JPH06342113A - 光集積素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 光集積導波路２を有するガラス基板１を含
み、該基板が更に、その中央部の両側に、該中央部より
長く延びた導波路の末端部分を機械加工の線を規定する
マークとして利用し機械加工によって形成された長手方
向溝１３，１４，１５，２３，２４，２５と、該中央部
の両側の各々に形成されリブによって隔てられた２つの
横断方向溝７，８，１７，１８とを含み、該リブの高さ
が、リブと同じ側に開口する導波路に接続されるべき各
ファイバを支持するように修正された光学素子。 【効果】 強力な引張強さを与え、かつ環境条件の変化
に対するすぐれた耐性を与えることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光集積素子及びその製
造方法に係る。

【０００２】従来から、「光集積」技術は、通常はガラ
スから成る誘電性基板に、ガラスの屈折率を局部的に増
大させることによって導波路を作製するために使用され
得る。この作製には、イオン拡散法または基板に適当な
層を堆積させる方法を用いる。

【０００３】このような光集積素子が使用される機会は
光ファイバを使用する伝送の分野で増加している。特に
結合器のような光集積素子の工業生産で避けられない問
題の１つは、基板に作製された導波路に対して光ファイ
バを極めて正確に軸合わせしなければならないことであ
る。この軸合わせの精度はミクロンのオーダであり、と
きにはもっと小さいこともある。しかしながら光ファイ
バが十分な機械的強度を有していないのでこのような精
度を得ることは困難である。

【０００４】

【従来の技術】このような問題を解決するために、フラ
ンス特許公開第２，６１２，３０１号（対応欧州特許第
０，２８３，２０３号）は、ガラス基板の中央部に導波
路が形成され、該中央部の両側の２つの端部にファイバ
配置溝及びファイバとの間隙を有する溝を設けた光集積
素子を開示している。ファイバ配置溝を備えた基板を精
密成形によって作製する。基板に既に設けられた配置溝
に導波路の末端が軸合わせするように基板の中央部に導
波路を設ける。ファイバ間隙溝は、配置溝及び導波路に
交差方向に設けられ、好ましくは導波路の形成後に機械
加工によって設けられる。これらの溝は、中央部の両側
に導波路の末端に隣接して設けられ、中央部の両側にフ
ァイバを導波路に結合する境界ショルダを形成してい
る。

【０００５】配置溝は１本ずつ導入される裸ファイバと
導波路の末端とをほぼ軸合わせし、ファイバの末端を対
応境界ショルダに実質的に接触させ得る。ファイバをこ
のように配置し、ファイバを配置溝に維持し、間隙溝の
ファイバの他端を自由端として残し、ファイバを接着剤
によって基板に接着する。

【０００６】ファイバの末端を対応境界ショルダに接合
する前にファイバと導波路との正確な最終軸合わせを行
なうために間隙溝を利用し得る。この正確な最終軸合わ
せは、各間隙溝のギャップに存在するファイバの自由端
を補捉し得る補捉手段を備えたマイクロマニピュレータ
によって行なわれる。配置溝が成形によって基板に設け
られたとき、配置溝と導波路との軸合わせを十分な精度
で行なうことは難しいのであるが、上記のごとき最終調
整によって、軸合わせ精度の欠如が補償される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の光集積素子にお
いて、マイクロ操作による最終調整ができるようにファ
イバの自由端を維持する間隙溝は、軸合わせが終了し末
端が所定場所に最終的に接合された後にファイバの機械
的強度を弱めることになる。この最終的接合が脆くな
り、ファイバの末端に係合していたマイクロマニピュレ
ータを離脱させるのが難しい。また、環境条件にも極め
て敏感である。マイクロマニピュレータによって比較的
大幅な最終調整を行なう場合ほど、この傾向が著しい。

【０００８】本発明の目的は上記のごとき欠点を是正す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板を
有する光集積素子であって、該ガラス基板はその中央部
に集積された光導波路と、導波路に接続されるベき光フ
ァイバを受容するために中央部の両側の２つの端部の各
々に、種々の個別導波路に実質的に軸合わせして形成さ
れた第１長手方向溝と、前記中央部の両側の各々に前記
中央部につながる境界ショルダを形成すベく、前記中央
部の両側の各々に各導波路に隣接して形成された２つの
横断方向溝とを備えており、前記ガラス基板が更に、前
記第１横断方向溝に平行で、前記２つの端部の前記第１
長手方向溝に夫々隣接し該長手方向溝に開口している２
つの第２横断方向溝と、中央部の両側の２つの各端部に
第１及び第２の横断方向溝間に設けられており、隣接す
る境界ショルダに対して位置決めされた各光ファイバの
末端を支持するように、第１横断方向溝の底部に対する
前記リブの高さが前記中央部の高さよりも実質的に低く
なっているリブとを備えたことを特徴とする光集積素子
を提供する。

