JP2002023004A - Optical coupling structure - Google Patents

Optical coupling structure

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JP2002023004A
JP2002023004A JP2000211441A JP2000211441A JP2002023004A JP 2002023004 A JP2002023004 A JP 2002023004A JP 2000211441 A JP2000211441 A JP 2000211441A JP 2000211441 A JP2000211441 A JP 2000211441A JP 2002023004 A JP2002023004 A JP 2002023004A
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JP
Japan
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optical
optical waveguide
optical fiber
total reflection
coupling structure
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Application number
JP2000211441A
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Japanese (ja)
Inventor
Mariko Nakaso
麻理子 中曾
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical coupling structure that facilitates optical coupling between an optical fiber and a waveguide through a little adjustment of the optical axis and that also improves mechanical strength of the joint part. SOLUTION: The base plate 20 of the optical waveguide is formed with a first total reflection surface 24 on the end at an inclination of 45 deg. to the optical axis direction of the waveguide 21. The optical fiber 10 is formed with a second total reflection surface 12 at an inclination of 45 deg. similarly to its optical axis direction. The optical fiber 10 is arranged along the upper face of the base plate 20 of the waveguide and fixed so that the center position of the second total reflection surface 12 comes immediately above that of the first total reflection surface 24 of the waveguide 21. The light waves L1 made incident to the optical fiber 10, after totally reflected on the second total reflection surface, enter the first total reflection surface 24 of the waveguide 21. Then, the light waves L1 are totally reflected on the first total reflection surface 24 and propagated to the waveguide 21. Thus, the optical fiber 10 and the waveguide 21 are optically coupled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光結合構造に関
し、より特定的には、光ファイバと光導波路との間を光
結合するための構造に関する。
The present invention relates to an optical coupling structure, and more particularly, to a structure for optically coupling an optical fiber and an optical waveguide.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光通信システムを構成するには、
発光素子、受光素子、光スイッチ、光分岐結合器、光合
波分波器等の各種光素子が必要であり、これら光素子を
光学的に結合する必要がある。初期の光通信システム
は、これら光素子にレンズ、プリズム等の光学部品を組
み合わせて構成されていた。しかし、レンズ、プリズム
等の光学部品を実装した光通信システムは、大型であ
り、コストが高く、さらに、光通信システムに要求され
る機械的安定性を確保することが困難であった。そこ
で、基板上に配置された複数の光素子を、同じく基板上
に設けられた光導波路によって光学的に結合させること
が考えられた。この光導波路は、屈折率の大きい物質か
ら成り、その内部を光が伝搬する。また、光導波路は、
一部を分岐させることによって光分岐結合器を構成した
り、厚さを変化させることによってレンズ等を構成する
等、各種光学素子と同等の機能を作り込むこともでき
る。従って、光導波路は、多機能化の可能性を有し、光
回路の小型化、低コスト化、高性能化に対応できる光部
品である。一方、光通信の伝送路としては、通常、光フ
ァイバが使用されるため、光ファイバと光導波路とを、
光学的に結合する必要がある。光ファイバと光導波路と
を光学的に結合する方法としては、高効率化が図れるこ
と、構造が簡単なこと等から、従来は、端面結合法が実
用上最も有効と考えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, to configure an optical communication system,
Various optical elements such as a light emitting element, a light receiving element, an optical switch, an optical splitter / coupler, and an optical multiplexer / demultiplexer are required, and these optical elements need to be optically coupled. Early optical communication systems were configured by combining these optical elements with optical components such as lenses and prisms. However, an optical communication system in which optical components such as a lens and a prism are mounted is large in size, expensive, and it is difficult to secure mechanical stability required for the optical communication system. Therefore, it has been considered that a plurality of optical elements disposed on a substrate are optically coupled by an optical waveguide also provided on the substrate. This optical waveguide is made of a substance having a large refractive index, and light propagates through the inside. The optical waveguide is
Functions equivalent to various optical elements, such as forming an optical branching coupler by branching a part, or forming a lens or the like by changing the thickness, can be provided. Therefore, the optical waveguide is an optical component that has a possibility of multifunctionality and can cope with miniaturization, cost reduction and high performance of an optical circuit. On the other hand, as an optical communication transmission line, an optical fiber is usually used, so that the optical fiber and the optical waveguide are
It needs to be optically coupled. As a method of optically coupling an optical fiber and an optical waveguide, the end face coupling method is conventionally considered to be the most effective in practical use because of high efficiency and a simple structure.

【0003】図13は、従来の端面結合法により接続さ
れた、光ファイバと光導波路との、光結合構造の一例を
示す図である。なお、図13(a)は、上面からの図を
示し、図13(b)は、図13(a)に示す断面e−
e’をf方向から見た断面図を示している。上記端面結
合法による光結合構造は、ファイバーサポート60上に
取り付けられた光ファイバ100と、光導波路基板20
0とを備えている。光ファイバ100は、その中心部に
配置されたコア101と、コア101を取り囲むクラッ
ド103とを備えている。光導波路基板200は、その
上部に設けられた断面矩形状の光導波路201と、光導
波路201を取り囲むクラッド層202とを備えてい
る。光ファイバ100のコア101の端面は、光導波路
201の端面に直接突き合わせるように接続される。光
ファイバ100は、光導波路基板200に適当な接着剤
(図示せず)で固定される。コア101および光導波路
201の各端面は、導波光進行方向に対して垂直な状態
になっている。光導波路201とコア101とは直接的
な当接関係にあるので、コア101の導波光は、直接、
光導波路201に入射する。なお、結合効率をさらに高
めるために、光ファイバ100と光導波路201との間
に結合レンズを設け、コア101の出射光を光導波路2
01に効率的に入射させる、光学的な結合法が用いられ
る場合もある。
FIG. 13 is a diagram showing an example of an optical coupling structure between an optical fiber and an optical waveguide connected by a conventional end face coupling method. 13A shows a view from above, and FIG. 13B shows a cross section e-
FIG. 4 shows a cross-sectional view of e ′ as viewed from a direction f. The optical coupling structure by the end face coupling method includes an optical fiber 100 mounted on a fiber support 60 and an optical waveguide substrate 20.
0. The optical fiber 100 includes a core 101 disposed at the center thereof and a clad 103 surrounding the core 101. The optical waveguide substrate 200 includes an optical waveguide 201 having a rectangular cross section provided thereon and a cladding layer 202 surrounding the optical waveguide 201. The end face of the core 101 of the optical fiber 100 is connected to directly face the end face of the optical waveguide 201. The optical fiber 100 is fixed to the optical waveguide substrate 200 with a suitable adhesive (not shown). Each end face of the core 101 and the optical waveguide 201 is in a state perpendicular to the traveling direction of the guided light. Since the optical waveguide 201 and the core 101 are in direct contact with each other, the guided light of the core 101 is directly
The light enters the optical waveguide 201. In order to further increase the coupling efficiency, a coupling lens is provided between the optical fiber 100 and the optical waveguide 201 so that the light emitted from the core 101 is transmitted to the optical waveguide 2.
In some cases, an optical coupling method is used in which the light is efficiently incident on the light emitting device 01.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の端面接合法で
は、図13に示すように、光導波路201の端面と光フ
ァイバ100のコア101とを直接接合する。そのた
め、光導波路201を基準に考えた場合、図13に示
す、X軸(水平)方向、Y軸(垂直)方向、θx(X軸
回転)方向、およびθy(Y軸回転)方向の計4方向に
ついて、光ファイバ100を光軸調整する必要がある
(以下、光軸調整の方向は、光導波路を基準に、光ファ
イバを光軸調整する方向で記載する)。また、コア10
1のサイズは、μmオーダーであるため、光導波路20
1と光ファイバ100との正確な接合作業は困難であ
り、作業効率が悪く、大量生産にも向かない。また、光
ファイバ100は、光導波路基板200に適当な接着剤
(図示せず)で固定される。しかし、光ファイバ100
の接着面積が小さいために、光ファイバ100の接着強
度は小さく、光ファイバ100と光導波路基板200と
の光結合部は、機械的安定性が不足する場合があった。
In the above-mentioned end face joining method, as shown in FIG. 13, the end face of the optical waveguide 201 and the core 101 of the optical fiber 100 are directly joined. Therefore, when considering the optical waveguide 201 as a reference, a total of four directions of the X-axis (horizontal) direction, the Y-axis (vertical) direction, the θx (X-axis rotation) direction, and the θy (Y-axis rotation) direction shown in FIG. It is necessary to adjust the optical axis of the optical fiber 100 with respect to the direction (hereinafter, the direction of the optical axis adjustment is described as the direction of adjusting the optical axis of the optical fiber with reference to the optical waveguide). The core 10
1 is on the order of μm, the optical waveguide 20
It is difficult to perform an accurate joining operation between the optical fiber 100 and the optical fiber 100, the operation efficiency is low, and it is not suitable for mass production. The optical fiber 100 is fixed to the optical waveguide substrate 200 with an appropriate adhesive (not shown). However, the optical fiber 100
Since the bonding area of the optical fiber 100 is small, the bonding strength of the optical fiber 100 is low, and the optical coupling portion between the optical fiber 100 and the optical waveguide substrate 200 may have insufficient mechanical stability.

