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JPS6144296B2 - - Google Patents
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JPS6144296B2 - - Google Patents

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JPS6144296B2
JPS6144296B2 JP3243579A JP3243579A JPS6144296B2 JP S6144296 B2 JPS6144296 B2 JP S6144296B2 JP 3243579 A JP3243579 A JP 3243579A JP 3243579 A JP3243579 A JP 3243579A JP S6144296 B2 JPS6144296 B2 JP S6144296B2
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JP
Japan
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optical fiber
optical
resin
coupling
thin film
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JP3243579A
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Hideo Segawa
Jiro Koyama
Hiroshi Nishihara
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光フアイバ自体に分岐、光結合など
の能動的機能をもたせた光フアイバ・デバイスに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical fiber device in which the optical fiber itself has active functions such as branching and optical coupling.

一般に、光を高能率に伝送することができる光
フアイバは光通信システムにおける光通信網とし
て有望視されており、そのためには光フアイバ部
分で光分岐、光結合を行なわせる必然性を生ず
る。
In general, optical fibers that can transmit light with high efficiency are considered promising as optical communication networks in optical communication systems, and for this purpose, it is necessary to perform optical branching and optical coupling at the optical fiber portion.

従来、光フアイバによる光結合の手段として
は、例えば第1図に示すように、光フアイバ1の
端部のクラツドを除去して裸出させたコア2同志
を機械的に接合させる方法、また光の分岐、結合
手段としては第2図に示すように、2つの光フア
イバ3,4の側部を研磨切削してその面で両者を
接合させる方法が採られている。
Conventionally, as a means of optical coupling using optical fibers, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the branching and joining means employs a method in which the sides of the two optical fibers 3 and 4 are polished and cut, and the two are joined at that surface.

しかし、これらのような従来の光フアイバによ
る光結合および光分岐手段は単なる光の伝送路に
形成された光結合路および光分岐路でしかなく、
その光結合、光分岐の度合を調整できる能動的機
能を何ら有するものではない。
However, these conventional optical coupling and branching means using optical fibers are merely optical coupling paths and optical branching paths formed in an optical transmission path.
It does not have any active function that can adjust the degree of optical coupling and optical branching.

光フアイバ自体を機能化させたものは未だ存在
せず、そのため従来では第3図に示すように、能
動的機能をもつた例えば薄膜光導波路5のような
専用の素子を光フアイバ6間に接続し、その光導
波路5部分で光スイツチング、選択分岐などの機
能を発揮させるようにしているのが現状である。
なお、図中7は光導波路5を制御する制御装置を
示している。しかし、このような薄膜光導波路5
を光フアイバによる通信網に適用しようとする場
合、光フアイバ6と薄膜光導波路5とを効率よく
直接接合させる手段が未だ確立されていないため
にその結合部分での光反射が問題となり、そのた
め整合用の光結合器を別途必要として装置全体と
しては複雑なものにならざるを得ない。また、薄
膜光導波路の膜厚は数μm程度にしかすぎず、光
結合のための位置合せや光フアイバの端面の平坦
度に対する要求が極めて厳しく、信頼性の高い結
合効率を得ることは実際上困難な問題になつてい
る。
There is still no functionalized optical fiber itself, so conventionally, as shown in FIG. However, at present, functions such as optical switching and selective branching are performed in the optical waveguide 5 portion.
Note that 7 in the figure indicates a control device that controls the optical waveguide 5. However, such a thin film optical waveguide 5
When trying to apply this to a communication network using optical fibers, a method for efficiently directly joining the optical fiber 6 and the thin film optical waveguide 5 has not yet been established, so light reflection at the joint becomes a problem. Since a separate optical coupler is required, the device as a whole becomes complicated. In addition, the film thickness of a thin film optical waveguide is only about a few μm, and requirements for alignment for optical coupling and flatness of the end face of the optical fiber are extremely strict, making it practically impossible to obtain highly reliable coupling efficiency. It's becoming a difficult problem.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、
従来光の伝送路としての役割しか果さなかつた光
フアイバ自体に、外部制御信号に応じて光分岐、
光結合の度合を調整できるようにした構造簡単か
つ製造容易な光フアイバ・デバイスを提供するも
のである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and
The optical fiber itself, which conventionally only served as an optical transmission path, can now branch or split light in response to external control signals.
An object of the present invention is to provide an optical fiber device that is simple in structure and easy to manufacture and allows the degree of optical coupling to be adjusted.

