自己形成光導波路Light-Induced Self-Written Optical Waveguide

情報通信容量の増加にともない、多チャンネル接続が近年の光接続のトレンドになっています。
多チャンネル接続は、シングルチャンネル接続と比較して高精度なアライメント技術が必要となるため、作業効率の面で課題があります。Orbrayでは、この課題解決手段の1つとして自己形成光導波路の開発を行っています。

自己形成光導波路の特徴

自己形成光導波路は光硬化性樹脂にレーザー光を照射して光導波路を形成し、光部品同士を接続する技術です。アクティブアライメントを要さないため、光ファイバ（光導波路）との簡易・低損失接続に貢献します。

1. 光接続におけるアライメント負荷を軽減

光ファイバからレーザー光を照射して光導波路を形成するプロセスにより、ミスアライメントの生じたファイバ間でも低損失の接続が可能です。

2. 多チャンネルの同時接続が可能

多チャンネルを同時に接続することが可能です。高密度実装において、接続時間の短縮に期待できます。

3. 異径コアの光ファイバ（光導波路）間の接続が可能

接続したい光ファイバのコア径が異なる場合でも自己形成光導波路の接続が可能です。スポットサイズ変換器と同様の効果を発揮することができます。

自己形成光導波路の作製方法

光を伝搬させるためには、コアとクラッドの屈折率差が重要なパラメータとなっています。そのため一般的に光導波路を作製する際に異なる屈折率の2種類の材料を用意する必要がありますが、材料入替による作製時間の増加が課題となります。
そこで、Orbrayでは次のアプローチとオリジナルの材料設計によって、1つの材料でコアとクラッドの屈折率差を発生させることに成功しています。
自己形成光導波路の作製方法を、「STEP 1：コア形成」と「STEP 2：クラッド形成」に分けて説明します。

STEP 1：自己形成光導波路のコア形成

光ファイバ（光導波路）を光硬化性樹脂中に対向配置させ、その間に自己形成光導波路を作るための間隙を空けます。
その後、両側の光ファイバから樹脂を硬化させることができる波長帯域の光を照射します。照射された光に沿って樹脂が硬化して、自己形成光導波路のコアが形成されます

STEP 2：自己形成光導波路のクラッド形成

自己形成光導波路のコアを作製した後に、もう1度、光ファイバから光照射を行うことで自己形成光導波路のクラッドを作製します。
このようなコアからの漏れ光を使ったクラッド形成プロセスをとることで、クラッド形成時に発生する硬化収縮によるコアへの応力を緩和し、低挿入損失の自己形成光導波路を得ることができます。

Orbrayの自己形成光導波路作製方法

自己形成光導波路の例

さまざまな接続に対応できるように、UV硬化性樹脂と近赤外光硬化性樹脂の2種類の材料を作製しました。UV硬化性樹脂では汎用的な光ファイバ同士の自己形成光導波路接続が可能です。近赤外光硬化性樹脂では、光ファイバとシリコン光導波路の接続、光ファイバと光源の接続といった用途を想定しています。

UV硬化性樹脂を使った接続例

ファンアウトデバイスの作製（マルチコアファイバとバンドル光ファイバの接続）

近赤外光硬化性樹脂使った接続例

シングルモードファイバとシリコン光導波路の接続