(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチコアファイバの２次元配列のコアを平面光導波回路等の入出力配置変換技術を用いて疑似的一次元配列に変換した複数のコアに対し、複数のシングルコアファイバを容易に、精度よく、位置決め可能で、コア同士を低損失で接続できる光ファイバ実装用光部品を提供する。【解決手段】光ファイバ実装用光部品は、互いに間隔をおいて位置するように形成された複数のガイド溝を有し、ガイド溝ごとにそれぞれ光ファイバ１３を配置した基板１１と、光ファイバ１３を押し当てる押さえ板１２と、を備え、複数のガイド溝はＶ字角度が同一のＶ字形状であり、複数のガイド溝のうち少なくともいずれかのガイド溝が異なる溝深さで形成される。【選択図】図１
2017003726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をおいて位置するように形成された複数のガイド溝を有し、前記ガイド溝ごとにそれぞれ光ファイバを配置した基板と、
前記光ファイバを押し当てる押さえ板と、を備え、
前記複数のガイド溝はＶ字角度が同一のＶ字形状であり、
前記複数のガイド溝のうち少なくともいずれかのガイド溝が異なる溝深さで形成される
ことを特徴とする光ファイバ実装用光部品。
【請求項２】
前記押さえ板はＶ字角度が同一のＶ字形状であり、
少なくともいずれかの溝が異なる溝深さで形成される押し当て溝を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ実装用光部品。
【請求項３】
前記ガイド溝及び前記押し当て溝間に固定する各光ファイバは、
前記基板の底面から前記各光ファイバ中心の各配置距離のうち、少なくともいずれかの配置距離が互いに同じ配置距離である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ実装用光部品。
【請求項４】
前記ガイド溝及び前記押し当て溝の前記Ｖ字形状の内部に光ファイバが接している
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光ファイバ実装用光部品。
【請求項５】
少なくともいずれかのガイド溝が同じ角度の異なる溝深さで基板上に形成されたＶ字形状の複数のガイド溝に接着剤を塗布し、前記基板の端面及び光ファイバの端面が一致するように、各光ファイバをガイド溝ごとに配置する配置ステップと、
前記光ファイバを押し当てる押さえ板に接着剤を塗布し、前記配置ステップで前記光ファイバを配置した基板に対し前記接着剤を塗布した押さえ板を押し当てる押し当てステップと、
を行うことを特徴とする光ファイバ実装用光部品の製造方法。
【請求項６】
前記配置ステップの前後いずれかのタイミングの際に、少なくともいずれかの溝が異なる溝深さでＶ字形状の複数の押し当て溝の形成を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ実装用光部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ実装用光部品及び光ファイバ実装用光部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送容量を飛躍的に向上させるマルチコアファイバの研究が盛んに行われている。マルチコアファイバは入出力端面に複数のコアが二次元配置された構造を有している。一方、変調器、受発光素子などの光素子はシングルコアファイバに対応しており、平面光波回路の入出力導波路は一次元で配列している。そのため、シングルコアファイバや一次元配列の平面光波回路と、二次元配列のマルチコアファイバとを接続する技術が必要となる。
【０００３】