本発明による光フアイバ・デバイスは、光フア
イバの一端に光フアイバ中に超音波を伝搬させる
ことのできるトランスジユーサを形成させ、その
超音波により光フアイバ中における光波の伝搬定
数を変化させて、位相整合条件を満足させながら
光フアイバ同志における光分岐、光結合の度合を
任意に調整させるとともに、デバイス自体を製造
容易かつ信頼性あるものにするため、光フアイバ
を樹脂中に埋め込んで一体に研磨処理を行なわせ
る方法を採用し、結合部の位置合せを容易にし、
その部分での光損失を極力抑えて結合度を高める
ようにしたものである。
The optical fiber device according to the present invention has a transducer formed at one end of the optical fiber that can propagate ultrasonic waves into the optical fiber, and changes the propagation constant of the light waves in the optical fiber by the ultrasonic waves, In order to arbitrarily adjust the degree of optical branching and optical coupling between optical fibers while satisfying the phase matching condition, and to make the device itself easy to manufacture and reliable, optical fibers are embedded in resin and polished as one unit. Adopting a processing method to facilitate the alignment of joints,
The optical loss in that part is suppressed as much as possible to increase the degree of coupling.

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例に
ついて詳述する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明による光フアイバ・デバイスにあつて
は、第4図に示すように、例えばエポキシ系の樹
脂8,9中にそれぞれ埋め込まれ、側部L部分が
研磨切削されて外部に露出され、その平滑化され
た部分Lで前記樹脂8,9ごと接合された2つの
光フアイバ10,11(光フアイバ10,11が
そのL部分以外で互いに接触しないように形成さ
れている)と、光フアイバ10の樹脂8からの一
方引出箇所にその樹脂8面を利用して取付けられ
た超音波トランスジユーサ12と、そのトランス
ジユーサ12を駆動する交流可変電源13とによ
つて構成されている。
In the optical fiber device according to the present invention, as shown in FIG. The two optical fibers 10 and 11 are joined together with the resins 8 and 9 at the converted portion L (the optical fibers 10 and 11 are formed so that they do not contact each other except at the L portion), and the optical fiber 10 is It is composed of an ultrasonic transducer 12 attached to one of the extraction points from the resin 8 using the surface of the resin 8, and an AC variable power source 13 that drives the transducer 12.

このように構成された本発明による光フアイ
バ・デバイスでは、光フアイバ10,11の入力
端A,Cからそれぞれ光を送つている状態でトラ
ンスジユーサ12に励起電圧を与えてこれを励振
させ、光フアイバ10にその光の伝搬方向に沿つ
て超音波信号Sを送り込むと、光フアイバ10を
通る光の伝搬定数kaは超音波信号Sの伝搬によ
つてk=ka±K(K:超音波信号Sの伝搬定
数)に変化される。したがつて、光フアイバ11
における光の伝搬定数がkに等しければ、これら
両光フアイバ10,11間位に相整合条件が得ら
れ、光フアイバ10に送られた光が光フアイバ1
1側に転送されることになる。この際、両光フア
イバ10,11の接合部の長さLは、両光フアイ
バ10,11間の結合定数をcとすると、L=
c/2πによつて決定される完全結合長になるよ
うに設定されている。したがつて、このような光
フアイバ・デバイスにおいて、交流可変電源13
を制御してトランスジユーサ12から発振される
超音波信号Sの出力の大きさを変えるか、または
その周波数を変える、すなわち前記Kの値を変化
させることにより、光フアイバ11の出力端Dに
送られる光をその超音波信号Sの程度に応じて変
化させることができ、光フアイバそのものに光分
岐、光結合の度合を任意に調整できる能動的機能
を発揮させることができるようになる。なお、超
音波信号Sは光フアイバ10部分にのみ伝わり、
樹脂8部分にはほとんど励振されず、またその樹
脂8があることによる超音波信号Sの減衰はこれ
をほとんど無視することができる程度のものであ
る。
In the optical fiber device according to the present invention configured as described above, an excitation voltage is applied to the transducer 12 to excite it while transmitting light from the input ends A and C of the optical fibers 10 and 11, respectively. When an ultrasonic signal S is sent into the optical fiber 10 along the propagation direction of the light, the propagation constant ka of the light passing through the optical fiber 10 is k=ka±K (K: ultrasonic wave) due to the propagation of the ultrasonic signal S. propagation constant of signal S). Therefore, the optical fiber 11
If the propagation constant of light at
It will be transferred to the first side. At this time, the length L of the joint between the optical fibers 10 and 11 is L=
It is set to have a perfect bond length determined by c/2π. Therefore, in such an optical fiber device, the AC variable power supply 13
By controlling the magnitude of the output of the ultrasonic signal S oscillated from the transducer 12 or changing its frequency, that is, by changing the value of K, the output end D of the optical fiber 11 is The transmitted light can be changed according to the degree of the ultrasonic signal S, and the optical fiber itself can have an active function of arbitrarily adjusting the degree of optical branching and optical coupling. Note that the ultrasonic signal S is transmitted only to the optical fiber 10 portion,
There is almost no excitation in the resin 8 portion, and the attenuation of the ultrasonic signal S due to the presence of the resin 8 is almost negligible.

