特許 6696936 光ファイバ端末構造、光素子接続構造および光ファイバ端末構造の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6696936

(24)【登録日】2020年4月27日

(45)【発行日】2020年5月20日

(54)【発明の名称】光ファイバ端末構造、光素子接続構造および光ファイバ端末構造の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/26 20060101AFI20200511BHJP

   G02B 6/024 20060101ALI20200511BHJP

   G02B 6/25 20060101ALI20200511BHJP

   G02F 2/00 20060101ALI20200511BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/26 301

   G02B6/024 301

   G02B6/25 301

   G02F2/00

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-106794(P2017-106794)

(22)【出願日】2017年5月30日

(65)【公開番号】特開2018-205347(P2018-205347A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2018年9月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 淳一

【審査官】 野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／０５６６５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００６３８３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０４３４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０２１５８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００１４８０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６２−０３５３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１２１３２０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／１４

６／２６−６／２７

６／３０−６／３４

６／４２−６／４３

Ｇ０２Ｆ １／００−１／１２５

１／２１−７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に配列される複数の光ファイバと、
前記光ファイバとそれぞれ接続され、前記光ファイバよりも、クラッドに対するコアの比屈折率差が高い複数の高Δ光ファイバと、
前記高Δ光ファイバおよび前記光ファイバが挿通される孔を有し、前記高Δ光ファイバおよび前記光ファイバが一括して固定されるキャピラリと、
を具備し、
前記高Δ光ファイバと前記光ファイバの接続部が前記キャピラリの内部に位置し、前記キャピラリの端面において、隣り合う前記高Δ光ファイバ同士が互いに接触するように前記高Δ光ファイバの端面が露出し、
少なくとも１本の前記光ファイバは、偏波保持光ファイバであり、前記偏波保持光ファイバと、前記偏波保持光ファイバよりも、クラッドに対するコアの比屈折率差が高い高Δ偏波保持光ファイバとが接続され、
前記高Δ偏波保持光ファイバのコアと応力付与部との配列方向が、前記高Δ偏波保持光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバに隣接するその他の前記高Δ光ファイバとの配列方向と略一致することを特徴とする光ファイバ端末構造。

【請求項2】

前記光ファイバと前記高Δ光ファイバとの接続部において、前記高Δ光ファイバのコア径が、前記光ファイバのコア径に向けて徐々に拡大することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端末構造。

【請求項3】

請求項１記載の光ファイバ端末構造と、コヒーレントミキサーチップとの接続構造であって、
前記コヒーレントミキサーチップは、入力ポートに、シグナルポートと局所発振光ポートとを具備し、導波路のクラッドに対するコアの比屈折率差が２．５％以上１０％以下の高比屈折率光学素子であり、
前記シグナルポートと前記局所発振光ポートのピッチが、前記高Δ偏波保持光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバに隣接するその他の前記高Δ光ファイバのコアピッチと略一致し、前記高Δ偏波保持光ファイバに隣接するその他の前記高Δ光ファイバと前記シグナルポートとが接続され、前記高Δ偏波保持光ファイバと前記局所発振光ポートとが接続されることを特徴とする光素子接続構造。

【請求項4】

シングルモード光ファイバと、前記シングルモード光ファイバよりも、クラッドに対するコアの比屈折率差が高い高Δシングルモード光ファイバとを接続して第１の光ファイバを構成し、
偏波保持光ファイバと、前記偏波保持光ファイバよりも、クラッドに対するコアの比屈折率差が高い高Δ偏波保持光ファイバとを接続して第２の光ファイバを構成し、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを回転可能に保持し、
前記第２の光ファイバと前記第１の光ファイバとを相対的に回転させて、前記高Δ偏波保持光ファイバのコアと応力付与部との配列方向を、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとの配列方向とを略一致させるとともに、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバの先端を接着剤に接触させることで、前記接着剤の表面張力によって前記高Δシングルモード光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバを密着させて接着し、
前記接着剤が硬化後、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとをキャピラリに挿通して、前記シングルモード光ファイバと前記高Δシングルモード光ファイバとの接続部と、前記偏波保持光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバとの接続部を前記キャピラリ内に配置し、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを前記キャピラリに固定し、
前記キャピラリの端面を研磨することで、前記高Δシングルモード光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバとが、前記キャピラリの端面で接触して配置された光ファイバ端末構造を得ることを特徴とする光ファイバ端末構造の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、コヒーレントミキサーチップ等の光素子に接続可能な光ファイバ端末構造等に関するものである。

【背景技術】

【0002】

光通信においては、光ファイバと光素子とが接続されて使用される。例えば、位相変調を用いる光通信方式では、受信器として、信号光と局所発振光を混合させるコヒーレントミキサーが使用される。コヒーレントミキサーのように複数の入力ポートを有する光素子は、それぞれの入力ポートに光ファイバを光接続して使用される（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−２１９５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図１１（ａ）は、従来の光素子接続構造１００を示す概略図である。光素子接続構造１００は、コヒーレントミキサーチップ１０３と光ファイバ端末構造１０１との接続構造である。コヒーレントミキサーチップ１０３は、信号光が入力されるシグナルポート１１１ａと、局所発振光ポート１１１ｂを具備する。すなわち、複数の入力ポートを有する。