【0005】一方、例えば、特許2946434号公報
には、他の接続方法が開示されている。図14は、特許
2946434号公報で開示された、光導波路と光ファ
イバとの光結合構造の一例を示す側断面図である。図1
4において、上記光結合構造は、光ファイバ100aお
よび100bと、光導波路基板300とを備えている。
光ファイバ100aおよび100bは、それぞれ、中心
部に配置されたコア101aおよび101bと、コア1
01aおよび101bを取り囲むクラッド103aおよ
び103bとを備えている。光導波路基板300は、そ
の上部に設けられた断面矩形状の光導波路301と、光
導波路301の下部に設けられたクラッド層302およ
びバッファ層303とを備えている。なお、光導波路3
01の上部は、外部に露出している。光ファイバ100
aおよび100bの端面は、斜めにカットされ、該カッ
トされたコア101aおよび101bの端面は、光導波
路301の上面に接続される。光ファイバ100aおよ
び100bは、光導波路基板300に適当な接着剤(図
示せず)で固定される。この方法によれば、図14に示
す、X軸(水平)方向、θx(X軸回転)方向、θy
(Y軸回転)方向、およびθz(Z軸回転)方向の計4
方向について、光ファイバ100aおよび100bの光
軸調整が必要となる。しかし、上記光結合構造では、光
ファイバ100aおよび100bの端面の表面積が大き
くなるので、前述の端面結合法と比較すると、θx方向
については、光ファイバ100aおよび100bの光軸
調整が緩和される。また、光ファイバ100aおよび1
00bと光導波路基板300との接着面積が増大するの
で、光ファイバ100aおよび100bと光導波路基板
300との接着強度は向上する。
On the other hand, for example, Japanese Patent No. 2946434 discloses another connection method. FIG. 14 is a side sectional view showing an example of an optical coupling structure between an optical waveguide and an optical fiber disclosed in Japanese Patent No. 2946434. Figure 1
In 4, the optical coupling structure includes optical fibers 100a and 100b and an optical waveguide substrate 300.
The optical fibers 100a and 100b are respectively composed of cores 101a and 101b arranged at the center and cores 1a and 1b.
01a and 101b. The optical waveguide substrate 300 includes an optical waveguide 301 having a rectangular cross section provided thereon, and a cladding layer 302 and a buffer layer 303 provided below the optical waveguide 301. The optical waveguide 3
01 is exposed to the outside. Optical fiber 100
The end faces of the cores 101a and 101b are cut obliquely, and the cut end faces of the cores 101a and 101b are connected to the upper surface of the optical waveguide 301. The optical fibers 100a and 100b are fixed to the optical waveguide substrate 300 with a suitable adhesive (not shown). According to this method, the X-axis (horizontal) direction, the θx (X-axis rotation) direction, the θy
(Y-axis rotation) direction and θz (Z-axis rotation) direction
As for the direction, the optical axes of the optical fibers 100a and 100b need to be adjusted. However, in the above optical coupling structure, the surface area of the end faces of the optical fibers 100a and 100b is large, so that the adjustment of the optical axes of the optical fibers 100a and 100b in the θx direction is eased as compared with the above-mentioned end face coupling method. Also, the optical fibers 100a and 1
Since the bonding area between the optical fiber 100a and the optical waveguide substrate 300 is increased, the bonding strength between the optical fibers 100a and 100b and the optical waveguide substrate 300 is improved.

【0006】しかしながら、この従来例では、光ファイ
バ100aおよび100bは、光導波路301上に接続
されるため、光ファイバ100aおよび100bを、そ
れぞれ支えるための支持部品を、光導波路301上に取
り付けなければならない。また、上記支持部品は、光フ
ァイバ100aおよび100bに対して、それぞれの取
り付け角度に合わせた光ファイバ取り付け面が必要であ
り、複雑な形状となる。従って、上記支持部品の取り付
けおよび作製は困難であった。また、上記部品を取り付
けない場合は、光ファイバ100aおよび100bに
は、重力等が常に作用するため、機械的負荷がかかりや
すく、光結合部は、不安定な構造となっていた。また、
光導波路301から光ファイバ100aおよび100b
へ伝搬する光波は、分岐構造であることから、光導波路
301に導波する光波の一部がしみ出す程度であり、光
ファイバ100aおよび100bと光導波路301との
光結合効率は良くなかった。また、光ファイバ100a
および100bの端面カットの角度は、伝搬する波長に
よって一義的に決まり、光ファイバ100aおよび10
0bは、複数の波長を光結合させることができなかっ
た。さらに、光ファイバ100aおよび100bと光導
波路301との光接合部では、光ファイバ端面の位置、
角度等が正確に設定されない場合、モード不整合が発生
することがある。また、光導波路301の上部は、外部
に露出しているため、光導波路301内を伝搬する光波
には、光強度分布や光導波モード分布の不均衡が発生し
ていた。従って、外部に露出した光導波路301は、上
記光結合部のモード不整合を助長する原因となってい
た。
However, in this conventional example, since the optical fibers 100a and 100b are connected on the optical waveguide 301, supporting components for supporting the optical fibers 100a and 100b, respectively, must be mounted on the optical waveguide 301. No. Further, the support component needs an optical fiber mounting surface corresponding to the mounting angle of each of the optical fibers 100a and 100b, and has a complicated shape. Therefore, it was difficult to attach and manufacture the above-mentioned supporting parts. In addition, when the above components are not attached, gravity and the like always act on the optical fibers 100a and 100b, so that a mechanical load is likely to be applied, and the optical coupling portion has an unstable structure. Also,
From the optical waveguide 301 to the optical fibers 100a and 100b
Since the light wave propagating to the optical waveguide 301 has a branching structure, only a part of the light wave guided to the optical waveguide 301 oozes out, and the optical coupling efficiency between the optical fibers 100a and 100b and the optical waveguide 301 is not good. Also, the optical fiber 100a
The angles of the end cuts of the optical fibers 100a and 100b are uniquely determined by the propagating wavelength.
No. 0b could not optically couple a plurality of wavelengths. Further, at the optical junction between the optical fibers 100a and 100b and the optical waveguide 301, the position of the end face of the optical fiber,
If the angle or the like is not set accurately, mode mismatch may occur. Further, since the upper part of the optical waveguide 301 is exposed to the outside, the light wave propagating in the optical waveguide 301 has an imbalance in light intensity distribution and optical waveguide mode distribution. Therefore, the optical waveguide 301 exposed to the outside is a cause of promoting the mode mismatch of the optical coupling portion.