第5図は以上説明した本発明による光フアイ
バ・デバイスの一製造過程を示すもので、同図a
に示すように、本発明にあつてはまず、外径150
〜200μm程度の光フアイバ10(単一または多
モードフアイバ、あるいはステツプインデクス形
またはグレーテツドインデクス形フアイバの何れ
であつてもよい)を所定の形状になるようにわん
曲させて樹脂8中に埋め込み、固化させる。一方
の光フアイバはわん曲させなくてもよい。またわ
ん曲させないフアイバ側に超音波を伝搬させれば
効率がよい。次いで、同図bに示すように、樹脂
8ごと光フアイバ10のわん曲部における一部側
方のコアがわずかに切削される(数μm〜数拾μ
m)まで研磨処理を行なう。次いで、同図cに示
すように光フアイバ10の一端面に超音波トラン
スジユーサ12を形成させる。この超音波トラン
スジユーサ12は、例えばZnOをスパツタリング
法などによつて電極121,122間に薄膜12
3(1〜5μm程度)として作成させ、また電極
121,122は例えばAlなどを蒸着法によつ
て数千Åで積層させることによつて形成されてい
る。この超音波トランスジユーサ12部分にさら
に別の光フアイバを接続させる必要があるときに
は、電極121,122を透明電極にする。ま
た、ZnOの薄膜123は、可視、近赤外領域にわ
たり、1〜5μm程度の膜厚であれば、その部分
での光吸収を無視することができる。また、超音
波トランスジユーサ12の形成は、光フアイバ1
0の外形が150〜200μm程度の非常に小さいもの
であるため多少難しいが、この場合第5図dに示
すように、光フアイバ10を固定するための樹脂
8の端面を利用して、その端面に電極121,1
22を付属させるようにすれば比較的簡単に光フ
アイバ10の端部に超音波トランスジユーサ12
を形成させることができることになる。その際、
光フアイバ10の端面を樹脂8と一体に研磨し、
その研磨面に薄膜123を形成させればよい。ま
た、樹脂8の面を利用すれば、そこから電極12
1,122の各リードを引き出すようにすること
も可能になる。また、前述と同様にして樹脂9内
に埋め込まれた光フアイバ11の側部が樹脂9ご
と研磨、切削されたものを用意する。この際、光
フアイバ11の切削箇所の長さが光フアイバ10
のそれと一致するように形成させる必要がある。
次いで、これらの各構成素子を第4図に示すよう
に、その研磨面をつき合せて接合させるが、この
とき両者の結合効率をより良好にするため、光フ
アイバ8,9の各コアの屈折率と同一またはそれ
に近い屈折率をもつた透明性の薄膜層14を介在
させることが望ましい。この薄膜層14は、シリ
コンオイルなどの液体であつてもよい。この接合
部分Lの屈折率が光フアイバ10,11の各コア
の屈折率に比べて大きすぎると光が光フアイバ外
に漏れて光損失が大きくなり、逆に小さすぎると
光結合度が悪くなつてしまう。1例として、コア
の屈折率が1.54の光フアイバを用いたとき、薄膜
層14の屈折率を1.50〜1.58程度に選定すればよ
い。
FIG. 5 shows one manufacturing process of the optical fiber device according to the present invention as explained above.
As shown in , in the present invention, the outer diameter is 150
An optical fiber 10 (which may be a single or multimode fiber, or a step-index type or graded-index type fiber) of approximately 200 μm is bent into a predetermined shape and placed in the resin 8. Embed and solidify. One of the optical fibers does not have to be bent. Furthermore, it is more efficient if the ultrasonic waves are propagated to the side of the fiber that is not bent. Next, as shown in FIG.
Perform polishing treatment up to step m). Next, as shown in FIG. 3c, an ultrasonic transducer 12 is formed on one end surface of the optical fiber 10. This ultrasonic transducer 12 has a thin film 12 formed between electrodes 121 and 122 by sputtering ZnO, for example.
