JP5254296B2

JP5254296B2 - キャピラリ

Info

Publication number: JP5254296B2
Application number: JP2010214378A
Authority: JP
Inventors: 貴晴大山; 健都築; 芳行土居; 隆志才田; 元速石井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: JP2012068532A

Description

本発明は、キャピラリに関し、より詳細には、光ファイバを接続するためのキャピラリに関する。

ＰＬＣの端面に光ファイバを接続する一般的な方法として、補強ガラス板を取り付けたＰＬＣ端面に、Ｖ溝ブロック化した光ファイバを接続する方法がある（特許文献１の図５等参照）。図１に、その例を示す。ＰＬＣ１１１の上面に、端面を合わせて補強ガラス板１１２が取り付けられる。光ファイバ１２１は、Ｖ溝ファイバブロック１２２に固定される。そして、光ファイバ１２１と、ＰＬＣ１１１の光導波路とを調心して接続する。ここで、「ＰＬＣ」とは、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石英系平面光波回路（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）を言う。

しかしながら、Ｖ溝ファイバブロックを用いた接続は、Ｖ溝ファイバブロックのサイズに起因して、光部品の大型化を招く。図１に、各部位の数値を例示した。そこで、Ｖ溝ファイバブロックの代わりに、キャピラリを使用することが考えられる。図２にその例を示す。ＰＬＣ２１１の上面に、端面を合わせて補強ガラス板２１２が取り付けられる。ＰＬＣ２１１の端面に光ファイバ２２１を通したキャピラリ２２２が固定される。キャピラリ２２２の内部で光ファイバ２２１の位置を調節して調心が行われる。

特開平９−３１８８４０号公報

しかしながら、図１、図２のいずれの従来技術においても、補強ガラス板の必要性から生じる問題がある。１つは、チップサイズの問題である。補強ガラス板は、光ファイバとの接続において、接続断面積を大きくして強度を高めるために取り付けられるものである。機能的側面からは不要である補強ガラス板を取り付ける領域を確保するためだけに、ＰＬＣに光ファイバを接続したチップのサイズが大型化してしまう。チップの厚さ方向では、補強ガラス板の厚さ分（たとえば１ｍｍ）だけ大型化する。チップの長さ方向では、ＰＬＣのうち補強ガラス板に覆われる領域には機能性を持たせた光波回路を作製することができないため、補強ガラス板の長さ分（たとえば２ｍｍ）だけ大型化する。もう１つは、手間の問題である。補強ガラスの一端面は、ＰＬＣの端面に一致させて取り付ける必要がある。ＰＬＣの端面は光学研磨を要するため、その研磨において補強ガラス板と同一面を出すことは可能であるが、研磨時間を短縮するためには、たとえば０．５ｍｍといった、ある程度の精度をもってあらかじめ補強ガラス板を取り付けなければならず、アライメントの手間を要する。

以上の問題は、ＰＬＣに限らず、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板上にチタン（Ｔｉ）拡散を用いて光導波路を形成したＬＮ導波路や、ポリマ基板上に光導波路を形成したもの等、様々な導波路型光素子に関しても生じるものである。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、補強ガラス板を用いることなく、導波路型光素子の端面に光ファイバを接続するためのキャピラリを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、導波路型光素子の端面に光ファイバを接続するためのキャピラリであって、一端において、外周の一部に突起部を備え、前記突起部が形成された前記一端において、前記導波路型光素子の端面および上面と係合するように前記導波路型光素子と前記突起部とを接続した場合、前記導波路型光素子が備える光導波路のコア中心に前記光ファイバのコアを調芯するための、前記キャピラリの内周から前記光ファイバの外周までの間の可動余裕が確保されており、前記可動余裕は、前記導波路型光素子の前記上面から前記光導波路のコア中心までの間の距離より大きいことを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記突起部が、前記キャピラリの内径よりも内側にまで及ぶことを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記突起部が、前記キャピラリの内径と外径の間に存在することを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様において、前記突起部が、長さが０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、高さが０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、キャピラリの一端において、外周の一部に突起部を備えることにより、補強ガラス板を用いることなく、導波路型光素子の端面に光ファイバを接続するためにキャピラリを提供することができる。

従来のＶ溝ファイバブロックによる光ファイバの接続方法を示す図である。従来のキャピラリによる光ファイバの接続方法を示す図である。本発明の実施形態による光ファイバの接続方法を示す図である。図３のキャピラリを固定端面３０２Ａから見た側面図を示す図である。本発明に係るキャピラリの変形形態を示す図である。本発明に係るキャピラリの変形形態を示す図である。本発明に係るキャピラリの変形形態を示す図である。本発明に係るキャピラリの寸法を説明するための図である。本発明に係るキャピラリの特に好ましい寸法を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図３は、本発明の実施形態による光ファイバの接続方法を示す図である。ＰＬＣ３０１の端面に、キャピラリ３０２が固定されている。図２の従来技術と大きく異なるのは、接触断面積を大きくするために、補強ガラス板を用いるのではなく、キャピラリの固定端面３０２Ａにひさし状の突起部３０２Ｂを設けた点である。たとえば、キャピラリ３０２の固定端面３０２Ａにおいて、円周の一部を残して長さ方向にキャピラリ３０２を削り取ることにより作製することができる。残った円周の一部が突起部３０２Ｂとなる。図４に固定端面３０２Ａから見た側面図を示す。