マルチコアファイバの配列を変換する入出力ポート配置変換技術についてはいくつかの試みがあり、関連技術にはマルチコアファイバの配列をコア間隔の広い配列に変換できる構造が記載されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、入出力ポート配置変換デバイスを用いて、マルチコアファイバの２ｘ２の配列を水平一次元的に配列変換しても、垂直方向にコア層分のずれがあるため、従来の一次元配列のＶ溝を用いた接続技術では結合損が大きくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３７５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、結合損を小さくするためには、マルチコアファイバを入出力ポート配置変換デバイス等で疑似的一次元配列に変換した後のコアとシングルコアファイバとを、精度よく接続する必要があり、水平方向ばかりでなく垂直方向の位置合わせも重要となる。水平方向の位置決めは、関連技術ではガラス基板等にＶ溝を精度よく形成すれば容易であるが、垂直方向の位置決めについては有効な方法や光部品等は知られていない。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、マルチコアファイバの２次元配列のコアを平面光導波回路（ＰＬＣ）等の入出力配置変換技術を用いて疑似的一次元配列に変換した複数のコアに対し、複数のシングルコアファイバを容易に、精度よく、位置決め可能で、コア同士を低損失で接続できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、基板上及び基板と組み合わせて光ファイバを固定する押さえ板上に異なる深さの溝を所定の角度で形成した光ファイバ実装用光部品を提供する。
【０００８】
具体的には、本発明に係る光ファイバ実装用光部品は、
互いに間隔をおいて位置するように形成された複数のガイド溝を有し、前記ガイド溝ごとにそれぞれ光ファイバを配置した基板と、
前記光ファイバを押し当てる押さえ板と、を備え、
前記複数のガイド溝はＶ字角度が同一のＶ字形状であり、
前記複数のガイド溝のうち少なくともいずれかのガイド溝が異なる溝深さで形成される。
【０００９】
本発明に係る光ファイバ実装用光部品では、
前記押さえ板はＶ字角度が同一のＶ字形状であり、
少なくともいずれかの溝が異なる溝深さで形成される押し当て溝を有してもよい。
【００１０】
本発明に係る光ファイバ実装用光部品では、
前記ガイド溝及び前記押し当て溝間に固定する各光ファイバは、
前記基板の底面から前記各光ファイバ中心の各配置距離のうち、少なくともいずれかの配置距離が互いに同じ配置距離であってもよい。
【００１１】
本発明に係る光ファイバ実装用光部品では、
前記ガイド溝及び前記押し当て溝の前記Ｖ字形状の内部に光ファイバが接していてもよい。
【００１２】
具体的には、本発明に係る光ファイバ実装用光部品の製造方法は、
少なくともいずれかのガイド溝が同じ角度の異なる溝深さで基板上に形成されたＶ字形状の複数のガイド溝に接着剤を塗布し、前記基板の端面及び光ファイバの端面が一致するように、各光ファイバをガイド溝ごとに配置する配置ステップと、
前記光ファイバを押し当てる押さえ板に接着剤を塗布し、前記配置ステップで前記光ファイバを配置した基板に対し前記接着剤を塗布した押さえ板を押し当てる押し当てステップと、を行う。
【００１３】
本発明に係る光ファイバ実装用光部品の製造方法では、
前記配置ステップの前後いずれかのタイミングの際に、少なくともいずれかの溝が異なる溝深さでＶ字形状の複数の押し当て溝の形成を行ってもよい。
【００１４】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マルチコアファイバの２次元配列のコアを平面光導波回路（ＰＬＣ）等の入出力配置変換技術を用いて疑似的一次元配列に変換した複数のコアに対し、複数のシングルコアファイバを容易に、精度よく、位置決め可能で、コア同士を低損失で接続することができる。
【００１６】
本発明によれば、入出力ポート配置変換デバイス等を介して疑似的な一次元配列に変換されたマルチコアファイバの各コアとシングルコア光ファイバとを容易に高精度で接続し、結合損失を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る光ファイバ実装用光部品の構成図の一例を示す。
【図２】本実施の形態に係る入出力ポート配置変換デバイスの構成図の一例を示す。
【図３】本実施の形態に係る入出力ポート配置変換デバイスの４心ファイバ側端面及び光ファイバ実装用光部品側端面の一例を示す。