【0005】

図１１（ｂ）は、光ファイバ端末構造１０１の断面図である。光ファイバ端末構造１０１は、光ファイバ１０５ａ、１０５ｂとキャピラリ１０９からなる。光ファイバ１０５ａ、１０５ｂは、キャピラリ１０９の孔１０８ａ、１０８ｂにそれぞれ挿入されて固定される。また、光ファイバ端末構造１０１はコヒーレントミキサーチップ１０３と接合され、シングルモード光ファイバである光ファイバ１０５ａは、シグナルポート１１１ａに光接続され、偏波保持光ファイバである光ファイバ１０５ｂは、局所発振光ポート１１１ｂに光接続される。

【0006】

この際、光ファイバ１０５ａ、１０５ｂのそれぞれのコア１１７ａ、１１７ｂのピッチ（図中Ｘ）は、シグナルポート１１１ａと局所発振光ポート１１１ｂのポートピッチと略一致させる必要がある。コヒーレントミキサーチップ１０３は、既存の半導体製造技術で製造され、シグナルポート１１１ａと局所発振光ポート１１１ｂのポートピッチの精度は極めて高く、例えば５００μｍで設定される。

【0007】

一方、光ファイバ端末構造１０１における光ファイバ１０５ａ、１０５ｂのそれぞれのコア１１７ａ、１１７ｂのピッチは、各種の誤差が複合したものとなる。例えば、１２５μｍの線径の光ファイバ１０５ａ、１０５ｂは、±０．５μｍの線径誤差を有する。また、キャピラリ１０９の孔１０８ａ、１０８ｂのピッチは、５００μｍで設定されるが、±１μｍのピッチ誤差を有する。さらに、孔１０８ａ、１０８ｂの孔径は、１２６．５μｍに対して０．５μｍの孔径誤差を有する。

【0008】

このように、各部の誤差を加算すると、光ファイバ端末構造１０１におけるコア１１７ａ、１１７ｂのピッチは、５００μｍ±２．２５μｍ程度の誤差を有することになる。すなわち、各コア１１７ａ、１１７ｂは、最大で片側１．１２５μｍの位置ずれを生じることとなる。

【0009】

前述したように、コア１１７ａ、１１７ｂと光接続されるシグナルポート１１１ａと局所発振光ポート１１１ｂのピッチは、略５００μｍで製造されるため、前述した位置ずれは、各部の光接続部における光軸ずれとなる。このような光軸ずれは、接続部における光の結合損失の要因となる。

【0010】

一方、近年、パッシブ系の導波路において、小型化の強い要望があり、材料を変更して、コアとクラッドとの比屈折率差Δを高める取り組みが行われている。例えば、コア材料を従来のＧｅＯ_２−ＳｉＯ_２からＺｒＯ_２−ＳｉＯ_２に変更した比屈折率差Δが大きな高Δ石英系導波路（ＰＬＣ）がある。ＺｒＯ_２は、一般的に用いられているＧｅＯ_２と比較して屈折率が高く、熱膨張係数が小さい材料である。そのため、ＰＬＣ素子やこれを備える光学部品等を小型化しつつ、導波路に残る応力を低減できる材料として期待されている。

【0011】

このような中、発明者らは、コヒーレントミキサーチップ１０３へ高Δ導波路を適用することによって、小型のコヒーレントミキサーチップの開発を進めている。このように、光導波路のコアとクラッドとの比屈折率差Δが大きくなると、コアへの光の閉じ込めが強くなるため、シングルモード伝搬を実現するためのモードフィールド径が小さくなる。したがって、コヒーレントミキサーチップ１０３を高Δ化することで、導波路同士の距離を近づけることができ、例えば、シグナルポート１１１ａと局所発振光ポート１１１ｂのピッチも小さくすることが可能となる。

【0012】

しかしながら、モードフィールド径が小さくなると、これに伴ってコアを伝搬する光のビーム径が小さくなる。これにより、光導波路が形成された光素子と、当該光素子に対して光を入出力する光ファイバとの間の接続損失が大きくなるという問題がある。

【0013】

例えば、一般的な１２５μｍ径のシングルモード光ファイバのように、モードフィールド径が１０μｍ程度の場合には、光軸ずれが１．１２５μｍ生じた際に、０．２ｄＢ程度の結合損失が発生することとなる。この程度の結合損失であれば、大きな問題とはならない。

【0014】

一方、高Δ導波路とシングルモード光ファイバとの接続において、低接続損失を実現させるために、モードフィールド径を整合した高Δ光ファイバ（例えばモードフィールド径３μｍ）が用いられることがある。このようにモードフィールド径が小さい場合には、１μｍ程度の光軸ずれにより、２ｄＢ以上の結合損失が生ずるおそれがある。すなわち、高Δになればなるほど、光軸ずれトレランスが小さくなるため、光ファイバ端末構造に対して、より高いピッチ精度が求めらる。