【００１０】ガラス基板が更に、対応する第１長手方向
溝に夫々軸合わせされ、前記第１長手方向溝の延長上で
基板の端面まで伸びており、前記第１長手方向溝の断面
よりも大きい断面を有する第２長手方向溝を有していて
もよい。

【００１１】本発明はまた、前記光集積素子の製造方法
を提供する。本発明方法は、最初は平坦な面を有するガ
ラス基板に以下の順次処理を行なう。即ち：第１段階
で、中央部及び該中央部の両側に少なくともある程度延
びる導波路と、前記中央部の両側で個々の導波路に軸合
わせされ且つ実質的に基板の２つの端面に配置されるマ
ークとを光集積技術で形成し、第２段階で、１つの導波
路の末端部上、対応するマーク上及び該導波路と該マー
クとの間に第１長手方向溝を夫々形成するために、前記
第１段階で得られた導波路の末端部及びマークを第１長
手方向溝の従う線の案内として使用し、機械加工によっ
て第１長手方向溝を形成し、第３段階で、第１及び第２
の横断方向溝を機械加工によって形成し同時に第１長手
方向溝と導波路との間の境界を機械加工によって除去
し、第４段階で、リブの高さを修正するためにリブに機
械加工を施す。

【００１２】

【実施例】添付図面に示す非限定実施例に基づく以下の
記載より本発明の特徴及び利点が更に十分に理解されよ
う。

【００１３】図１はほぼ平行六面体の形状のガラス基板
１を示し、その表面の１つに本発明の光集積素子の種々
の構成部分が設けられている。基板の中央部に光集積導
波路２が設けられている。これらの導波路は図示の実施
例ではＹ形結合器を構成し、共通分岐３に別の２つの分
岐４，５が接続されている。基板の中央部を参照符号６
で示す。

【００１４】共通分岐３に隣接の基板の端部に第１及び
第２の横断方向溝７，８が設けられている。これらの溝
は互いに平行で分岐３に交差する方向に延び、リブ９の
両側に配置されている。

【００１５】これらの２つの溝７，８は矩形断面を有す
る狭い溝である。分岐３に近いほうの溝７のリブと反対
側の側面に、共通分岐３の末端が達しており、この側面
は垂直に延び、分岐３にファイバを接続するための境界
ショルダを形成している。

【００１６】分岐３に接続すべきファイバを分岐３に向
き合わせて支持するために、溝７，８の底部に対するリ
ブ９の高さは中央部６の高さよりもやや低い。

【００１７】基板は更に、２つの横断方向溝の向うに、
分岐３の末端と軸合わせされ且つ横断方向溝８に開口す
る第１の長手方向溝１３と、溝１３の延長上に設けられ
溝１３よりもやや大きい断面を有し基板の小端面の１つ
に開口している第２の長手方向溝２３とを有する。これ
らの２つの長手方向溝を有する端部は参照符号１６で示
されている。端部１６は中央部６と同じ高さである。

【００１８】分岐４，５に隣接の基板１の他方の端部
は、リブ１９の両側の２つの横断方向溝１７，１８を有
する。これらの溝及びリブの構造は、溝７，８及び中間
リブ９の構造と全く同様である。リブ１９の反対側の溝
１７の側面は、２つのファイバを分岐４，５に夫々接続
するための境界ショルダを形成している。リブ１９はリ
ブ９と同様に２つのファイバを垂直に支持する。

【００１９】基板の端部２６は、２つの横断方向溝１
７，１８より遠方に、２つの分岐４，５の末端に夫々軸
合わせされ、横断方向溝１８及び第２の長手方向溝２
４，２５に開口している２つの長手方向溝１４，１５を
有する。長手方向２４，２５は夫々溝１４，１５の延長
上に設けられており、溝１４，１５よりも大きい断面を
有し、基板の端面に開口している。

【００２０】溝１３，１４，１５及び溝２３，２４，２
５はＶ形溝であり、すべて機械加工によって形成されて
いる。これらの溝は、工作機械によって規定される別の
形状であってもよい。

【００２１】横断方向溝７，８，１７及び１８はＵ形ま
たは矩形の断面を有する。

【００２２】図１の光集積素子を得るための２つの予備
処理段階を示す図２及び図３に基づいて本発明の製造方
法を説明する。図２及び図３において、夫々の製造段階
で得られる素子の構造が図１の最終素子の構造とは異な
っている場合にも、図１に対応する素子は図１と同じ参
照符号で示されている。