上記の作製方法は、光ファイバが通る穴を形成した（すなわちキャピラリを形成した）後に、円周の一部を残して削り取っても良いし、光ファイバが通る穴を形成する前に、円周の一部を残して削り取り、その後光ファイバが通る穴を形成しても良い。

また、はじめから型形成する方法も考えられる。キャピラリの固定端面３０２Ａにひさし状の突起部３０２Ｂを設けた状態の型をあらかじめ作製し、型にキャピラリの材料を流し込んで形状を作製し、その後光ファイバが通る穴を形成しても良い。但し、はじめから光ファイバが通る穴を型で形成できるのであれば、それでもよい。

突起部３０２Ｂを有することにより、キャピラリ３０２は、その固定端面３０２Ａにおいて、ＰＬＣ３０１の端面および上面と係合する。ＰＬＣ３０１の端面のみでなく、上面とも接触することにより、補強ガラス板をＰＬＣ３０１の上面に設けることなく、接触断面積を大きくして強度を高めることができる。

なお、図４に示したキャピラリ３０２の外形は円形であるが、正方形や長方形であってもよい（図５参照）。外径が円形でない場合、突起部３０２Ｂは、キャピラリ３０２の固定端面３０２Ａにおいて、円周ではなく外周の一部に設けられることになる。また、図４では一芯であるが、多芯のものを用いてもよい（図６参照）。また、内径のあけ方も、特に円形に限定されるものではなく、たとえば方形としてもよい（図７参照）。

また、キャピラリ３０２の材料としては、石英ガラスやホウケイ酸ガラスといったガラスでも良いし、ジルコニアやアルミナといったセラミックでも良い。材料がガラスの場合は、すでに従来の補強ガラス板と同じ接続構成になるため、接続信頼性が高いという特徴がある。また、これらガラス材料は、ＵＶ光を透過する。よって、これらの接続にＵＶ接着樹脂を使用することで、簡易にＰＬＣと光ファイバの接続が可能である。一方、ジルコニアセラミックは、光ファイバコネクタで使用される高精度なフェルールに既に使用例があり、こちらも同様なキャピラリ形状を有しているため、その接続信頼性が高い。また、セラミックは焼結してその形状を作製するため、大量に安価に製造することが可能である。

さらに、材料としてはプラスチックが挙げられる。これも型形成では、大量に安価に製造することが可能である。しかし、プラスチックは、熱膨張係数が一般的に大きいために、シングルモードファイバを接続するための高精度な接続信頼性には不向きではある。しかし、マルチモードファイバといった接続トレランスが緩い用途等、その使用は限定的ながらも可能である。

また、突起部を有しない従来のキャピラリの一般的なサイズは、長さ１〜４ｍｍ、外径１〜１．５ｍｍ、内径０．１２５〜０．５ｍｍ程度であるが、このようなキャピラリに対して、長さ０．５〜１．５ｍｍ、高さ０．３〜０．６ｍｍ程度の突起部３０２Ｂを設けるのが好ましい。図８（ａ）及び（ｂ）に本発明に係るキャピラリ３０２の実施例を示すが、図８（ａ）は、突起部３０２Ｂが内径よりも内側にまで及ぶ場合、図８（ｂ）は、内径の外側、つまり内径と外径の間に存在する場合である。後者の方が接続の強度が高い。上記のような寸法を採る場合、厚さ１ｍｍ、長さ２ｍｍといった従来の補強ガラス板を用いるよりもチップの小型化を図ることができる。

図９は、特に好ましいキャピラリの寸法を示す図である。図９において、キャピラリの内径を０．３ｍｍすることで、光ファイバ素線（直径０．１２７ｍｍ)を挿入した場合、内径に対して０．０８６５ｍｍの余裕がある。また、キャピラリのひさしの高さを０．４５ｍｍにすることで、通常ＰＬＣの上面からＰＬＣのコア中心までの距離が０．０１〜０．０４ｍｍあるので、本キャピラリをＰＬＣ端面に接着するだけで、キャピラリの中心から０．０５ｍｍ以内の範囲で光ファイバのコア中心が来るようになる。このため、キャピラリをＰＬＣへ取付け後の、光ファイバ調芯の粗調芯を容易にすることができる。この０．０５ｍｍの調芯に対しては、内径に対する０．０８６５ｍｍの可動余裕は十分に確保されているサイズである。

３０１ＰＬＣ
３０２キャピラリ
３０２Ａ固定端面
３０２Ｂ突起部

Claims

導波路型光素子の端面に光ファイバを接続するためのキャピラリであって、
一端において、外周の一部に突起部を備え、
前記突起部が形成された前記一端において、前記導波路型光素子の端面および上面と係合するように前記導波路型光素子と前記突起部とを接続した場合、前記導波路型光素子が備える光導波路のコア中心に前記光ファイバのコアを調芯するための、前記キャピラリの内周から前記光ファイバの外周までの間の可動余裕が確保されており、前記可動余裕は、前記導波路型光素子の前記上面から前記光導波路のコア中心までの間の距離より大きいことを特徴とするキャピラリ。
前記突起部は、前記キャピラリの内径よりも内側にまで及ぶことを特徴とする請求項１記載のキャピラリ。
前記突起部は、前記キャピラリの内径と外径の間に存在することを特徴とする請求項１記載のキャピラリ。
前記突起部は、長さが０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、高さが０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のキャピラリ。