【0007】それ故に、本発明の目的は、光ファイバと
光導波路とを少ない光軸調整で簡易に光結合することが
でき、光結合損失も少なく、また、光ファイバと光導波
路基板との接続部の機械的強度も向上する光結合構造を
提供することである。
Therefore, it is an object of the present invention to easily and optically couple an optical fiber and an optical waveguide with a small optical axis adjustment, to reduce optical coupling loss, and to connect an optical fiber to an optical waveguide substrate. It is an object of the present invention to provide an optical coupling structure that also improves the mechanical strength of the part.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記目
的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特
徴を有している。第1の発明は、2種類の異なる光伝搬
媒体同士を光結合させるための構造であって、端部に傾
斜面を有する光導波路基板と、光導波路基板の上面付近
に形成され、かつその端部に傾斜面と同一平面上に第1
の全反射面を有する光導波路と、光導波路基板上に配置
され、かつその端部に第2の全反射面を有する光ファイ
バとを備え、光導波路と光ファイバとの相互の位置関係
は、光導波路内を伝搬して第1の全反射面で全反射され
た光波の少なくとも一部が第2の全反射面と交差し、か
つ、光ファイバ内を伝搬して第2の全反射面で全反射さ
れた光波の少なくとも一部が第1の全反射面と交差する
ような位置関係に調整されていることを特徴とする。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention In order to achieve the above object, the present invention has the following features. A first invention is a structure for optically coupling two different types of light propagation media to each other, comprising: an optical waveguide substrate having an inclined surface at an end; First on the same plane as the inclined surface
An optical waveguide having a total reflection surface, and an optical fiber disposed on the optical waveguide substrate and having a second total reflection surface at an end thereof, the mutual positional relationship between the optical waveguide and the optical fiber, At least a portion of the light wave propagating in the optical waveguide and totally reflected by the first total reflection surface intersects the second total reflection surface, and propagates in the optical fiber to be reflected by the second total reflection surface. It is characterized in that the positional relationship is adjusted so that at least a part of the totally reflected light wave intersects the first total reflection surface.

【0009】第1の発明によれば、光ファイバと光導波
路との光軸調整の方向を水平方向、垂直方向、光軸方向
の3方向についてそれぞれ座標軸として考えた場合、光
ファイバが光導波路基板上に沿うように配置されるた
め、垂直軸方向および水平軸回転方向についての光ファ
イバの光軸調整は不要となる。また、第2の全反射面の
中心を軸として、垂直軸回転方向に光ファイバを回転さ
せても、光ファイバを光導波路との光結合状態は変化し
ないため、垂直軸回転方向の光軸調整は不要となる。そ
の結果、従来の端面接続法による光結合構造で必要であ
った、計4方向についての光ファイバの光軸調整は、水
平軸方向、光軸方向、光軸回転方向の計3方向の光軸調
整ですむ。従って、光導波路と光ファイバとの光軸調整
作業の効率が良くなる。また、光ファイバは、光導波路
基板の上面に沿うように配置されるため、光結合部の機
械的安定度が向上する。しかも、全ての波長の光波を反
射することができる全反射特性を利用しているため、伝
搬する光波の波長により、第1の全反射面および第2の
全反射面の傾斜角度を考慮する必要がない。また、光結
合部は、光導波モードの不整合も発生しない。
According to the first aspect, when the directions of adjusting the optical axis of the optical fiber and the optical waveguide are considered as coordinate axes in three directions, that is, the horizontal direction, the vertical direction, and the optical axis direction, the optical fiber becomes an optical waveguide substrate. Since they are arranged along the upper side, it is not necessary to adjust the optical axis of the optical fiber in the vertical axis direction and the horizontal axis rotation direction. Further, even if the optical fiber is rotated in the vertical axis rotation direction about the center of the second total reflection surface as an axis, the optical coupling state of the optical fiber with the optical waveguide does not change. Becomes unnecessary. As a result, the optical axis adjustment of the optical fiber in a total of four directions, which was required in the optical coupling structure by the conventional end face connection method, is performed in three directions of the horizontal axis, the optical axis, and the optical axis rotation. Adjustment is enough. Therefore, the efficiency of the operation of adjusting the optical axis between the optical waveguide and the optical fiber is improved. In addition, since the optical fiber is arranged along the upper surface of the optical waveguide substrate, the mechanical stability of the optical coupling part is improved. Moreover, since the total reflection characteristic capable of reflecting light waves of all wavelengths is used, it is necessary to consider the inclination angles of the first total reflection surface and the second total reflection surface according to the wavelength of the propagating light wave. There is no. In addition, the optical coupling portion does not cause the optical waveguide mode mismatch.

【0010】第2の発明は、第1の発明に従属する発明
であって、光導波路は、クラッド層に取り囲まれている
ことを特徴とする。
A second invention is an invention according to the first invention, wherein the optical waveguide is surrounded by a cladding layer.

【0011】第2の発明によれば、光導波路が周囲をク
ラッド層で取り囲まれているため、光波は、光強度分布
や光導波モード分布の不均衡を発生することなく、光導
波路を伝搬することができる。
According to the second aspect, since the optical waveguide is surrounded by the cladding layer, the light wave propagates through the optical waveguide without generating an imbalance in the light intensity distribution and the optical waveguide mode distribution. be able to.

【0012】第3の発明は、第1の発明に従属する発明
であって、光導波路の光軸方向に対する第1の全反射面
の角度αと、光ファイバの光軸方向に対する第2の全反
射面の角度βとは、関係式α+β≒90°で設定される
ことを特徴とする。
A third invention is an invention according to the first invention, wherein the angle α of the first total reflection surface with respect to the optical axis direction of the optical waveguide and the second total angle with respect to the optical axis direction of the optical fiber. The angle β of the reflecting surface is set by a relational expression α + β ≒ 90 °.

【0013】第3の発明によれば、光ファイバから光導
波路に伝搬される光波が、光導波路の光軸方向に対して
ほぼ平行に入射されるため、光ファイバと光導波路とは
効率よく光結合できる。また、光導波路から光ファイバ
に伝搬される光波も、光ファイバの光軸方向に対してほ
ぼ平行に入射されるため、光ファイバと光導波路とを効
率よく光結合できる。
According to the third aspect, the light wave propagated from the optical fiber to the optical waveguide is incident substantially parallel to the optical axis direction of the optical waveguide. Can be combined. Further, since the light wave propagated from the optical waveguide to the optical fiber is also incident substantially parallel to the optical axis direction of the optical fiber, the optical fiber and the optical waveguide can be efficiently optically coupled.

【0014】第4の発明は、第3の発明に従属する発明
であって、第1の全反射面の角度αは45°で設定さ
れ、第2の全反射面の角度βは45°で設定されること
を特徴とする。
A fourth invention is an invention according to the third invention, wherein the angle α of the first total reflection surface is set at 45 ° and the angle β of the second total reflection surface is 45 °. It is characterized by being set.

【0015】第4の発明によれば、光波が、光ファイバ
のクラッドと光導波路基板のクラッド層とを垂直に通過
するため、各層での反射による損失を低減できる。ま
た、第1の全反射面と第2の全反射面との距離も最短と
なるため、第1の全反射面と第2の全反射面との間で
の、光波の広がりによる損失を最小限にできる。従っ
て、光ファイバと光導波路とを、最大限に高効率で光結
合できる。
According to the fourth aspect, the light wave passes through the cladding of the optical fiber and the cladding layer of the optical waveguide substrate perpendicularly, so that the loss due to reflection at each layer can be reduced. Further, since the distance between the first total reflection surface and the second total reflection surface is shortest, the loss due to the spread of the light wave between the first total reflection surface and the second total reflection surface is minimized. Can be limited. Therefore, the optical fiber and the optical waveguide can be optically coupled with the highest efficiency.

【0016】第5の発明は、第1の発明に従属する発明
であって、光ファイバは、光導波路基板上に接着剤で固
定されることを特徴とする。
A fifth invention is the invention according to the first invention, wherein the optical fiber is fixed on the optical waveguide substrate with an adhesive.

【0017】第5の発明によれば、光ファイバは、光導
波路基板の上面に沿うように配置され、しかも接着剤で
固定される。従って、光ファイバと光導波路基板との機
械的強度が向上する。
According to the fifth aspect, the optical fiber is arranged along the upper surface of the optical waveguide substrate, and is fixed with an adhesive. Therefore, the mechanical strength between the optical fiber and the optical waveguide substrate is improved.

【0018】第6の発明は、第5の発明に従属する発明
であって、接着剤は、クラッド層と同じ屈折率を有し、
光ファイバと光導波路との間を伝搬する光波が通過する
空間は、接着剤で埋められることを特徴とする。
A sixth invention is an invention according to the fifth invention, wherein the adhesive has the same refractive index as the cladding layer,
A space through which a light wave propagating between the optical fiber and the optical waveguide passes is filled with an adhesive.