3 (approximately 1 to 5 .mu.m), and the electrodes 121 and 122 are formed by laminating, for example, Al or the like to a thickness of several thousand angstroms by vapor deposition. When it is necessary to connect another optical fiber to the ultrasonic transducer 12, the electrodes 121 and 122 are made transparent. Further, if the ZnO thin film 123 has a thickness of about 1 to 5 μm over the visible and near infrared regions, light absorption in that portion can be ignored. Further, the formation of the ultrasonic transducer 12 is performed using the optical fiber 1.
Although it is somewhat difficult because the outer diameter of the optical fiber 10 is very small, about 150 to 200 μm, in this case, as shown in FIG. electrode 121,1
22, it is relatively easy to attach the ultrasonic transducer 12 to the end of the optical fiber 10.
This means that it is possible to form a that time,
The end face of the optical fiber 10 is polished together with the resin 8,
A thin film 123 may be formed on the polished surface. Also, if you use the surface of the resin 8, you can connect the electrode 12 from there.
It is also possible to draw out 1,122 individual leads. Further, a side part of the optical fiber 11 embedded in the resin 9 is polished and cut along with the resin 9 in the same manner as described above. At this time, the length of the cutting part of the optical fiber 11 is
It is necessary to form it so that it matches that of .
Next, as shown in FIG. 4, these constituent elements are joined by bringing their polished surfaces together, but at this time, in order to improve the coupling efficiency between the two, the refraction of each core of the optical fibers 8 and 9 is adjusted. It is desirable to interpose a transparent thin film layer 14 having a refractive index equal to or close to the index. This thin film layer 14 may be a liquid such as silicone oil. If the refractive index of this joint portion L is too large compared to the refractive index of each core of the optical fibers 10 and 11, light will leak out of the optical fiber and the optical loss will increase; conversely, if it is too small, the degree of optical coupling will deteriorate. I end up. As an example, when an optical fiber whose core has a refractive index of 1.54 is used, the refractive index of the thin film layer 14 may be selected to be approximately 1.50 to 1.58.

