[发明专利]光纤与光波导的耦合结构

说明书

本发明提供一种光纤与光波导的耦合结构，这种耦合结构在光纤通信系统中用作具有光波导电路中的光波导模件。

在光纤通信领域，为了用光波导处理光纤输出的信号，有时就需要将光纤与光波导进行光耦合的耦合结构。

例如，在传统的通过焊接使光纤与光波导耦合的耦合结构中，列有从一条光纤带伸出的多根光纤的光纤配列接头在一个表面上形成一层包含多根光波导的光波导层的波导基片分别安装在各自独立的金属件内。分别安装在金属件内的光纤配列接头的端面和波导基片的端面紧贴，使各光纤与光波导相互对准后，用例如YAG激光将两个金属件焊在一起。

然而，在上述这种耦合结构中，由于在焊接期间金属件发生形变，这使得光波导和光纤对准不良，从而致这种耦合结构的光传输损耗增大。由于金属件用作光纤配列接头和光波导层的金属外壳，因此生产成本相当高。所以就需要推出一种没有以上缺点的光纤与光波导的耦合结构。

在传统的通过使用光致固粘合剂使光纤与光波导耦合的耦合结构中，从一条光纤带伸出的多根光纤例如固定在一个玻璃的光纤配列接头的一些V形槽内。在一个表面上形成一层包含多根光波导的光波导层的波导基片安装在一个玻璃件内。在将光纤和光波导相互对准后，在需要连接的光纤配列接头的端面和玻璃件的端面之间注入光致固粘合剂。用光从外周部进行照射，使光致固粘合剂固化。为了使光致固粘合剂充分固化，如上所述，光纤配列接头是用能以高透光率透过具有能使粘合剂(例如紫外线致固树脂)固化的波长的光的玻璃材料(如石英玻璃)制造的。

在以上这种耦合结构中，光纤配列接头接到波导基片的一端或两端，也就是输入部或输出部或者输入部和输出部。

有关用光致固粘合剂粘合光纤配列接头和波导基片的光纤与光波导的耦合结构的原有技术例如在“IEEE Photonics Technolo-gy Lollers，Vol.4，No.8，PP.906-908，Aug.1992”中有详细的说明。有关用机械方法固定光纤配列接头和波导基片的光纤与光波导耦合结构的原有技术例如在“Ceramics29，No.4，PP.19-321，1994”中有详细的说明。

有关将光纤直接嵌入经加工的波导基片的光纤与光波导的耦合结构的原有技术例如在日本专利公报No.63-279206(1987年3月12日申请的法国专利No.8,703,385)、日本专利公报No.1-186905(1987年11月26日申请的法国专利No.8,716,398)以及国际专利公报No.4-507153(1990年3月1日申请的法国专利No.9,002,575)中有详细的说明。

有关通过加热焊接分别装有波导基片和光纤配列接头的两个石英玻璃外壳的光纤与光波导的耦合结构的原有技术例如在日本专利公报No.2-253206中有详细的说明。有关将光纤直接粘到波导基片的光纤与光波导的耦合结构的原有技术在例如日本专利公报No.5-173039(1993年2月9日申请的美国专利5,185,835)中有详细的说明。

然而在用光致固粘合剂连接的传统结构中构成光纤配列接头的光纤配列基片必需用能以高透光率透过具有能使粘合剂固化的波长的光的透光材料，如石英玻璃，制造。具体地说，硅基片由于加工方便通常用来作为光纤配列基片。然而，具有能使粘合固化的波长的光不能以高透光率透射到光纤配列基片的端面和波导基片的端面之间，从而在需要保证具有很高的粘合强度的端面之间的大部分区域，粘合剂仍是处于液体状态。因此，在传统的结构中，例如用石英玻璃板作为光纤配列基片。但是，这会产生另一个问题，加工困难。具体地说，为了改善对准精度，必需对配列基片进行精确研磨，形成高精度配列各光纤的配列槽。这种高精度研磨对于现有的透光材料，如石英玻璃，却很困难。因此，当用例如石英玻璃板作为配列基片时，加工配列槽的操作就非常麻烦。这样，这种耦合结构的制造周期就比较长，以高的位置精度排列光纤十分困难。