【図４】本実施の形態に係る光ファイバ実装用光部品のＶ溝の断面図の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明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、本発明は、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、本発明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】
（第１の実施の形態）
本実施の形態に係る光ファイバ実装用光部品は、基板と、押さえ板と、光ファイバを備える。以下、図面を参照しながら本発明による光ファイバ実装用光部品とその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態における光ファイバ実装用光部品の構成を示す図である。本実施の形態の光ファイバ実装用光部品は、マルチコアファイバのコアが配列変換され、疑似的に一次元配列となった入出力ポート配置変換デバイス（平面光導波回路（ＰＬＣ）等）端面の各コアとシングルコアファイバ１３とを光学的に結合するための光ファイバ実装用光部品である。
【００２０】
本実施の形態の光ファイバ実装用光部品は一方の表面にＶ溝が形成されるガラス基板１１である基板と、これらのＶ溝に対向する位置にＶ溝を備える押さえ板１２とから構成される。ガラス基板１１に形成するＶ溝の深さは同一ではない。同様に押さえ板１２に形成するＶ溝の深さも同一ではない。また、対向するガラス基板１１と押さえ板１２のＶ溝の深さは、シングルコアファイバ１３を固定する位置でそれぞれ決定される。なお、ガラス基板１１上の表面に形成されたＶ溝はガイド溝として機能し、押さえ板１２上の表面に形成されたＶ溝は押し当て溝として機能する。
【００２１】
ガラス基板１１、押さえ板１２、シングルコアファイバ１３の端面は同一平面上に配置され、入出力ポート配置変換デバイスの端面に接続される。基板に形成されるＶ溝の配列方向をｘ方向、ｘ方向と光軸とに垂直な方向をｙ方向、光軸方向をｚ方向とする。ｘ方向は水平方向、ｙ方向は上下方向や垂直方向という場合もある。
【００２２】
図１の本実施の形態の光ファイバ実装用光部品の接続端面には、４つのシングルコアファイバ１３がガラス基板１１のＶ溝と押さえ板１２のＶ溝とで上下から挟まれ、水平方向に２個ずつ２列平行に配置されている。２列の上下方向の位置はΔｈずれており、Δｈは例えば１０μｍであり、入出力ポート配置変換デバイスのコア層の厚さだけ上下（垂直方向）にずれる。
【００２３】
１つのシングルコアファイバ１３はガラス基板１１のＶ溝と押さえ板１２のＶ溝とで上下から挟まれ固定される。本実施の形態の光ファイバ実装用光部品は、シングルコアファイバ１３のｙ方向の固定位置に応じて、ガラス基板１１と押さえ板１２のＶ溝の深さが決められる。
【００２４】
本実施の形態の光ファイバ実装用光部品のＶ溝に固定されるシングルコアファイバ１３のコアは入出力ポート配置変換デバイスの４つのコアと光軸が一致するように配置されている。シングルコアファイバａ１とａ２はシングルコアファイバｂ１とｂ２に対し下方に位置するため、シングルコアファイバａ１とａ２が固定されるガラス基板１１のＶ溝は、シングルコアファイバｂ１とｂ２が固定されるガラス基板１１のＶ溝より深く形成されている。
【００２５】
すなわち、シングルコアファイバ１３がｙ軸（上下）方向の下方に位置するほどガラス基板１１のＶ溝は深い。逆に、相対する押さえ板１２のＶ溝はシングルコアファイバａ１とａ２の方がシングルコアファイバｂ１とｂ２より浅い。これは、Ｖ溝が深いほどシングルコアファイバ１３の位置はガラス基板１１の表面に対し相対的に下方となるためである。
【００２６】
Ｖ溝の形状は同じであるため、Ｖ溝の底とシングルコアファイバ１３の位置は変わらないが、Ｖ溝が深いほどＶ溝の底とシングルコアファイバ１３とはガラス基板１１に対し下方に移動することになる。シングルコアファイバ１３のｙ軸方向の位置は、形成するＶ溝の深さで調整が可能である。
【００２７】
このため、入出力ポート配置変換デバイスの端面に位置の異なる複数のコアが配置されていても、それらのコア中心に一致するように、シングルコアファイバ１３の中心を配置することが可能である。したがって、本実施の形態の光ファイバ実装用光部品は入出力ポート配置変換デバイスに対し、容易に、調芯位置決めができるため、高い結合効率で接続固定できる。