【0015】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、光素子と接続可能なキャピラリ型ファイバアレイにおいて、小型で低損失な光ファイバ端末構造等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

前述した目的を達成するため、第１の発明は、一方向に配列される複数の光ファイバと、前記光ファイバとそれぞれ接続され、前記光ファイバよりも、クラッドに対するコアの比屈折率差が高い複数の高Δ光ファイバと、前記高Δ光ファイバおよび前記光ファイバが挿通される孔を有し、前記高Δ光ファイバおよび前記光ファイバが一括して固定されるキャピラリと、を具備し、前記高Δ光ファイバと前記光ファイバの接続部が前記キャピラリの内部に位置し、前記キャピラリの端面において、隣り合う前記高Δ光ファイバ同士が互いに接触するように前記高Δ光ファイバの端面が露出し、少なくとも１本の前記光ファイバは、偏波保持光ファイバであり、前記偏波保持光ファイバと、前記偏波保持光ファイバよりも、クラッドに対するコアの比屈折率差が高い高Δ偏波保持光ファイバとが接続され、前記高Δ偏波保持光ファイバのコアと応力付与部との配列方向が、前記高Δ偏波保持光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバに隣接するその他の前記高Δ光ファイバとの配列方向と略一致することを特徴とする光ファイバ端末構造である。

【0019】

前記光ファイバと前記高Δ光ファイバとの接続部において、前記高Δ光ファイバのコア径が、前記光ファイバのコア径に向けて徐々に拡大することが望ましい。

【0021】

第１の発明によれば、高比屈折率差光学素子と光ファイバを、高Δ光ファイバを介して接続することで、それぞれの接続部における結合損失を低減することができる。また、隣り合う高Δ光ファイバ同士が互いに接触するため、コアピッチの誤差を小さくすることができ、両者の接続部の結合損失を低減することができる。

【0022】

また、２本の光ファイバの内、一方の光ファイバがシングルモード光ファイバであり、他方の光ファイバが偏波保持光ファイバであれば、コヒーレントミキサーチップの入力ポートに効率よく接続することができる。

【0023】

特に、高Δ偏波保持光ファイバのコアと応力付与部との配列方向を、高Δシングルモード光ファイバと高Δ偏波保持光ファイバとの配列方向と略一致させることで、確実にコヒーレントミキサーチップに光接続することができる。

【0024】

また、併設される複数の高Δ光ファイバとダミーファイバが互いに接触し、例えば、互いの中心が略正三角形となるように最密に配置されれば、高Δ光ファイバ同士を安定して接触させて配置させることができる。

【0025】

第２の発明は、第１の発明にかかる光ファイバ端末構造と、コヒーレントミキサーチップとの接続構造であって、前記コヒーレントミキサーチップは、入力ポートに、シグナルポートと局所発振光ポートとを具備し、導波路のクラッドに対するコアの比屈折率差が２．５％以上１０％以下の高比屈折率光学素子であり、前記シグナルポートと前記局所発振光ポートのピッチが、前記高Δ偏波保持光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバに隣接するその他の前記高Δ光ファイバのコアピッチと略一致し、前記高Δ偏波保持光ファイバに隣接するその他の前記高Δ光ファイバと前記シグナルポートとが接続され、前記高Δ偏波保持光ファイバと前記局所発振光ポートとが接続されることを特徴とする光素子接続構造である。

【0026】

第２の発明によれば、光結合部における損失が少ない、高比屈折率差光学素子である小型のコヒーレントミキサーチップと光ファイバ端末構造との光素子接続構造を得ることができる。

【0027】

第３の発明は、シングルモード光ファイバと、前記シングルモード光ファイバよりも、クラッドに対するコアの比屈折率差が高い高Δシングルモード光ファイバとを接続して第１の光ファイバを構成し、偏波保持光ファイバと、前記偏波保持光ファイバよりも、クラッドに対するコアの比屈折率差が高い高Δ偏波保持光ファイバとを接続して第２の光ファイバを構成し、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを回転可能に保持し、前記第２の光ファイバと前記第１の光ファイバとを相対的に回転させて、前記高Δ偏波保持光ファイバのコアと応力付与部との配列方向を、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとの配列方向とを略一致させるとともに、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバの先端を接着剤に接触させることで、前記接着剤の表面張力によって前記高Δシングルモード光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバを密着させて接着し、前記接着剤が硬化後、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとをキャピラリに挿通して、前記シングルモード光ファイバと前記高Δシングルモード光ファイバとの接続部と、前記偏波保持光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバとの接続部を前記キャピラリ内に配置し、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを前記キャピラリに固定し、前記キャピラリの端面を研磨することで、前記高Δシングルモード光ファイバと前記高Δ偏波保持光ファイバとが、前記キャピラリの端面で接触して配置された光ファイバ端末構造を得ることを特徴とする光ファイバ端末構造の製造方法である。