【００２３】図２は、例えばホトエッチング法を使用し
た光集積技術によって基板１に導波路２を形成する段階
を示す。目的とするＹ形結合器の個々の導波路または分
岐３，４，５を作図する。基板の上面は最初はほぼ完全
に平坦である。この段階の終わりには、上面の全長に延
びる溝のない浅い導波路２，３，４が形成されている。

【００２４】図３は、図２の段階の後の長手方向溝の形
成段階を示す。図３は、導波路２を通る基板１の断面図
を示しており、狭いほうの長手方向溝、即ち溝１３，１
４，１５が形成されている。これらの溝は、既に形成さ
れた導波路に重ねて所定の長さで直接形成される。これ
らの溝の各々は基板の対応する端面まで達する。図２の
段階の終わりに得られた導波路の末端部分は、この段階
で工作機械の案内マークとして直接使用される。これら
の溝は、該溝の下に重なる導波路の部分を除去し、残り
の新しい導波路の末端部分と正確に軸合わせされる。

【００２５】図３から明らかなように、このように形成
された溝は、基板の中央部に向かって図１の完成素子の
端部１６または２６よりもやや長く伸びている。この段
階の終わりに各長手方向溝は、対応する導波路２との丸
み付き境界、例えば溝１３の境界１３Ａで終結する。

【００２６】上記に説明した図１は、素子製造の最終段
階に対応する。この最終段階では、図３の段階で得られ
た基板に対して、機械加工によって以下の部分、即ち、
導波路につながる丸み付き境界端部例えば端部１３Ａを
除去し且つ長手方向溝１３，１４，１５が直接開口する
横断方向溝８，１８と、溝８，１８に平行に延び、リブ
９，１９を出現させ、基板の中央部６にだけ残存する導
波路にファイバを接続するための境界ショルダを出現さ
せる横断方向溝７，１７と、各リブ９，１９の高さを中
央部６の高さに対応させ、導波路に接続すべきファイバ
を垂直に支持すべく、リブ９，１９が初期高さから多少
低くなるように修正または切頭して得られる各リブの頂
面と、図３の段階の終わりに形成された狭い溝の端部で
基板の外端に長手方向溝２３，２４，２５とを形成す
る。溝２３，２４，２５は、狭い溝１３，１４，１５と
の間に、符号で図示しない邪魔にならない丸み付き境界
を維持するように機械加工される。

【００２７】光集積素子の製造方法において、図４は図
２に示した段階の変形例に対応する。この変形例では、
導波路２が基板１の中央部で該中央部から両側にやや突
出して形成されている。基準マーク３Ａ，４Ａ及び５Ａ
は導波路と同時に同じ光集積処理で形成され、これらの
マークは対応する導波路３，４及び５に夫々軸合わせさ
れ、基板の端面に近接している。これらの条件で、これ
らのマーク及び導波路の末端が図３の段階の溝が従う線
を案内する機能を果たす。

【００２８】図５は導波路３に光ファイバ３０が接続さ
れ、導波路４，５に光ファイバ４０，５０が同様にして
接続され、各ファイバが基板に接合された図１の光集積
素子を示す。これらの光ファイバの各々は、樹脂被覆３
２，４２または５２で被覆されている。光ファイバを導
波路に接続するための準備として、各光ファイバの末端
から図示のごとく被覆を剥離する。長手方向溝にファイ
バを装着する手順に関して以下に説明する。次いで、各
ファイバを基板の長手方向溝に配置し、対応する導波路
の末端と実質的に接触させる、即ち接続用境界ショルダ
に当接させる。この段階で、例えばファイバ３０の場合
には、被覆３２で被覆された部分３２は広い長手方向溝
２３に配置され、被覆が剥離された裸の末端部分３０は
長手方向溝１３に沿って配置され、リブ９に支持され、
導波路３の末端近傍で横断方向溝７にの上に配置され
る。

【００２９】基板１の外部の被覆ファイバ部分をマイク
ロ操作することによって、ファイバが個々の導波路と正
確に軸合わせされたファイバを最終的に位置決めし、基
板に対するファイバの接合が終了するまで極めて正確な
接合が得られるように該位置に維持し得る。

