、接着剤の屈折率は、光ファイバおよびＰＬＣのコア部と同じである。
【００１８】
フィルム１０２として、上記の材質を用いると、図２（ｂ）に示すように、光ファイバ１０３の端面から突出した部分が凹むので、ＰＬＣの入出射端面と対向するフィルム１０２は、常にＰＬＣの入出射端面と平行になる。すなわち、キャピラリ１０１端面と光ファイバ１０３の端面とが均一な平面になっていない場合でも、その凹凸を吸収することができる。
【００１９】
図３に、第１の実施形態の光接続部品の応用例を示す。図３（ａ）は側面から見た断面図であり、図３（ｂ）はＰＬＣの入出射端面と対向する面から見た平面図である。フィルム１１２は、厚さは通常１〜２０μｍであり、大きさはキャピラリ１０１断面より大きく、その外形は、キャピラリ１０１の断面形状と異なる。フィルム１１２の大きさは、接続するＰＬＣとやといにより構成される入出射端面よりは小さいのが望ましい。
【００２０】
図４に、第１の実施形態の光接続部品を用いた光ファイバ接続方法を示す。Ｓｉ基板２０１上にＰＬＣ２０２が形成されている。光導波路の入出射端面には、光接続部品１００が固定されている。また、光接続部品１００が固定される入出射端面には、ＰＬＣ２０２の上面に入出射端面と面一になるように、補強ガラス板（やとい）２０３が設置されている。
【００２１】
光ファイバ接続方法としては、最初に、キャピラリ１０１とフィルム１０２とを接着し、光ファイバ１０３を、キャピラリ１０１の一方の端面から貫通孔に挿入し、接着剤により固定する。次に、フィルム１０２の端面、または光導波路の端面が露出しているＰＬＣ２０２とやとい２０３の端面に接着剤２０４を塗布しておく。接着剤２０４の塗布は、接着フィルムを貼る、または、インクジェットによって樹脂を吹き付けることにより、接着層を形成する。光ファイバ１０３のコアと、ＰＬＣ２０２の光導波路のコアの位置を調節して、光接続部品１００を固定する。光接続部品１００の固定には、エポキシ系などの接着剤を用いる。
【００２２】
第１の実施形態によれば、ＰＬＣ２０２の入出射端面と、フィルム１０２を介して対向するキャピラリ１０１の端面とが平行になる。従って、ＰＬＣとキャピラリとの間に均一な接着層が形成されるので、光ファイバとＰＬＣとの接続を強固にし、光ファイバ１０３のコアとＰＬＣ２０２の光導波路との接続特性が劣化することを防ぐことができる。
【００２３】
第１の実施形態では、Ｓｉ基板２０１とＰＬＣ２０２との組合せを示したが、光波回路としてＬｉＮｂＯ３からなる光導波路層、半導体導波路層を適用することもできる。
【００２４】
図５に、第１の実施形態の光接続部品の作製方法を示す。最初に、フィルム１２２に、複数のキャピラリ１２１ａ−１２１ｆを固定する。次に、光ファイバ１０３ａ−１０３ｆを、キャピラリ１２１ａ−１２１ｆの貫通孔にそれぞれ挿入して、接着剤により固定する。最後に、フィルム１２２を切断すると、複数の光接続部品を得ることができる。このようにして、複数の光接続部品を効率よく作製することができるという利点がある。
【００２５】
（第２の実施形態）
図６に、本発明の第２の実施形態にかかる光接続部品を用いた光ファイバ接続方法を示す。Ｓｉ基板２０１上にＰＬＣ２０２が形成されている。光導波路の入出射端面には、光接続部品３００が固定されている。光接続部品３００は、キャピラリ３０１とスペーサ３０２ａ，３０２ｂとから構成されている。また、光接続部品３００が固定される入出射端面には、ＰＬＣ２０２の上面に入出射端面と面一になるように、補強ガラス板（やとい）２０３が設置されている。
【００２６】
光ファイバ接続方法としては、最初に、キャピラリ３０１の他方の端面にスペーサ３０２を形成し、光ファイバ３０３を、キャピラリ３０１の一方の端面から貫通孔に挿入して、接着剤により固定する。次に、キャピラリ３０１の他方の端面、または光導波路の端面が露出しているＰＬＣ２０２とやとい２０３の端面に接着剤２０４を塗布しておく。光ファイバ１０３のコアと、ＰＬＣ２０２の光導波路のコアの位置を調節して、光接続部品３００を固定する。光接続部品３００の固定には、エポキシ系などの接着剤を用いる。
【００２７】
キャピラリ３０１の他方の端面とＰＬＣ２０２の入出射端面との間に設けられたスペーサ３０２は、それぞれ同じ厚さである。光ファイバ３０３をキャピラリ３０１に挿入すると、光ファイバの端面は、スペーサ３０２と接触して止まる。この状態で光ファイバ３０３とキャピラリ３０１とを固定する。これにより、ＰＬＣの入出射端面と、対向するキャピラリ３０１の端面とが平行になる。
【００２８】
図７に、第２の実施形態の光接続部品の応用例を示す。図７（ａ）−（ｄ）は、ＰＬＣ２０２およびやとい２０３により形成される入出射端面に、スペーサ３０２が、どのように装着されるかを示している。スペーサは複数からなり、図７（ａ）−（ｃ）のスペーサ３０２，３１２，３２２は、光ファイバ３０３のコアに接触するように配置されている。すなわち、キャピラリ３０１の他方の端面において、光ファイバ３０３が挿入される貫通孔の一部を塞ぐように固定されている。
【００２９】