【0028】

第３の発明によれば、容易に精度よく高Δ光ファイバ同士を接触させた状態で接着し、所定間隔で高Δ光ファイバを固定することができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、光素子と接続可能なキャピラリ型ファイバアレイにおいて、小型で低損失な光ファイバ端末構造等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】光素子接続構造１０を示す図。

【図2】（ａ）は光ファイバ端末構造１の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。

【図3】図２（ａ）のＢ部におけるコアの形状を示す概念図。

【図4】（ａ）は、光ファイバ端末構造１の製造工程を示す図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図。

【図5】（ａ）は、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士の接着構造を示す図、（ｂ）は（ａ）の下方の端面図。

【図6】（ａ）、（ｂ）は、高Δ光ファイバ７ｂの回転調芯を示す図。

【図7】キャピラリ先端を研磨する状態を示す図。

【図8】（ａ）はキャピラリ９ａを示す図、（ｂ）はキャピラリ９ｂを示す図。

【図9】キャピラリ９ｃを示す図

【図10】高Δ光ファイバ７ａの他の配列を示す図。

【図11】（ａ）は、従来の光素子接続構造１００を示す図、（ｂ）は、従来の光ファイバ端末構造１０１の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の実施の形態にかかる光素子接続構造１０について説明する。図１は、光素子接続構造１０を示す概略図である。光素子接続構造１０は、光素子と光ファイバ端末構造１との接続構造である。なお、以下の説明では、光素子として、コヒーレントミキサーチップ３の例を説明するが、コヒーレントミキサーチップ３以外の光素子であってもよい。

【0032】

コヒーレントミキサーチップ３は、位相変調光通信方式における光受信器として使用される。コヒーレントミキサーチップ３は、信号光を参照光として局所発振光に混合し、光信号の位相情報を抽出する。

【0033】

コヒーレントミキサーチップ３の導波路１３のクラッドに対するコアの比屈折率差は、２．５％以上１０％以下であり、さらに望ましくは、５．５％以上１０％以下である。また、導波路１３の１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径は約３μｍである。すなわち、コヒーレントミキサーチップ３は、高比屈折率光学素子（高Δ光学素子）である。このように、コヒーレントミキサーチップ３を高Δ化することで、コヒーレントミキサーチップ３を小型化することができる。

【0034】

なお、モードフィールド径および本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合） Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に適宜従うものとする。
また、比屈折率差とは、以下で定まる数値である。
Δ＝｛（ｎ_c1−ｎ_c）／ｎ_c1｝×１００
ここで、ｎ_c1はコアの最大屈折率、ｎ_cはクラッドの屈折率である。

【0035】

コヒーレントミキサーチップ３は、入力ポートに、信号光が入力されるシグナルポート１１ａと、局所発振光が入力される局所発振光ポート１１ｂとを有する。シグナルポート１１ａと局所発振光ポート１１ｂは、コヒーレントミキサーチップ３の同一の側面に所定のピッチで配置される。

【0036】

コヒーレントミキサーチップ３には、光ファイバ端末構造１が接続される。図２（ａ）は、光ファイバ端末構造１の拡大断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、コヒーレントミキサーチップ３と光ファイバ端末構造１との接合界面は、反射防止のため斜めに形成され、例えば、互いに接着剤で接着される。

【0037】

光ファイバ端末構造１は、複数の光ファイバ５ａ、５ｂと、光ファイバ５ａ、５ｂとそれぞれ接続される複数の高Δ光ファイバ７ａ、７ｂと、キャピラリ９等から構成される。高Δ光ファイバ７ａは、光ファイバ５ａよりも、クラッド１５ａに対するコア１７ａの比屈折率差が高い。同様に、高Δ光ファイバ７ｂは、光ファイバ５ｂよりも、クラッド１５ｂに対するコア１７ｂの比屈折率差が高い。

【0038】

キャピラリ９は、光ファイバ５ａ、５ｂおよび高Δ光ファイバ７ａ、７ｂが挿通される孔８を有し、光ファイバ５ａ、５ｂおよび高Δ光ファイバ７ａ、７ｂが一括して孔８に固定される。また、光ファイバ５ａ、５ｂと高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのそれぞれの接続部は、キャピラリ９の内部に位置し、キャピラリ９の端面において、隣り合う高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士が互いに接触して、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの端面が露出する。

【0039】

なお、キャピラリ９の長さは、例えば１．５ｍｍ〜５ｍｍであり、キャピラリ９の内部の高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの長さは、１ｍｍ〜４ｍｍ程度であることが望ましい。高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの長さが長すぎると、キャピラリサイズが大きくなり、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの長さが短すぎると、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂを介して、光ファイバ５ａ、５ｂと高Δ導波路との接続部における接続損失の低減効果が小さくなる。また、キャピラリ９の長さが長すぎると、接続構造全体の大型化となり、キャピラリ９の長さが短すぎると、光ファイバ５ａ、５ｂと高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとの接続部の保護が十分でなくなる。