【００２８】
ガラス基板１１のＶ溝と押さえ板１２のＶ溝の深さが同じ場合は、シングルコアファイバの中心はガラス基板１１の表面と押さえ板１２の表面の中間位置に固定される。形成の容易性からＶ溝は同じ形状が望ましい。Ｖ溝の角度が同じ場合は、溝を形成する際にＶ溝掘削用ダイスの交換が不要となり、工程が煩雑化せずコスト増を防止できるという効果がある。
【００２９】
図２は入出力ポート配置変換デバイスの例である。入出力ポート配置変換デバイスは、Ｓｉ基板１５上にアンダークラッド層１６、第１コア層１７、第２コア層１８、オーバークラッド層１９が順次積層された構造で、４心ファイバ側端面には４芯ファイバのコアの位置に４つのコア１４が形成されている。
【００３０】
一方、入出力ポート配置変換デバイスの光ファイバ実装用光部品側端面には、水平方向に間隔を広げたコア１４が配置される。図３は、入出力ポート配置変換デバイスの４心ファイバ側端面と光ファイバ実装用光部品側端面（疑似的な一次元配列）の模式図である。
【００３１】
入出力ポート配置変換デバイスの４心ファイバ側端面のコア１４は４芯ファイバの２ｘ２の配置に対応した配置で、光ファイバ実装用光部品側端面のコア１４は、シングルコアファイバ１３との接続に有利な間隔の広いコア配置で、疑似的な一次元配列に変換されている。ここで、シングルコアファイバ１３のコアは入出力ポート配置変換デバイスの４つのコア１４に対向する位置に配置されなければならない。
【００３２】
シングルコアファイバａ１とａ２の中心は入出力ポート配置変換デバイスのコアＡ１、Ａ２の中心に一致するように配置され、ｂ１とｂ２の中心はコアＢ１、Ｂ２の中心に光軸が一致するように配置されなければならない。ａ１とａ２の中心はｂ１とｂ２の中心に対し下方に位置した疑似的な一次元配列となっている。
【００３３】
光ファイバ実装用光部品で固定されるシングルコアファイバ１３のコアは図１に示したようにΔｈだけずれているため、入出力ポート配置変換デバイスのコアと光軸が一致する位置に調芯する事が出来る。そして調心後に、光ファイバ実装用光部品と入出力ポート配置変換デバイスとは接着固定される。
【００３４】
すなわち、シングルコアファイバ１３のコアは入出力ポート配置変換デバイスの４つのコアに対向する位置に配置され、図１と図３に示すように、シングルコアファイバａ１とａ２は入出力ポート配置変換デバイスのコアＡ１、Ａ２に接続し、ｂ１とｂ２はコアＢ１、Ｂ２に接続する。
【００３５】
図４は本実施の形態の光ファイバ実装用光部品のＶ溝の断面である。図４の左図はガラス基板１１のＶ溝が深い場合で、右図はガラス基板１１のＶ溝と押さえ板１２のＶ溝の深さが同じ場合を示している。ガラス基板１１のＶ溝と押さえ板１２のＶ溝の角度はそれぞれ２θで同一である。図４の左図は、シングルコアファイバ１３（半径ｒ）の中心位置が、接続境界面ＳよりΔｈだけ下方に位置している場合を示している。接続境界面Ｓはガラス基板１１と押さえ板１２のそれぞれの表面間の中心となる。ガラス基板１１と押さえ板１２の表面が接触する場合は、その接触面が接続境界面Ｓとなる。
【００３６】
図４の右図は、ガラス基板１１のＶ溝と押さえ板１２のＶ溝の深さが同じ場合で、シングルコアファイバ１３の中心位置は接続境界面Ｓと同一平面上に位置している。Ｖ溝の開口部は、Ｖ溝開口部の内側でシングルコアファイバ１３を制止するため、Ｖ溝開口部の内側にシングルコアファイバ１３に接する接点がある。シングルコアファイバ１３はガラス基板１１のＶ溝と押さえ板１２のＶ溝とそれぞれ接点ｐと接点ｐ’で接触している。Ｖ溝どうしでシングルコアファイバ１３を制止する場合、接点ｐと接点ｐ’との垂直方向の距離がシングルコアファイバ１３の移動許容範囲Ｖ（＝２＊ｒ＊ｓｉｎθ）となる。
【００３７】
この範囲を超えると、ガラス基板１１と押さえ板１２とを接触させても、Ｖ溝とシングルコアファイバ１３とが接触できなくなってしまうためである。シングルコアファイバ１３の移動許容範囲はＶ溝の角度が大きいほど広くなる。これは、Ｖ溝の角度が大きいほど接点ｐと接点ｐ’の位置が上下に移動するためである。したがって、一方のＶ溝の角度のみを変えても、シングルコアファイバ１３の移動許容範囲を広げることはできる。
【００３８】