【0019】第6の発明によれば、光ファイバから光導
波路に入射される光波、あるいは光導波路から光ファイ
バに入射される光波が通過する空間が、クラッド層と同
じの屈折率を有する接着剤で埋められる。そのため、上
記光波は、同一屈折率物質中を伝搬することになり、外
部への出射による損失を受けることがない。従って、光
ファイバと光導波路との光結合効率が向上する。
According to the sixth aspect of the present invention, the space through which the light wave entering the optical waveguide from the optical fiber or the light wave entering the optical fiber from the optical waveguide passes has the same refractive index as the cladding layer. Filled with. Therefore, the light wave propagates through the same refractive index material, and does not suffer loss due to emission to the outside. Therefore, the optical coupling efficiency between the optical fiber and the optical waveguide is improved.

【0020】第7の発明は、第1の発明に従属する発明
であって、光導波路基板上には、条溝が形成され、光フ
ァイバは、条溝に沿って配置されることを特徴とする。
A seventh invention is an invention according to the first invention, wherein a groove is formed on the optical waveguide substrate, and the optical fiber is arranged along the groove. I do.

【0021】第7の発明によれば、光ファイバは、光導
波路基板上に予め形成された条溝に沿って配置される。
そのため、第1の発明で必要であった計3方向について
の光ファイバの光軸調整は、水平軸方向の光軸調整が不
要となるため、計2方向の光軸調整ですむ。従って、第
1の発明よりも、光ファイバと光導波路との光軸調整作
業の効率がさらに良くなる。
According to the seventh aspect, the optical fiber is disposed along the groove formed on the optical waveguide substrate in advance.
Therefore, the optical axis adjustment of the optical fiber in a total of three directions, which is required in the first invention, does not require the optical axis adjustment in the horizontal axis direction. Therefore, the efficiency of the operation of adjusting the optical axis of the optical fiber and the optical waveguide is further improved as compared with the first aspect.

【0022】第8の発明は、第1または第7の発明に従
属する発明であって、光ファイバには、光導波路と光フ
ァイバとの位置関係を定置させるためのアライメント面
が形成されることを特徴とする。
An eighth invention is the invention according to the first or seventh invention, wherein the optical fiber is provided with an alignment surface for fixing a positional relationship between the optical waveguide and the optical fiber. It is characterized by.

【0023】第8の発明によれば、光ファイバは、光フ
ァイバのアライメント面と光導波路基板の端部とを同一
平面上に一致させる治具で位置合わせをされた後、光導
波路基板上に配置される。そのため、第1の発明で必要
であった、計3方向についての光ファイバの光軸調整
は、光軸方向の光軸調整が不要となるため、計2方向の
光軸調整ですむ。従って、第1の発明よりも、光ファイ
バと光導波路との光軸調整作業の効率がさらに良くな
る。
According to the eighth aspect, the optical fiber is positioned on the optical waveguide substrate after being aligned by the jig for aligning the alignment surface of the optical fiber and the end of the optical waveguide substrate on the same plane. Be placed. Therefore, the optical axis adjustment of the optical fiber in a total of three directions, which is required in the first invention, does not require the adjustment of the optical axis in the optical axis direction. Therefore, the efficiency of the operation of adjusting the optical axis of the optical fiber and the optical waveguide is further improved as compared with the first aspect.

【0024】第9の発明は、第1または第7の発明に従
属する発明であって、光導波路基板には、光導波路と光
ファイバとの位置関係を定置させるためのアライメント
面が形成されることを特徴とする。
A ninth invention is an invention according to the first or seventh invention, wherein an alignment surface for fixing a positional relationship between the optical waveguide and the optical fiber is formed on the optical waveguide substrate. It is characterized by the following.

【0025】第9の発明によれば、光ファイバは、光導
波路基板のアライメント面と光ファイバの端部とを同一
平面上に一致させる治具で位置合わせをされた後、光導
波路基板上に配置される。そのため、第1の発明で必要
であった、計3方向についての光ファイバの光軸調整
は、光軸方向の光軸調整が不要となるため、計2方向の
光軸調整ですむ。従って、第1の発明よりも、光ファイ
バと光導波路との光軸調整作業の効率がさらに良くな
る。
According to the ninth aspect, the optical fiber is positioned on the optical waveguide substrate after being aligned by the jig for aligning the alignment surface of the optical waveguide substrate with the end of the optical fiber on the same plane. Be placed. Therefore, the optical axis adjustment of the optical fiber in a total of three directions, which is required in the first invention, does not require the adjustment of the optical axis in the optical axis direction. Therefore, the efficiency of the operation of adjusting the optical axis of the optical fiber and the optical waveguide is further improved as compared with the first aspect.

【0026】第10の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、光ファイバと光導波路基板との位置関係
は、光ファイバと光導波路とが光結合される光強度が、
最適な光減少量となるような位置関係に調整されること
を特徴とする。
A tenth invention is an invention according to the first invention, wherein the positional relationship between the optical fiber and the optical waveguide substrate is such that the light intensity at which the optical fiber and the optical waveguide are optically coupled is:
It is characterized in that the positional relationship is adjusted so as to provide an optimal light reduction amount.

【0027】第10の発明によれば、光ファイバと光導
波路とが光学的に結合される面積を減少させることによ
り、光ファイバと光導波路とが光結合される光強度を小
さくすることができる。すなわち、第1の全反射面と第
2の全反射面との位置関係を変化させ、光ファイバは、
最適な光強度減少量となったところで光軸調整される。
従って、光ファイバと光導波路とが最適な光強度の減少
量に光軸調整された後、光ファイバは、光導波路基板面
上に配置されることで、光減衰機能を備えた光結合構造
が実現できる。
According to the tenth aspect, by reducing the area where the optical fiber and the optical waveguide are optically coupled, the light intensity at which the optical fiber and the optical waveguide are optically coupled can be reduced. . That is, the positional relationship between the first total reflection surface and the second total reflection surface is changed,
The optical axis is adjusted when the optimum light intensity reduction amount is reached.
Therefore, after the optical axis of the optical fiber and the optical waveguide are adjusted to the optimum amount of reduction in light intensity, the optical fiber is disposed on the surface of the optical waveguide substrate, whereby an optical coupling structure having an optical attenuation function is provided. realizable.

【0028】第11の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、光ファイバを、光導波路基板に対して任意
の方向に移動させるための可動手段をさらに備えてい
る。
An eleventh invention is an invention according to the first invention, further comprising a movable means for moving the optical fiber in an arbitrary direction with respect to the optical waveguide substrate.

【0029】第11の発明によれば、光ファイバを、光
導波路に対して任意の距離だけ移動させ、光ファイバの
移動位置を制御する。そのため、光ファイバと光導波路
とが光結合される光強度の減少量を、任意に調整するこ
とができる。従って、光ファイバと光導波路とが光結合
される光強度が、最適な光強度の減少量となるように光
ファイバの位置が制御されることで、可変光減衰機能を
備えた光結合構造が実現できる。
According to the eleventh aspect, the optical fiber is moved by an arbitrary distance with respect to the optical waveguide, and the moving position of the optical fiber is controlled. Therefore, the amount of decrease in light intensity at which the optical fiber and the optical waveguide are optically coupled can be arbitrarily adjusted. Therefore, by controlling the position of the optical fiber so that the light intensity at which the optical fiber and the optical waveguide are optically coupled is the optimal amount of reduction of the light intensity, an optical coupling structure having a variable optical attenuation function is provided. realizable.

【0030】第12の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、光導波路基板には、傾斜面に半透過型反射
膜を介して、他の光導波路基板が接合されており、他の
光導波路基板には、光導波路と光結合される別の光導波
路が形成されていることを特徴とする。
A twelfth invention is an invention according to the first invention, wherein another optical waveguide substrate is bonded to the inclined surface of the optical waveguide substrate via a semi-transmissive reflection film, Another optical waveguide substrate is characterized in that another optical waveguide that is optically coupled to the optical waveguide is formed.

【0031】第13の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、光導波路基板には、傾斜面に半透過型反射
膜を介して、光ファイバが接合されることを特徴とす
る。
A thirteenth invention is an invention according to the first invention, wherein an optical fiber is bonded to the optical waveguide substrate via a semi-transmissive reflection film on an inclined surface. .