【0040】

なお、光ファイバ等の本数は図示した例には限られないが、光ファイバ端末構造１は、少なくとも２本の光ファイバ５ａ、５ｂを具備し、その内の一方の光ファイバ５ａは、シングルモード光ファイバである。すなわち、シングルモード光ファイバと、シングルモード光ファイバよりも、クラッド１５ａに対するコア１７ａの比屈折率差が高い高Δ光ファイバ７ａ（高Δシングルモード光ファイバ）とが接続される。

【0041】

なお、シングルモード光ファイバは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２に準拠する、１．３μｍ帯にゼロ分散波長を持つ光ファイバである。通常のシングルモード光ファイバにおいて、コアのクラッドに対する比屈折率差は約０．３％であり、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径は約１０μｍである。

【0042】

同様に、他方の光ファイバ５ｂは、偏波保持光ファイバであり、シングルモード光ファイバに対して、コア１７ｂの両側に応力付与部１５が形成される。光ファイバ５ｂは、光ファイバ５ｂよりもクラッド１５ｂに対するコア１７ｂの比屈折率差が高い高Δ光ファイバ７ｂ（高Δ偏波保持光ファイバ）と接続される。なお、高Δ光ファイバ７ｂのコア１７ｂと応力付与部１５との配列方向は、高Δ光ファイバ７ａと高Δ光ファイバ７ｂとの配列方向と略一致する。

【0043】

図２（ｂ）に示すように、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂは、互いに接触する。また、高Δ光ファイバ７ａ（高Δシングルモード光ファイバ）とシグナルポート１１ａとが接続され、高Δ光ファイバ７ｂ（高Δ偏波保持光ファイバ）と局所発振光ポート１１ｂとが接続される。すなわち、シグナルポート１１ａと局所発振光ポート１１ｂのピッチは、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのコア１７ａ、１７ｂのピッチ（図中Ｃ）と略一致する。

【0044】

ここで、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのコア１７ａ、１７ｂのピッチは、キャピラリ９の孔８のサイズや位置の誤差の影響を受けない。すなわち、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂが接触するため、コア１７ａ、１７ｂのピッチは、概ね、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの外径の誤差の影響のみを受ける。例えば、高Δ光ファイバ７ａの外径（図中Ｅ）と、高Δ光ファイバ７ｂの外径(図中)Ｄがそれぞれ１２５μｍ±０．５μｍであれば、コア１７ａ、１７ｂのピッチＣは、１２５μｍ±０．５μｍの精度で設定することができる。ピッチ誤差が最大で０．５μｍであれば、例えばモードフィールド径が３μｍの場合でも、ピッチずれによる結合損失を１ｄＢ以下とすることができる。

【0045】

また、コア１７ａ、１７ｂのピッチＣが、キャピラリ９の孔８のサイズの影響を受けないため、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのサイズに対して、孔８のサイズ（クリアランス）を大きくとることができる。例えば、接触した高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの外接長円のサイズ（設計値）に対して、孔８の長円サイズ（設計値）を１．５μｍ以上（より望ましくは２．５μｍ以上）大きくしてもよい。このようにすることで、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの挿入作業が容易となり、また、仮に、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂと光ファイバ５ａ、５ｂとの接続部の外径が多少膨らんだとしても、確実に孔８に挿入することができる。

【0046】

なお、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂと光ファイバ５ａ、５ｂとの接続は、例えばＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｃｏｒｅ）融着で行われる。図３は、図２（ａ）のＢ部におけるコアの概念図である。シングルモード光ファイバである光ファイバ５ａのコア１７ａに対して、高Δ光ファイバ７ａのコア１７ａはサイズが小さい。

【0047】

このような場合には、ＴＥＣ処理によって、サイズの小さなコア１７ａの径とサイズの大きなコア１７の径を整合させる。すなわち、光ファイバ５ａと高Δ光ファイバ７ａとの接続部（接続領域１９）において、モードフィールド径変換部２１を形成し、高Δ光ファイバ７ａのコア１７ａの径を徐々に拡大させ、光ファイバ５ａのコア１７の径を徐々に縮小させるように形成する。このように、融着接続時の加熱条件を工夫することで、接続領域１９におけるモードフィールド径の段差を滑らかにし、結合損失を低く抑え、例えば結合損失を０．３ｄＢ／ｆａｃｅｔ程度に抑えることができる。なお、光ファイバ５ｂと高Δ光ファイバ７ｂとの接続も同様である。

【0048】

ここで、高比屈折率差光学素子であるコヒーレントミキサーチップ３の導波路１３とシングルモード光ファイバである光ファイバ５ａとを、従来の方法で直接接続すると、数ｄＢ／ｆａｃｅｔ程度の結合損失となる恐れがある。これに対し、高Δ光ファイバ７ａを介して両者を接続することで、接続箇所が増えたとしても、トータルの接続損失を低減することができる。例えば、コヒーレントミキサーチップ３と高Δ光ファイバ７ａとの接続損失を０．４ｄＢ／ｆａｃｅｔ程度に抑えることができれば、コヒーレントミキサーチップ３と光ファイバ５ａとのトータルの接続損失を０．７ｄＢ／ｆａｃｅｔ程度に抑えることができる。