このように、本発明による光フアイバ・デバイ
スでは、光フアイバ10,11の接合面の研磨処
理を行なう際、各光フアイバ10,11が樹脂
8,9によつてそれぞれ固定されており、またそ
れらの樹脂8,9ごと研磨切削するようにしてい
るため、その作業を容易に行なうことができるよ
うになるとともに、その研磨面を精度良く平滑化
することができ、光結合性の優れた光フアイバの
分岐路を形成させることができることになる。ま
た、同様に、超音波トランスジユーサ12が形成
される光フアイバ10の端面処理をも簡単かつ高
精度に行なうことができる。
As described above, in the optical fiber device according to the present invention, when polishing the joint surfaces of the optical fibers 10 and 11, each of the optical fibers 10 and 11 is fixed by the resins 8 and 9, and Since the resins 8 and 9 are both polished and cut, the work can be done easily, and the polished surface can be smoothed with high precision, making it possible to create optical fibers with excellent optical coupling properties. This means that a branch road can be formed. Similarly, the end face of the optical fiber 10 on which the ultrasonic transducer 12 is formed can be easily and precisely processed.

以上、本発明による光フアイバ・デバイスにあ
つては、樹脂中にわん曲させて埋め込まれた光フ
アイバの一部側方のコアが露出するまで樹脂ごと
研磨切削することにより形成された2つの素子
を、互いにその研磨面をつき合せて接合させ、何
れかの素子における光フアイバの一端に超音波ト
ランスジユーサを形成させることにより光フアイ
バ自体に能動的機能をもたせるようにしたもの
で、光フアイバ中に送り込まれる超音波信号を制
御してその光フアイバ中の光の伝搬定数を変化さ
せ、隣接する光フアイバに位相整合条件を満足さ
せながら光分岐または光結合を任意にかつ高精度
に行なわせることができ、しかも構造が簡単で信
頼性が高く、その製造が容易であるなどの種々の
優れた利点を有している。
As described above, in the optical fiber device according to the present invention, two elements are formed by polishing and cutting the entire resin until part of the lateral core of the optical fiber, which is curved and embedded in the resin, is exposed. are bonded together with their polished surfaces brought against each other, and an ultrasonic transducer is formed at one end of the optical fiber in either element, thereby giving the optical fiber itself an active function. By controlling the ultrasonic signal sent into the optical fiber and changing the propagation constant of light in the optical fiber, optical branching or optical coupling can be performed arbitrarily and with high precision while satisfying the phase matching condition for adjacent optical fibers. Moreover, it has various excellent advantages such as simple structure, high reliability, and easy manufacture.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は従来の光フアイバの光結
合路および光結合路をそれぞれ示す図、第3図は
従来の薄膜光導波路を用いたデバイスを示す簡略
図、第4図は本発明の一実施例による光フアイ
バ・デバイスを示す正断面図、第5図a〜dは同
実施例による光フアイバ・デバイスの製造過程を
示す図である。 8,9……樹脂、10,11……光フアイバ、
12……超音波トランスジユーサ、13……交流
可変電源、14……薄膜層。
1 and 2 are diagrams showing a conventional optical fiber optical coupling path and an optical coupling path, respectively, FIG. 3 is a simplified diagram showing a device using a conventional thin film optical waveguide, and FIG. 4 is a diagram showing a device using a conventional thin film optical waveguide. A front sectional view showing an optical fiber device according to an embodiment, and FIGS. 5A to 5D are diagrams showing a manufacturing process of the optical fiber device according to the embodiment. 8, 9...resin, 10,11...optical fiber,
12... Ultrasonic transducer, 13... AC variable power supply, 14... Thin film layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 樹脂中に埋め込まれた光フアイバの一部側方
をコアが露出するまで樹脂ごと研磨切削すること
により形成された少くとも2つの素子を、互いに
その研磨面をつき合せて接合させるとともに、何
れかの素子における光フアイバの端面に光の進行
方向に超音波信号を送ることのできる超音波トラ
ンスジユーサを形成して、光フアイバ自体に光分
岐または光結合の能動的機能をもたせるようにし
た光フアイバ・デバイス。 2 前記各素子の接合面に、光フアイバのコアと
ほぼ同一の屈折率をもつた透明性の薄膜を形成し
たことを特徴とする前記第1項の記載による光フ
アイバ・デバイス。
[Claims] 1. At least two elements formed by polishing and cutting part of the sides of an optical fiber embedded in a resin together with the resin until the core is exposed, and abutting the polished surfaces against each other. At the same time, an ultrasonic transducer capable of sending an ultrasonic signal in the direction of propagation of light is formed on the end face of the optical fiber in either element, and the optical fiber itself has active optical branching or optical coupling. Optical fiber device with added functionality. 2. The optical fiber device according to item 1 above, characterized in that a transparent thin film having a refractive index substantially the same as that of the core of the optical fiber is formed on the bonding surface of each of the elements.
JP3243579A 1979-03-20 1979-03-20 Optical fiber device Granted JPS55126217A (en)

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