【0032】第14の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、光導波路基板には、傾斜面に半透過型反射
膜を介して、受光素子が接合されることを特徴とする。
A fourteenth invention is an invention according to the first invention, wherein a light receiving element is joined to the optical waveguide substrate via a semi-transmissive reflection film on an inclined surface. .

【0033】第12〜14の発明によれば、光導波路基
板には、傾斜面に半透過型反射膜を介し、他の光導波路
基板あるいは光ファイバあるいは受光素子が接合され
る。半透過型反射膜は、光波を直進方向と全反射方向に
分岐させるため、光分岐機能を備えた光結合構造が実現
できる。
According to the twelfth to fourteenth aspects, another optical waveguide substrate, an optical fiber, or a light receiving element is bonded to the optical waveguide substrate via the semi-transmissive reflection film on the inclined surface. Since the semi-transmissive reflective film splits the light wave in the straight traveling direction and the total reflection direction, an optical coupling structure having a light branching function can be realized.

【0034】第15の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、光導波路基板には、傾斜面に波長分離フィ
ルタを介して、他の光導波路基板が接合されており、他
の光導波路基板には、光導波路と光結合される別の光導
波路が形成されていることを特徴とする。
A fifteenth invention is an invention according to the first invention, wherein another optical waveguide substrate is bonded to the optical waveguide substrate via a wavelength separation filter on the inclined surface. Another optical waveguide optically coupled to the optical waveguide is formed on the optical waveguide substrate.

【0035】第16の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、光導波路基板には、傾斜面に波長分離フィ
ルタを介して、光ファイバが接合されることを特徴とす
る。
A sixteenth invention is a invention according to the first invention, wherein an optical fiber is bonded to the inclined surface of the optical waveguide substrate via a wavelength separation filter.

【0036】第17の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、光導波路基板には、傾斜面に波長分離フィ
ルタを介して、受光素子が接合されることを特徴とす
る。
A seventeenth invention is an invention according to the first invention, wherein a light receiving element is joined to the optical waveguide substrate via a wavelength separation filter on an inclined surface.

【0037】第15〜17の発明によれば、光導波路基
板には、傾斜面に波長分離フィルタを介し、他の光導波
路基板あるいは光ファイバあるいは受光素子が接合され
る。波長分離フィルタは、通過可能な波長の光波を直進
させ、それ以外の波長の光波を全反射させるため、光分
波機能を備えた光結合構造が実現できる。
According to the fifteenth to seventeenth aspects, another optical waveguide substrate, an optical fiber, or a light receiving element is joined to the optical waveguide substrate via the wavelength separation filter on the inclined surface. The wavelength separation filter allows light waves of wavelengths that can pass through to go straight and totally reflects light waves of other wavelengths, so that an optical coupling structure having an optical demultiplexing function can be realized.

【0038】第18の発明は、第1の発明に従属する発
明であって、傾斜面を有する光導波路基板は、所定の傾
斜角が設けられた金型を用いたプレス成形によって形成
されることを特徴とする。
An eighteenth invention is an invention according to the first invention, wherein the optical waveguide substrate having the inclined surface is formed by press molding using a mold provided with a predetermined inclination angle. It is characterized by.

【0039】第18の発明によれば、予め光導波路基板
の金型に、所定の傾斜角を有する傾斜面を設け、当該金
型に光導波路基板材料を入れプレス成形する。そのた
め、光導波路基板の傾斜面を容易に形成することができ
る。
According to the eighteenth aspect, an inclined surface having a predetermined inclination angle is provided in advance in a mold of the optical waveguide substrate, and the optical waveguide substrate material is put into the mold and press-molded. Therefore, the inclined surface of the optical waveguide substrate can be easily formed.

【0040】第19の発明は、第2の発明に従属する発
明であって、光導波路の上部のクラッド層は、ディップ
コーティング法によって形成され、光導波路基板の傾斜
面には、ディップコーティング法によって、同時に保護
膜が形成されることを特徴とする。
A nineteenth invention is an invention according to the second invention, wherein the upper clad layer of the optical waveguide is formed by dip coating, and the inclined surface of the optical waveguide substrate is formed by dip coating. And a protection film is formed at the same time.

【0041】第19の発明によれば、ディップコーティ
ング法によって、傾斜面が予め形成された光導波路基板
に、光導波路上部のクラッド層を作製する。そのため、
傾斜面にも同時にクラッド層が形成される。従って、作
業工数の増加を伴わずに光導波路基板の傾斜面に保護膜
を形成することができ、この保護膜により、第1の全反
射面への異物の付着や結露を防止することができる。
According to the nineteenth aspect, the clad layer above the optical waveguide is formed on the optical waveguide substrate having the inclined surface formed in advance by dip coating. for that reason,
A cladding layer is also formed on the inclined surface at the same time. Therefore, it is possible to form a protective film on the inclined surface of the optical waveguide substrate without increasing the number of operation steps, and by this protective film, it is possible to prevent adhesion of foreign matter and dew condensation on the first total reflection surface. .

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1〜図3
は、本発明の第1の実施形態に係る光結合構造を示す図
である。なお、図1(a)は第1の実施形態に係る光結
合構造の正面図であり、図1(b)は当該光結合構造の
側面図である。図2は、図1(a)の断面a−a’を、
b方向から見た断面図である。図3は、図1(b)の断
面i−i’を、j方向から見た断面図である。以下、図
1〜図3を参照して、第1の実施形態について説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIGS. 1 to 3
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical coupling structure according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a front view of the optical coupling structure according to the first embodiment, and FIG. 1B is a side view of the optical coupling structure. FIG. 2 shows a cross section aa ′ of FIG.
It is sectional drawing seen from the b direction. FIG. 3 is a cross-sectional view of the cross section ii ′ of FIG. Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0043】図1において、第1の実施形態に係る光結
合構造は、光ファイバ10と光導波路基板20とを備え
る。光ファイバ10は、光導波路基板20に接着剤70
で固定される。光ファイバ10は、その中心部に配置さ
れたコア11と、コア11を取り囲むクラッド13とを
備えている。図2において、光導波路基板20は、その
上部に設けられた断面矩形状の光導波路21と、光導波
路21を取り囲むクラッド層22とバッファ層23とを
備えている。光導波路基板20は、その端部が斜めにカ
ットされ、結果として第1の全反射面24を備えてい
る。この第1の全反射面24は、光導波路21の光軸方
向を基準にして角度αでカットされており、ここでは、
α=45°で設定されている。光ファイバ10は、その
端面が斜めにカットされ、結果として第2の全反射面1
2を備えている。この第2の全反射面12は、光ファイ
バ10の光軸方向を基準にして角度βでカットされてお
り、ここでは、β=45°で設定されている。
In FIG. 1, the optical coupling structure according to the first embodiment includes an optical fiber 10 and an optical waveguide substrate 20. The optical fiber 10 is bonded to the optical waveguide substrate 20 with an adhesive 70.
Fixed at. The optical fiber 10 includes a core 11 disposed at the center thereof, and a clad 13 surrounding the core 11. In FIG. 2, the optical waveguide substrate 20 includes an optical waveguide 21 having a rectangular cross section provided thereon, a cladding layer 22 surrounding the optical waveguide 21, and a buffer layer 23. The end of the optical waveguide substrate 20 is obliquely cut, and as a result, the optical waveguide substrate 20 has the first total reflection surface 24. The first total reflection surface 24 is cut at an angle α with respect to the optical axis direction of the optical waveguide 21.
α is set at 45 °. The end face of the optical fiber 10 is obliquely cut, and as a result, the second total reflection surface 1 is cut.
2 is provided. The second total reflection surface 12 is cut at an angle β with respect to the optical axis direction of the optical fiber 10, and is set at β = 45 ° here.