【0049】

次に、光ファイバ端末構造１の製造方法について説明する。まず、光ファイバ５ａの先端に、高Δ光ファイバ７ａを接合して、第１の光ファイバを構成する。同様に、光ファイバ５ｂの先端に、高Δ光ファイバ７ｂを接合して、第２の光ファイバを構成する。

【0050】

次に、図４（ａ）に示すように、光ファイバ５ａ、５ｂ（高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ）とダミーファイバ７ｃを仮保持部材２３で回転可能に保持する。仮保持部材２３の端部からは、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとダミーファイバ７ｃの先端がそれぞれ同一長さ（例えば１０ｍｍ程度）だけ突出する。なお、ダミーファイバ７ｃは、例えば、光ファイバ５ａ、５ｂ（高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ）と略同径のファイバである。

【0051】

図４（ｂ）は、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとダミーファイバ７ｃとの先端部近傍における配置を示す概念図である。仮保持部材２３で保持した状態では、各ファイバは、概ね、互いに最密となるように配置されるが、各ファイバ同士には隙間が形成される。この状態で、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとダミーファイバ７ｃの先端を、あらかじめ容器に溜められた接着剤２５に浸漬する。接着剤２５は例えば溶液系の接着剤であり、合成樹脂等の高分子固形分が、水、アルコール、有機溶剤などの溶媒に溶け込んだ液状のものである。このような溶液系接着剤では、溶媒が気化した後に残留する溶質が硬化することで接着される。

【0052】

なお、接着剤２５としては、通常使用される溶質濃度よりもさらに希釈されたものが望ましい。このようにすることで、接着剤の粘度を下げ、また、残留する溶質量を抑えることができる。このため、光ファイバ心線同士の隙間の接着層の厚みを略０とし、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士を接触させ、コア１７ａ、１７ｂの互いの間隔をより精度よく一定にすることができる。すなわち、接着力は弱くてもよいが、例えば１０００ｃｐｓ以下のものを用いることができ、さらに望ましくは、１００ｃｐｓ以下のごく低粘度のものが望ましい。また、硬化時に接着剤２５が収縮する事で、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂをより密接に引き寄せ合う効果が得られる。また、接着剤２５は、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのクラッド１５ａ、１５ｂよりも低屈折率のものが望ましい。

【0053】

このような接着剤としては、例えば、溶液系としては、セメダイン社製「セメダインＣ」（商品名）を薄め液で希釈したもの（屈折率の調整のためフッ素を添加することが望ましい）や、極低粘度の接着剤（アクリレート系）としては、ＮＴＴ−ＡＴ社製の屈折率制御樹脂（ＵＶ硬化）や、極低粘度の接着剤（エポキシ系）としては、Ｅｐｏ−Ｔｅｋ社製の熱硬化型接着剤を用いることができる。また接着剤を加熱することにより、より粘度を下げることができるため、接着後の高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士の隙間をより小さくすることが可能である。

【0054】

なお、ダミーファイバ７ｃは、必ずしも必要ではないが、併設される複数の高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとダミーファイバ７ｃとが、互いに接触するように、互いの中心が最密に略正三角形になるように配置されることが望ましい。このようにすることで、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士を、より確実に接触させることができる。

【0055】

図５（ａ）、図５（ｂ）は、接着剤２５の表面張力による高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士の接着状態を示す概念図で、図５（ａ）は正面図（簡単のためダミーファイバ７ｃの図示を省略する）、図５（ｂ）は断面図である。

【0056】

前述の通り、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士およびダミーファイバ７ｃとの間には隙間が形成される場合があるが、接着剤２５の粘度は低く、表面張力（毛細管現象）によって接着剤２５は高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士およびダミーファイバ７ｃとの隙間に吸い上げられる。この際、互いの表面張力によって高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士が密着される（図中矢印Ｇ方向）。

【0057】

すなわち、図５（ｂ）に示すように、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士およびダミーファイバ７ｃの間に多少不均一な隙間が形成されていても、その隙間には接着剤２５が吸い上げられて、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士およびダミーファイバ７ｃが密着される。この際、それぞれのファイバ間に吸引されて存在する接着剤の表面張力が安定化する配置、すなわち、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士およびダミーファイバ７ｃが確実に最密配置となるとともに、この状態で接着剤２５を硬化させることで互いを接着することができる。

【0058】

なお、接着剤２５の吸い上げ高さが高すぎると（接着剤２５の吸い上げ量が多すぎると）、却って高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの端部同士の間の接着剤２５の量が多くなる。このため、光ファイバ心線７同士の隙間が大きくなる恐れがある。このため、表面張力により吸い上げられる接着剤２５の量は、キャピラリ９の内部における高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士の隙間を埋める量以下とすることが望ましい。すなわち、図４において、接着剤２５の吸い上げ高さが、仮保持部材２３よりも下であり、かつ、後述する研磨部よりも上方までくるように調整することが望ましい。