【００３０】例えば、紫外線で硬化する接着剤を用いた
接着によって接合するのが好ましい。ファイバ３０に対
する接合ゾーンを図５に示した。これらの接合ゾーン
は、導波路に面した裸ファイバの末端、即ちファイバ３
０のゾーン３５、リブと裸ファイバとの接合ゾーン、即
ちリブ９上のファイバ３０のゾーン３６、及び、種々の
長手方向溝内のファイバ及びファイバ被覆の接合ゾー
ン、即ち長手方向溝１３内の裸ファイバ３０及び溝２３
内の被覆３２の接合ゾーン３７を含む。

【００３１】上記のごとく、裸ファイバ及び被覆ファイ
バが夫々ガラス基板と一体的になるように接合すること
によって、強力な引張強さを与え、且つ環境条件の変化
に対する優れた耐性を与えることが可能である。

【００３２】図示の実施例に基づいて本発明を以上に説
明した。本発明の範囲内で記載の細部を変更し得ること
は明らかであろう。特に、支持用リブ上に載っているフ
ァイバ部分の被覆を剥離せず、被覆ファイバをリブに接
合してもよいことは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光集積素子の斜視図である。

【図２】本発明の製造方法の第１段階後に得られた素子
の斜視図である。

【図３】本発明の製造方法の第２段階後に得られた素子
の斜視図である。

【図４】図２の段階の変形例の斜視図である。

【図５】光ファイバが装着された図１の光集積素子の概
略図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 導波路 ３，４，５ 分岐 ６ 中央部 ７，８，１７，１８ 横断方向溝 ９，１９ リブ １３，１４，１５，２３，２４，２５ 長手方向溝 ３０，４０，５０ 裸ファイバ ３２ 被覆

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板を有する光集積素子であっ
   て、該ガラス基板はその中央部に集積された光導波路
   と、導波路に接続されるべき光ファイバを受容するため
   に中央部の両側の２つの端部の各々に、種々の個別導波
   路に実質的に軸合わせして形成された第１長手方向溝
   と、前記中央部の両側の各々に前記中央部につながる境
   界ショルダを形成すべく、前記中央部の両側の各々に各
   導波路に隣接して形成された２つの第１横断方向溝とを
   備えており、前記ガラス基板が更に、 前記第１横断方向溝に平行で、前記２つの端部の前記第
   １長手方向溝に夫々隣接し該長手方向溝に開口している
   ２つの第２横断方向溝と、 中央部の両側の２つの端部の各々に第１及び第２の横断
   方向溝間に設けられており、隣接する境界ショルダに対
   して位置決めされた各光ファイバの末端を支持するよう
   に、第１横断方向溝の底部に対する当該リブの高さが前
   記中央部の高さよりも実質的に低くなっているリブとを
   備えたことを特徴とする光集積素子。
2. 【請求項２】 ガラス基板が更に、対応する第１長手方
   向溝に夫々軸合わせされ、前記第１長手方向溝の延長上
   で基板の端面まで伸びており、前記第１長手方向溝の断
   面よりも大きい断面を有する第２長手方向溝を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光集積素子。
3. 【請求項３】 前記長手方向溝の断面が、裸ファイバ及
   び被覆ファイバの寸法に対応し、第１長手方向溝の断面
   が各裸ファイバの寸法によって規定され、第２長手方向
   溝の断面が被覆の寸法によって規定されることを特徴と
   する請求項２に記載の光集積素子。
4. 【請求項４】 前記長手方向溝及び前記横断方向溝は、
   当該溝の断面がこの加工に使用された工作機械によって
   規定されて機械加工によって形成されることを特徴とす
   る請求項３に記載の光集積素子。
5. 【請求項５】 最初は平坦な面を有するガラス基板に、 第１段階で、中央部及び該中央部の両側に少なくともあ
   る程度延びる導波路と、前記中央部の両側で個々の導波
   路に軸合わせされ且つ実質的に基板の２つの端面に配置
   されるマークとを光集積技術で形成し、 第２段階で、１つの導波路の末端部上、対応するマーク
   上及び該導波路と該マークとの間に第１長手方向溝を夫
   々形成するために、前記第１段階で得られた導波路の末
   端部及びマークを第１長手方向溝の従う線の案内として
   使用し、機械加工によって第１長手方向溝を形成し、 第３段階で、第１及び第２の横断方向溝を機械加工によ
   って形成し、第１長手方向溝と導波路との間の境界を機
   械加工によって除去し、 第４段階で、リブの高さを修正するためにリブに機械加
   工を施すことを特徴とする請求項１に記載の光集積素子
   の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第１段階で、対応するマークを含む
   末端部を備えた導波路を形成することを特徴とする請求
   項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 更に、基板の端面の１つ及び対応する第
   １長手方向溝の対向端に各々が開口する第２長手方向溝
   を機械加工によって形成することを特徴とする請求項５
   に記載の方法。