【0044】次に、光ファイバ10の光軸調整方法につ
いて説明する。図1において、光ファイバ10は、光導
波路基板20の上面に沿うように配置され、光導波路基
板20とは線接触状態を保っている。また、図2におい
て、光ファイバ10は、第2の全反射面12が、光導波
路基板20の上面に対して45°になるように配置さ
れ、かつ、第2の全反射面12が+Y軸方向(すなわち
光導波路基板20と反対方向)を向くように配置され
る。すなわち、光ファイバ10は、θz(Z軸回転)方
向に光軸調整される。さらに、光ファイバ10は、第2
の全反射面12の中心位置が、光導波路21の第1の全
反射面24の中心位置の直上になるように配置される。
すなわち、光ファイバ10は、第2の全反射面12の中
心位置と、光導波路21の第1の全反射面24の中心位
置とが、X軸(水平)およびZ軸(光軸)の各方向につ
いて一致するように、光軸調整される。その後、光ファ
イバ10は、光導波路基板20に、クラッド層と同じ屈
折率を有する接着剤70で固定される。接着剤70とし
ては、屈折率が調整できるアクリル系紫外線硬化樹脂や
エポキシ系紫外線硬化樹脂等が用いられる。
Next, a method of adjusting the optical axis of the optical fiber 10 will be described. In FIG. 1, the optical fiber 10 is arranged along the upper surface of the optical waveguide substrate 20 and keeps a line contact with the optical waveguide substrate 20. In FIG. 2, the optical fiber 10 is arranged such that the second total reflection surface 12 is at an angle of 45 ° with respect to the upper surface of the optical waveguide substrate 20, and the second total reflection surface 12 has a + Y axis. It is arranged so as to face the direction (that is, the direction opposite to the optical waveguide substrate 20). That is, the optical axis of the optical fiber 10 is adjusted in the θz (Z-axis rotation) direction. Further, the optical fiber 10 has a second
Are arranged so that the center position of the total reflection surface 12 is just above the center position of the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21.
That is, in the optical fiber 10, the center position of the second total reflection surface 12 and the center position of the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21 correspond to the X axis (horizontal) and the Z axis (optical axis). The optical axis is adjusted so that the directions match. Thereafter, the optical fiber 10 is fixed to the optical waveguide substrate 20 with an adhesive 70 having the same refractive index as the clad layer. An acrylic UV curable resin or an epoxy UV curable resin whose refractive index can be adjusted is used as the adhesive 70.

【0045】次に、第1の実施形態における、光波の伝
搬について説明する。図2および図3において、光ファ
イバ10に入射され、コア11を伝搬してきた光波L1
は、コア11の第2の全反射面12で全反射する。その
後、光波L1は、クラッド13と接着剤70とクラッド
層22とを通過し、光導波路21の第1の全反射面24
に入射する。次に、光波L1は、第1の全反射面24で
全反射し、光導波路21に伝搬する。このようにして、
光ファイバ10と光導波路21とは、光結合される。
Next, the propagation of the light wave in the first embodiment will be described. 2 and 3, a light wave L1 incident on the optical fiber 10 and propagating through the core 11 is shown.
Are totally reflected by the second total reflection surface 12 of the core 11. Thereafter, the light wave L1 passes through the clad 13, the adhesive 70, and the clad layer 22, and passes through the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21.
Incident on. Next, the light wave L <b> 1 is totally reflected by the first total reflection surface 24 and propagates to the optical waveguide 21. In this way,
The optical fiber 10 and the optical waveguide 21 are optically coupled.

【0046】ここで、光導波路基板20の上部には、光
ファイバ10と光導波路21との間に、クラッド層22
が設けられている。光導波路21が外部に露出している
状態と比較すると、上記クラッド層22により、光導波
路21を伝搬する光波の光強度分布や光導波モード分布
は均一となる。
Here, a cladding layer 22 is provided between the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 on the optical waveguide substrate 20.
Is provided. Compared to the state where the optical waveguide 21 is exposed to the outside, the clad layer 22 makes the light intensity distribution and the optical waveguide mode distribution of the light wave propagating through the optical waveguide 21 uniform.

【0047】なお、図3に示すように、光ファイバ10
と光導波路基板20とは線接触状態である。このため、
コア11から光導波路21までの間、上記光波L1は、
外気中を通過することになる。そこで、少なくとも上記
光波L1が通過する空間は、クラッド層と同じ屈折率を
有する接着剤70で不足なく埋められる。そのため、上
記光波L1は、同一屈折率物質中を伝搬することにな
り、外部への出射による損失を受けることがない。
Incidentally, as shown in FIG.
And the optical waveguide substrate 20 are in line contact with each other. For this reason,
Between the core 11 and the optical waveguide 21, the light wave L1 is
It will pass through the outside air. Therefore, at least the space through which the light wave L1 passes is completely filled with the adhesive 70 having the same refractive index as the clad layer. Therefore, the light wave L1 propagates through the same refractive index material, and does not suffer loss due to emission to the outside.

【0048】前述した図13に示す従来の端面結合法で
は、X軸方向、Y軸(垂直)方向、θx(X軸回転)方
向、θy(Y軸回転)方向の計4方向について、光ファ
イバの光軸調整が必要であった。しかしながら、第1の
実施形態では、光ファイバ10は、光導波路基板20の
上面に沿うように配置される。従って、図2に示す、Y
軸方向およびθx方向の光ファイバ10の光軸調整は、
一義的に定まるため不要となる。また、第2の全反射面
12の中心を回転軸とし、θy方向に光ファイバ10を
回転させても、光ファイバ10と光導波路21との光結
合状態は変化しない。従って、θy方向の光ファイバ1
0の光軸調整も不要となる。その結果、第1の実施形態
における光ファイバ10の光軸調整方向は、X軸、Z軸
およびθz方向の計3方向ですむため、光ファイバ10
と光導波路21との光軸調整作業は容易となる。
In the conventional end face coupling method shown in FIG. 13 described above, the optical fiber is used in a total of four directions of the X-axis direction, the Y-axis (vertical) direction, the θx (X-axis rotation) direction, and the θy (Y-axis rotation) direction. Optical axis adjustment was required. However, in the first embodiment, the optical fiber 10 is arranged along the upper surface of the optical waveguide substrate 20. Therefore, as shown in FIG.
The optical axis adjustment of the optical fiber 10 in the axial direction and the θx direction
It is unnecessary because it is uniquely determined. Further, even if the optical fiber 10 is rotated in the θy direction with the center of the second total reflection surface 12 as the rotation axis, the optical coupling state between the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 does not change. Therefore, the optical fiber 1 in the θy direction
The optical axis adjustment of 0 becomes unnecessary. As a result, the optical axis adjustment direction of the optical fiber 10 in the first embodiment can be in three directions of the X axis, the Z axis, and the θz direction.
The work of adjusting the optical axis between the optical waveguide and the optical waveguide 21 becomes easy.

【0049】また、光ファイバ10の側面は、光導波路
基板20に沿うように配置され、しかもその両面が接着
剤70で固定される。従って、光ファイバ10と光導波
路基板20との接続部は、安定度が増し、機械的強度が
向上する。
The side surfaces of the optical fiber 10 are arranged along the optical waveguide substrate 20, and both surfaces are fixed with an adhesive 70. Accordingly, the connection between the optical fiber 10 and the optical waveguide substrate 20 has increased stability and mechanical strength.

【0050】さらに、全ての波長の光波を反射すること
ができる全反射特性を利用しているため、伝搬する光波
の波長により、第1の全反射面24と第2の全反射面1
2との傾斜角度を考慮する必要がない。また、光波が全
反射する特性を利用しているため、光ファイバ10と光
導波路21との光結合部では、モード不一致は発生せ
ず、光結合効率も大きなものとなる。しかも、光導波路
21は、周囲をクラッド層22で取り囲まれている。従
って、光波は、光強度分布や光導波モード分布の不均衡
を発生することなく、光導波路21を伝搬することがで
きる。
Further, since the total reflection characteristic capable of reflecting light waves of all wavelengths is used, the first total reflection surface 24 and the second total reflection surface 1 are changed depending on the wavelength of the propagating light wave.
There is no need to consider the angle of inclination with 2. Further, since the characteristic of totally reflecting the light wave is used, no mode mismatch occurs at the optical coupling portion between the optical fiber 10 and the optical waveguide 21, and the optical coupling efficiency is high. Further, the optical waveguide 21 is surrounded by the cladding layer 22. Therefore, the light wave can propagate through the optical waveguide 21 without causing an imbalance in the light intensity distribution and the optical waveguide mode distribution.