【0059】

このように調整する方法としては、接着剤２５の量をあらかじめ必要最低限の量としておくか、所定高さまで接着剤２５が上がってきたとことで、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ同士およびダミーファイバ７ｃの先端を接着剤２５から引き揚げればよい。

【0060】

なお、接着剤２５は希釈された溶液タイプの接着剤であるので、硬化後のファイバ束のファイバ間のファイバ同士が密接しない部位には接着剤の収縮によって隙間が形成される事になる。

【0061】

接着剤２５が硬化する前に、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、高Δ光ファイバ７ｂの回転調芯を行う（図中矢印Ｈ）。すなわち、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ端面をカメラ等で確認しながら、高Δ光ファイバ７ｂを回転させて、高Δ光ファイバ７ｂのコア１７ｂと応力付与部１５との配列方向を、高Δ光ファイバ７ａと高Δ光ファイバ７ｂとの配列方向とを略一致させる。なお、高Δ光ファイバ７ｂの回転調芯は、接着剤２５を付着させる前に行ってもよい。また、高Δ光ファイバ７ｂを固定して、他のファイバを回転させてもよい。すなわち、高Δ光ファイバ７ｂと高Δ光ファイバ７ａとを相対的に回転させればよい。

【0062】

以上のように、第２の光ファイバを回転させて、高Δ光ファイバ７ｂのコア１７ｂと応力付与部１５との配列方向を、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの配列方向とを略一致させるとともに、第１の光ファイバと第２の光ファイバの先端を接着剤２５に接触させることで、接着剤２５の表面張力によって高Δ光ファイバ７ａ、７ｂを密着させて接着することができる。

【0063】

次に、接着剤２５の硬化後、ダミーファイバ７ｃを除去して、図７に示すように、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂが接触して接着された状態で、当該部位をキャピラリ９に挿通して、第１の光ファイバと第２の光ファイバをキャピラリ９に接着剤（図示省略）により固定する。この際に使用される接着剤としては、熱硬化型エポキシ系接着剤や、ＵＶ硬化型アクリレート系接着剤を使用すればよい。

【0064】

次いで、キャピラリ９より突出する高Δ光ファイバ７ａ、７ｂおよびキャピラリ９の一部を研磨面２７で研磨する。以上により、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂが、キャピラリ９の端面で互いに接触して配置された光ファイバ端末構造１が形成される。なお、光ファイバ端末構造１の端面を研磨によって均一な面を得るのではなく、例えばダイシングソー等による切断により均一な面を得ても良い。

【0065】

なお、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとキャピラリ９とを接着する接着剤としては、低粘度であることが望ましいが接着剤２５よりも粘度が高くてもよい（例えば５０００ｃｐｓ以下）。また、硬化時の収縮率は低く、硬度が高い（ショアＤで６０以上）であることが望ましい。このような接着剤としては、例えば、エポキシ系の熱硬化接着剤である、ＥＰＯＸＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製「Ｅｐｏ-ｔｅｋ ３５３−ＮＤ」（商品名）や、アクリレート系ＵＶ硬化接着剤である、大日本インキ社製「ＯＰ−４０Ｚ」（商品名）や、ＮＴＴ−ＡＴ社製の屈折率制御樹脂（ＵＶ硬化）を用いることができる。

【0066】

なお、本実施例では先に仮保持部材２３に挿通する手順としたが、本発明はこれに限られる必要は無く、例えばキャピラリ９によって仮保持を行い、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂを接着後、そのままキャピラリ９を高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの端部近傍に移動させて、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとキャピラリ９とを接着固定してもよい。

【0067】

また、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの凝集効果を向上させる手段として、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの表面の濡れ性を向上させてもよい。濡れ性を向上させる手段としては、プライマーと呼ばれる表面処理剤を塗布乾燥する方法や、プラズマ放電処理による方法が知られている。また当然ではあるが、作業に際し、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂは十分に清浄にしておく事が望ましい。

【0068】

なお、ダミーファイバ７ｃを除去せずに、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂおよびダミーファイバ７ｃが最密で互いに密着した状態で、キャピラリに固定してもよい。例えば、図８（ａ）に示すように、略三角形の孔８を有するキャピラリ９ａを用いて、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂおよびダミーファイバ７ｃを一括してキャピラリ９ａに固定してもよい。この場合には、キャピラリ９ａの中心線状に、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのコア１７ａ、１７ｂが配列することが望ましい。

【0069】

また、図８（ｂ）に示すように、孔８の形状を高Δ光ファイバ７ａ、７ｂおよびダミーファイバ７ｃの最密配置の外形に沿った形状としてもよい。すなわち、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂおよびダミーファイバ７ｃを最密配置した際に、それぞれのファイバ同士の間の外形凹部に対して張り出すようにキャピラリ９ｂの孔８の形状を形成してもよい。この場合には、孔８の各ファイバ外形に対応した円弧形状部分が、各ファイバの１８０°以上の範囲で覆うように形成される。