図４に示すように、シングルコアファイバ１３の移動許容範囲Ｖは、Ｖ＝２ ｒ ｓｉｎθと表せる。例えば、シングルコアファイバ１３の直径Ｒが１２５μｍで、ガラス基板１１と押さえ板１２のＶ溝の角度がそれぞれ６０°の場合、シングルコアファイバ１３の移動許容範囲Ｖは６２．５μｍとなる。Δｈが１０μｍの場合は、Δｈは移動許容範囲Ｖよりも十分小さい。
【００３９】
実施の形態１の光ファイバ結合用光部品では、ガラス基板１１と押さえ板１２のＶ溝の角度がそれぞれ６０°の場合、シングルコアファイバ１３を上下方向にシングルコアファイバ１３の半径の長さまで移動可能であり、上下方向に位置の異なる複数のシングルコアファイバ１３を容易に調芯位置決めできる。
【００４０】
また、これらの複数のファイバをＶ溝開口部で挟み込み同時に押圧できるため、複数ファイバを同時に精度よく固定ができるという利点がある。また、Ｖ溝の深さのみで上下方向のシングルコアファイバ１３の位置を調整できるため、例えば、Ｖ溝の深さを交互に変化させることも容易であり、多様なコア配置に対応可能である。
【００４１】
以下に示す表１は、光ファイバ実装用光部品と入出力ポート配置変換デバイスとを調芯接続固定した時の挿入損失である。番号１はシングルコアファイバａ１と入出力ポート配置変換デバイスのコアＡ１、番号２はシングルコアファイバａ２と入出力ポート配置変換デバイスのコアＡ２、番号３はシングルコアファイバｂ１とコアＢ１、番号４はシングルコアファイバｂ２と入出力ポート配置変換デバイスのＢ２、がそれぞれ結合されている。
【表１】
2017003726.tif 000003
【００４２】
波長１３１０ｎｍの場合でも、波長１５５０ｎｍの場合でも、低い挿入損失が実現されている。すなわち、本実施の形態の光ファイバ実装用光部品と製造方法を用いることにより、４芯ファイバから４つのシングルコアファイバ１３への接続が低損失で実現できた。
【００４３】
挿入損失は、まず、４芯ファイバと入出力ポート配置変換デバイスを接続し、４心ファイバからの入力光を入出力ポート配置変換デバイス端で測定後、光ファイバ実装用光部品を入出力ポート配置変換デバイスに調芯固定した。
【００４４】
次に、４心ファイバからの入力光をそれぞれのシングルコアファイバ１３に接続される光検出器で測定した。そして、入出力ポート配置変換デバイス端で測定した光出力とシングルコアファイバ１３で測定された光出力から挿入損失を算出した。
【００４５】
本実施の形態では、押さえ板１２側にもＶ溝を形成したが、Ｖ溝なしのフラットな面の押さえ板１２でも構わない。この場合、押さえ板１２が平板の場合は、移動許容範囲Ｖは、Ｖ＝ｒ＋２ｒ ｓｉｎθと表せ、より広い範囲でシングルコアファイバ１３の移動が可能となる。ここで、ガラス基板１１及び押さえ板１２に形成されたＶ溝のＶ字部分の先端部の形状は、開いたＵ字型の形状又は平面形状であってもよい。これにより、溝形成工程における加工を簡略化することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態は、４心マルチコアファイバの例であるが、７心、８心マルチコアファイバでも同様である。特に８心シングルコアファイバファイバとシングルコアファイバ８本との接続では、図３の第１コア層１７、第２コア層１８の上にさらにコア層を形成した入出力ポート配置変換デバイスを介し、Ｖ溝深さのさらに異なる光ファイバ実装用光部品を用いて接続する。または図１に示した本発明の光ファイバ実装用光部品を２個用いて接続する。その際にはガラス基板１１の厚さを制御するか、ガラス基板１１と押さえ板１２とを上下逆にして厚さを制御しコア位置を制御する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１１：ガラス基板
１２：押さえ板
１３：シングルコアファイバ
１４：コア
１５：Ｓｉ基板
１６：アンダークラッド層
１７：第１コア層
１８：第２コア層
１９：オーバークラッド層
【図１】
2017003726.tif 000004
【図２】
2017003726.tif 000005
【図３】
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【図４】
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