【0051】ところで、光の可逆性と、スネルの法則に
よる入射角と反射角との関係で、入射角と反射角が等し
いこととを考えると、光導波路21を光波の入射側にし
ても、同一構造で本発明を適用できることは、言うまで
もない。
By the way, considering that the incident angle and the reflection angle are equal in relation to the reversibility of light and the incident angle and the reflection angle according to Snell's law, the optical waveguide 21 can be set on the light wave incident side. It goes without saying that the present invention can be applied with the same structure.

【0052】一方、上記第1の実施形態では、光ファイ
バ10を光導波路21と平行になるように配置したが、
光ファイバ10と光導波路21とは、平行でなくてもか
まわない。以下、光ファイバ10と光導波路21とが、
平行でない場合の光結合構造について説明する。
On the other hand, in the first embodiment, the optical fiber 10 is disposed so as to be parallel to the optical waveguide 21.
The optical fiber 10 and the optical waveguide 21 need not be parallel. Hereinafter, the optical fiber 10 and the optical waveguide 21
The optical coupling structure in the case of not being parallel will be described.

【0053】図4は、光ファイバ10と光導波路21と
が、角度γで光結合されている場合の光結合構造を示す
図である。なお、図4(a)は当該光結合構造の一部を
切り欠いて見た斜視図であり、図4(b)は、図4
(a)のv方向から見た当該光結合構造の上面図であ
る。なお、図4(b)では、説明を簡単にするために光
ファイバ10および光導波路21以外の部品は省略され
ている。以下、図4を参照して、当該光構造について説
明する。
FIG. 4 is a diagram showing an optical coupling structure when the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 are optically coupled at an angle γ. FIG. 4A is a perspective view of the optical coupling structure with a part thereof cut away, and FIG.
It is the top view of the said optical coupling structure seen from the v direction of (a). In FIG. 4B, components other than the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 are omitted to simplify the description. Hereinafter, the optical structure will be described with reference to FIG.

【0054】前述と同様に、光導波路21の第1の全反
射面24は、光導波路21の光軸方向を基準に角度α=
45°で傾斜している。また、光ファイバ10の第2の
全反射面12は、光ファイバ10の光軸方向を基準に角
度β=45°で傾斜している。上記第1の実施形態で
は、光ファイバ10を光導波路21と平行に配置したた
め、光ファイバ10は、光導波路21の直上に配置され
ていた。図4において、光ファイバ10は、光導波路2
1に対して角度γで配置されている。また、光ファイバ
10は、上記第1の実施形態と同様に、第2の全反射面
12の中心位置が、光導波路21の第1の全反射面24
の中心位置の直上になるように配置されている。すなわ
ち、光ファイバ10は、第2の全反射面12の中心を軸
として、上記第1の実施形態の位置から、θy方向に角
度γ回転させた状態で配置されている。それ以外は、第
1の実施形態に係る光結合構造と同様であるので、同一
部品には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省
略する。
As described above, the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21 has an angle α = α with respect to the optical axis direction of the optical waveguide 21.
Inclined at 45 °. Further, the second total reflection surface 12 of the optical fiber 10 is inclined at an angle β = 45 ° with respect to the optical axis direction of the optical fiber 10. In the first embodiment, since the optical fiber 10 is arranged parallel to the optical waveguide 21, the optical fiber 10 is arranged immediately above the optical waveguide 21. In FIG. 4, the optical fiber 10 is the optical waveguide 2
1 and at an angle γ. Also, in the optical fiber 10, similarly to the first embodiment, the center position of the second total reflection surface 12 is the same as the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21.
Are arranged directly above the center position of the. That is, the optical fiber 10 is arranged in a state where the optical fiber 10 is rotated by an angle γ in the θy direction from the position of the first embodiment with the center of the second total reflection surface 12 as an axis. The other parts are the same as those of the optical coupling structure according to the first embodiment. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0055】次に、光波の伝搬について説明する。図4
において、上記第1の実施形態と同様に光ファイバ10
に入射された光波L1は、第2の全反射面12で全反射
する。その後、光波L1は、光導波路21の第1の全反
射面24に入射する。次に、光波L1は、第1の全反射
面24で全反射し、光導波路21を伝搬する。このよう
にして、光ファイバ10と光導波路21とは、光結合さ
れる。このように、光ファイバ10と光導波路21と
は、平行でなくても本発明を適用することができる。
Next, the propagation of light waves will be described. FIG.
In the same manner as in the first embodiment,
Is totally reflected by the second total reflection surface 12. After that, the light wave L1 enters the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21. Next, the light wave L <b> 1 is totally reflected by the first total reflection surface 24 and propagates through the optical waveguide 21. Thus, the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 are optically coupled. As described above, the present invention can be applied even when the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 are not parallel.

【0056】なお、第1の実施形態に係る光結合構造で
は、第1および第2の全反射面24および12の角度α
およびβを、共に45°に設定した。そのため、光波L
1が、光ファイバ10のクラッド13と、接着剤70
と、光導波路基板20のクラッド層21とを垂直に通過
するため、各層での反射による損失を低減できる。ま
た、第1の全反射面24と第2の全反射面12との距離
も最短となる。従って、第1の全反射面24と第2の全
反射面12との間における、光波L1の広がりによる損
失を最小限にできる。したがって、角度αおよびβを4
5°にすることにより、光ファイバ10と光導波路21
との光接合は、最大限に高効率にできる。
In the optical coupling structure according to the first embodiment, the angle α of the first and second total reflection surfaces 24 and 12
And β were both set at 45 °. Therefore, the light wave L
1 is the clad 13 of the optical fiber 10 and the adhesive 70
And the cladding layer 21 of the optical waveguide substrate 20, so that the loss due to reflection at each layer can be reduced. Further, the distance between the first total reflection surface 24 and the second total reflection surface 12 is also minimized. Therefore, the loss due to the spread of the light wave L1 between the first total reflection surface 24 and the second total reflection surface 12 can be minimized. Therefore, when the angles α and β are 4
By setting the angle to 5 °, the optical fiber 10 and the optical waveguide 21
The optical junction with can be made as highly efficient as possible.

【0057】しかしながら、上記のような利点を期待し
ない場合は、第1および第2の全反射面24および12
の角度αおよびβを、45°以外の角度に設定してもか
まわない。以下には、第1および第2の全反射面24お
よび12の角度αおよびβを、45°以外の角度に設定
した場合の光結合構造について説明する。なお、図5
は、当該角度に設定した場合の光結合構造の側断面詳細
図である。部品構成については、前述した図2の実施形
態と同様であるので、同一部品には同一の参照符号を付
して、その詳細な説明を省略する。以下、図5を参照し
て、当該角度に設定した場合の光結合構造について説明
する。
However, if the above advantages are not expected, the first and second total reflection surfaces 24 and 12
May be set to an angle other than 45 °. The optical coupling structure when the angles α and β of the first and second total reflection surfaces 24 and 12 are set to an angle other than 45 ° will be described below. FIG.
FIG. 3 is a detailed side sectional view of the optical coupling structure when the angle is set. Since the component configuration is the same as that of the above-described embodiment of FIG. 2, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, with reference to FIG. 5, an optical coupling structure when the angle is set will be described.

【0058】図5において、第1の全反射面24の角度
αは、光導波路21の屈折率をn1、外気の屈折率をn
2とすると、 cosα>n2/n1 を満足する値に設定される。また、第2の全反射面12
の角度βは、コア11の屈折率をn3とすると、 cosβ>n2/n3 を満足する値に設定される。さらに、角度αおよびβの
関係を、 α+β≒90° とする。このような条件式を満足するように、角度αお
よびβは設定される。
In FIG. 5, the angle α of the first total reflection surface 24 is such that the refractive index of the optical waveguide 21 is n1, and the refractive index of the outside air is n.
Assuming that 2, cos α> n2 / n1 is set to a value that satisfies the following condition. Further, the second total reflection surface 12
Is set to a value satisfying cos β> n2 / n3, where n3 is the refractive index of the core 11. Further, the relationship between the angles α and β is α + β ≒ 90 °. The angles α and β are set so as to satisfy such a conditional expression.