図７（ｄ）に示すように、光ファイバのコアに接触するスペーサ３３２ａと、キャピラリに接触するスペーサ３３２ｂとを分割して配置してもよい。配列パターンは、コアの中心に対して点対称に配列したり、コアの中心を通る軸に対して線対称に配置することができる。
【００３０】
このようなスペーサ付きのキャピラリを用いた光ファイバ接続方法としては、最初に、片面にのみ接着剤を塗布したスペーサ３０２を、適当な作業台の上に、図７に示したように配置する。接着剤を塗布したスペーサ３０２の上面に、図７に示した位置関係を保ったまま、キャピラリ３０１を接着させる。図７（ｄ）の場合は、キャピラリ３０１に接着されるスペーサ３３２ａのみを接着させる。次に、光ファイバ３０３を、キャピラリ３０１の一方の端面から貫通孔に挿入し、光ファイバ３０３とキャピラリ３０１とを接着剤により固定した後、光ファイバ３０３とスペーサ３０２とを接着固定する。
【００３１】
スペーサ３０２が接着されている側のキャピラリ３０１および光ファイバ３０３の端面、または光導波路の端面が露出しているＰＬＣ２０２とやとい２０３の端面に接着剤２０４を塗布しておく。接着剤２０４の塗布は、接着フィルムを貼る、または、インクジェットによって樹脂を吹き付けることにより、接着層を形成する。光ファイバ３０３のコアと、ＰＬＣ２０２の光導波路のコアの位置を調節して、光接続部品３００を固定する。光接続部品３００の固定には、エポキシ系などの接着剤を用いる。
【００３２】
スペーサの材質は、硬質であれば基本的に何でもよく、例えば、金や銀などの金属薄膜、銅合金やニッケル合金などの金属箔、シリコン、Ｐｄ−Ｃｕ−Ｓｉなどの金属ガラス薄膜、ＴｉＮなどのセラミックス薄膜、硬質プラスティック、石英系ガラス、ＬｉＮｂＯ３など光デバイスの材料を用いることができる。
【００３３】
スペーサの加工法としては、通常の微細加工法、すなわち精密な機械加工による切断等により、所望の大きさにすることができる。シリコンなどの材料については、エッチングにより加工することも可能である。スペーサの厚みの制御についても、例えば、金属薄膜などを打ち延ばすことにより、または、金属ガラスをエッチング法を用いることにより、所望の厚さにすることができる。
【００３４】
（第３の実施形態）
図８に、本発明の第３の実施形態にかかる光接続部品を示す。第２の実施形態では、スペーサを光ファイバおよびキャピラリの双方に接触するように配置し、ＰＬＣの入出射端面と、対向するキャピラリの端面とが平行になるようにした。第３の実施形態では、スペーサがキャピラリにのみ接触するように配置し、ＰＬＣの入出射端面と、対向するキャピラリの端面とが平行になるようにした。第３の実施形態では、光ファイバの端面反射による戻り光を抑制するために、光ファイバの端面が予め光軸に対して斜めに研磨した場合について説明する。一般的に、光軸に対する垂線から８度傾けるので、直径１２５μｍの光ファイバは、斜めとなった端面部分が完全に突き出た場合を考えると、光ファイバの端面が、キャピラリの端面と比較して、最大１８μｍ突出することになる。
【００３５】
そこで、光ファイバがキャピラリの端面から突出する長さにほぼ等しい厚さ２０μｍのスペーサ３４２，３５２，３６２を、キャピラリの端面に形成しておく。スペーサ付きのキャピラリを、スペーサが形成されている面を下にして平板上に載置し、光ファイバ３０３を、キャピラリ３０１の貫通孔に挿入して、接着剤により固定する。キャピラリの端面、または光導波路の端面が露出しているＰＬＣとやといの端面に接着剤を塗布しておく。光ファイバのコアと、ＰＬＣの光導波路のコアの位置を調節して、光接続部品を固定する。これにより、ＰＬＣの入出射端面と、対向するキャピラリの端面とが平行になる。
【００３６】
このようなスペーサ付きのキャピラリの作製方法は、第２の実施形態と同じである。
【００３７】
（効果の確認）
第１−３の実施形態の光接続部品を用いて、ＰＬＣと光ファイバとを接続して、ヒートサイクル試験（−４５〜８５℃、１００回）を行った。それぞれＰＬＣとキャピラリとの間に形成された接着層の剥離によって生じる光学特性の劣化が減少した。図１に示した従来のキャピラリを用いた光ファイバ接続方法と比較して、光挿入損失、光反射損失ともに数％程度の向上が見られた。
【符号の説明】
【００３８】
１１，２０１  Ｓｉ基板
１２，２０２  ＰＬＣ
１３，２０３  補強ガラス板（やとい）
１４，１０１，１２１，３０１  キャピラリ
１５，１０３，３０３  光ファイバ
１００，３００  光接続部品
１０２，１１２，１２２  フィルム
２０４  接着剤
３０２，３１２，３２２，３３２，３４２，３５２，３６２  スペーサ
【図１】
2016001286.tif 000003
【図２】
2016001286.tif 000004
【図３】
2016001286.tif 000005
【図４】
2016001286.tif 000006
【図５】
2016001286.tif 000007
【図６】
2016001286.tif 000008
【図７】
2016001286.tif 000009
【図８】
2016001286.tif 000010