【0070】

なお、図９に示すキャピラリ９ｃのように、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのみを保持する場合においても、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの間の外形凹部に対して、孔８の内面に張り出し部を形成してもよい。すなわち、ファイバの本数によらず、各ファイバ間の外形凹部に対応したサイズの張り出し部を、孔８の内面に形成してもよい。

【0071】

キャピラリ９ｂ、９ｃによれば、各ファイバをより強固に保持することができる。また、光ファイバに等方的に応力が加わることで、高Δ光ファイバ7bおよび光ファイバ５ｂの偏波消光比の劣化を防止することができる。なお、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂおよびダミーファイバ７ｃの接触部近傍には、図６（ｂ）等に示すように、わずかに接着剤２５が残るが、硬化した接着剤２５と張り出し部の先端とが干渉しないように、張り出し形状が設定される。

【0072】

以上、本実施の形態によれば、特に、コヒーレントミキサーチップ３との接続に有効な、光ファイバ端末構造１を得ることができる。この際、高比屈折率差光学素子であるコヒーレントミキサーチップ３と光ファイバ５ａ、５ｂとが高Δ光ファイバ７ａ、７ｂを介して接続されるため、コヒーレントミキサーチップ３と光ファイバ５ａ、５ｂとを直接接続する場合と比較して、トータルの結合損失を低減することができる。

【0073】

特に、光ファイバ５ａ、５ｂと高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとの接続部において、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのコア１７ａ、１７ｂの径が、光ファイバ５ａ、５ｂのコア径に向けて徐々に拡大するため、結合損失を低減することができる。

【0074】

また、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂを接触させた状態でキャピラリ９等に固定するため、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのそれぞれのコア１７ａ、１７ｂのピッチは、概ね、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂの外径のみに依存する。このため、キャピラリ９の孔８のサイズや位置ずれなどの影響を受けることがなく、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのそれぞれのコア１７ａ、１７ｂを精度よく配置することができる。

【0075】

また、光ファイバ５ａ、５ｂと高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとの接続部が、キャピラリ９の内部に位置するため、接続部を効率よく保護することができる。また、接続部の外径がわずかに膨らんだ際にも、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂに対する孔８のサイズを大きくすることができるため、確実に孔８に挿通することができるとともに、挿通作業も容易である。

【0076】

また、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ（第１の光ファイバ、第２の光ファイバ）をダミーファイバ７ｃとともに最密配置した状態で一体化するため、確実に高Δ光ファイバ７ａ、７ｂを接触させることができる。高Δ光ファイバ７ａ、７ｂのコア１７ａ、１７ｂのピッチの精度を高めることができるため、コヒーレントミキサーチップ３との結合損失を低減することができる。

【0077】

この際、各ファイバを最密配置する方法として、希釈した接着剤２５の表面張力を利用することで、容易に確実に各ファイバ同士を最密に配置して接着することができる。

【0078】

また、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂ（第１の光ファイバ、第２の光ファイバ）を仮保持部材２３で仮保持するため、高Δ偏波保持光ファイバである高Δ光ファイバ７ｂの回転調芯が容易である。

【0079】

なお、前述した実施形態では、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂとダミーファイバ７ｃの３本のファイバを最密に配置して固定する例を示したが、これに限定されない。例えば、図１０に示すように、複数本（３本以上）の高Δ光ファイバ７ａを互いに接触させて一直線上に配列するためには、全体が正三角形状（最外周のファイバの中心を結ぶ線が正三角形）となるようにダミーファイバ７ｃを積み上げて接着してもよい。この場合でも、接着後にダミーファイバ７ｃを除去してもよい。

【0080】

また、ダミーファイバ７ｃは、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂと同一の外形であることが望ましいが、断面円形のみではなく、四角、三角など、高Δ光ファイバ７ａ、７ｂと同時に接触させることが可能であれば、他の形状であってもよい。

【0081】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0082】

１………光ファイバ端末構造
３………コヒーレントミキサーチップ
５………高比屈折率差光ファイバ
５ａ、５ｂ………光ファイバ
７ａ、７ｂ………高Δ光ファイバ
７ｃ………ダミーファイバ
８………孔
９、９ａ、９ｂ、９ｃ………キャピラリ
１０………光素子接続構造
１１ａ………シグナルポート
１１ｂ………局所発振光ポート
１３………導波路
１５………応力付与部
１５ａ、１５ｂ………クラッド
１７ａ、１７ｂ………コア
１９………接続領域
２１………モードフィールド径変換部
２３………仮保持部材
２５………接着剤
２７………研磨面
１００………光素子接続構造
１０１………光ファイバ端末構造
１０３………コヒーレントミキサーチップ
１０５ａ、１０５ｂ………光ファイバ
１０８ａ、１０８ｂ………孔
１０９………キャピラリ
１１１ａ………シグナルポート
１１１ｂ………局所発振光ポート
１１７ａ、１１７ｂ………コア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】