【0059】次に、光ファイバ10と光導波路21との
光軸調整方法について説明する。図5において、光ファ
イバ10は、光導波路基板20の上面に沿うように配置
され、光導波路基板20とは線接触状態を保っている。
また、光ファイバ10は、第2の全反射面12が、光導
波路基板20の上面に対して角度βになるように配置さ
れ、かつ、第2の全反射面12が+Y軸方向(すなわち
光導波路基板20と反対方向)に向くように配置され
る。次に、光ファイバ10は、その第2の全反射面12
の中心位置が、光導波路21の第1の全反射面24の中
心位置の直上から距離wだけZ軸方向にずれた位置に配
置される。ここで、光ファイバ10の半径をr、光導波
路基板20の上面から光導波路21の中心までの距離を
hとすると、距離wは、 w=(r+h)/tan2α である。ただし、光ファイバ10は、距離wが正の値の
場合は−Z軸方向にずらし、距離wが負の値の場合は+
Z軸方向にずらして配置される。
Next, a method of adjusting the optical axis of the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 will be described. In FIG. 5, the optical fiber 10 is arranged along the upper surface of the optical waveguide substrate 20 and keeps a line contact with the optical waveguide substrate 20.
The optical fiber 10 is disposed such that the second total reflection surface 12 is at an angle β with respect to the upper surface of the optical waveguide substrate 20 and the second total reflection surface 12 is in the + Y axis direction (that is, (The direction opposite to the waveguide substrate 20). Next, the optical fiber 10 has its second total reflection surface 12
Is located at a position displaced in the Z-axis direction by a distance w from directly above the center position of the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21. Here, assuming that the radius of the optical fiber 10 is r and the distance from the upper surface of the optical waveguide substrate 20 to the center of the optical waveguide 21 is h, the distance w is w = (r + h) / tan2α. However, the optical fiber 10 is shifted in the -Z-axis direction when the distance w is a positive value, and + when the distance w is a negative value.
They are displaced in the Z-axis direction.

【0060】図5において、光ファイバ10に入射さ
れ、コア11を伝搬してきた光波L1は、コア11の第
2の全反射面12で全反射する。その後、光波L1は、
クラッド13とクラッド層22とを通過し、光導波路2
1の第1の全反射面24に入射する。次に、光波L1
は、第1の全反射面24で全反射し、光導波路21に伝
搬する。このようにして、光ファイバ10と光導波路2
1とは、光結合される。
In FIG. 5, a light wave L 1 that has entered the optical fiber 10 and has propagated through the core 11 is totally reflected by the second total reflection surface 12 of the core 11. After that, the light wave L1 is
After passing through the clad 13 and the clad layer 22, the optical waveguide 2
The first light enters the first total reflection surface 24. Next, the light wave L1
Are totally reflected by the first total reflection surface 24 and propagate to the optical waveguide 21. Thus, the optical fiber 10 and the optical waveguide 2
1 is optically coupled.

【0061】このように、第1および第2の全反射面2
4および12の角度αおよびβを45°以外の角度に設
定した場合でも、前述のように光ファイバ10と光導波
路21とを光軸調整することにより、本発明を適用する
ことができる。
As described above, the first and second total reflection surfaces 2
Even when the angles α and β of 4 and 12 are set to angles other than 45 °, the present invention can be applied by adjusting the optical axis of the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 as described above.

【0062】一方、第1の実施形態では、光ファイバ1
0と光導波路21との光結合を、最大限に高効率にする
ために、光ファイバ10は、第2の全反射面12の中心
位置が、光導波路21の第1の全反射面24の中心位置
の直上になるように配置された。ここで、光ファイバ1
0と光導波路21との光学的に結合される面積を減少さ
せることにより、光ファイバ10と光導波路21とが光
結合される光強度を小さくしてもよい。すなわち、第1
の全反射面24と第2の全反射面12との位置関係を、
直上位置から変化させるために、光ファイバ10を、前
述のX軸、Z軸あるいはθz方向に移動させる。そし
て、光ファイバ10は、最適な光強度減少量となったと
ころで配置される。このように、光ファイバ10と光導
波路21とが最適な光強度減少量に光軸調整された後、
光ファイバ10は、光導波路基板20に前述の方法で固
定されることで、光減衰機能を備えた光結合構造が実現
できる。
On the other hand, in the first embodiment, the optical fiber 1
In order to maximize the efficiency of optical coupling between the optical waveguide 10 and the optical waveguide 21, the optical fiber 10 is arranged such that the center position of the second total reflection surface 12 is the same as that of the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21. It was arranged just above the center position. Here, the optical fiber 1
The light intensity at which the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 are optically coupled may be reduced by reducing the area where the optical waveguide 10 and the optical waveguide 21 are optically coupled. That is, the first
The positional relationship between the total reflection surface 24 and the second total reflection surface 12 is
The optical fiber 10 is moved in the X axis, the Z axis, or the θz direction to change the position from the position immediately above. Then, the optical fiber 10 is disposed at the position where the optimum light intensity reduction amount is obtained. As described above, after the optical axis of the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 is adjusted to the optimal light intensity reduction amount,
The optical fiber 10 is fixed to the optical waveguide substrate 20 by the method described above, so that an optical coupling structure having an optical attenuation function can be realized.

【0063】さらに、光ファイバ10を、任意の距離だ
け移動できる手段(例えばモータ付きステッパや磁石、
図示せず)と制御手段(図示せず)とを備えるようにし
てもよい。すなわち、光導波路21に対して、光ファイ
バ10を、任意の距離だけ移動させ、光ファイバ10の
移動位置を制御する。これによって、光ファイバ10と
光導波路21とが光結合される光強度の減少量を、任意
に調整することができる。このように、光ファイバ10
と光導波路21とが光結合される光強度が、最適な光強
度減少量となるように、光ファイバ10の位置が制御さ
れることで、可変光減衰機能を備えた光結合構造が実現
できる。
Further, means for moving the optical fiber 10 by an arbitrary distance (for example, a stepper with a motor, a magnet,
(Not shown) and control means (not shown). That is, the optical fiber 10 is moved by an arbitrary distance with respect to the optical waveguide 21, and the moving position of the optical fiber 10 is controlled. Thus, the amount of decrease in light intensity at which the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 are optically coupled can be arbitrarily adjusted. Thus, the optical fiber 10
By controlling the position of the optical fiber 10 so that the light intensity at which the light is optically coupled to the optical waveguide 21 is the optimum light intensity reduction amount, an optical coupling structure having a variable light attenuation function can be realized. .

【0064】(第2の実施形態)図6〜図8は、本発明
の第2の実施形態に係る光結合構造を示す図である。な
お、図6(a)は第2の実施形態に係る光結合構造の正
面図であり、図6(b)は当該光結合構造の側面図であ
る。図7は、図6(a)の断面c−c’を、d方向から
見た断面図である。図8は、当該光結合構造において、
治具による位置合わせ方法を示した側面図である。以
下、図6〜図8を参照して、第2の実施形態について説
明する。
(Second Embodiment) FIGS. 6 to 8 are views showing an optical coupling structure according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6A is a front view of the optical coupling structure according to the second embodiment, and FIG. 6B is a side view of the optical coupling structure. FIG. 7 is a cross-sectional view of the cross section cc ′ of FIG. FIG. 8 shows the optical coupling structure.
It is the side view which showed the positioning method by a jig. Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0065】図6において、第2の実施形態では、光フ
ァイバ10の第2の全反射面12の先端部にアライメン
ト面14が形成されている。また、図8において、当該
光結合構造は、治具80が用いられている。それら以外
は、第1の実施形態と同様であるので、同一部品には同
一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
In FIG. 6, in the second embodiment, an alignment surface 14 is formed at the tip of the second total reflection surface 12 of the optical fiber 10. In FIG. 8, a jig 80 is used for the optical coupling structure. The other components are the same as those of the first embodiment, and therefore, the same components are denoted by the same reference characters and will not be described in detail.

【0066】次に、光ファイバ10におけるアライメン
ト面14について説明する。図7において、光ファイバ
10の第2の全反射面12の先端部分は、長さsだけカ
ットされる。これによって、光ファイバ10の先端に
は、アライメント面14が形成される。このアライメン
ト面14は、第1の全反射面24の先端部gとアライメ
ント面14とを同一平面上に一致させることで、光ファ
イバ10のZ軸方向の光軸調整を不要にするために設け
られた面である。従って、長さsは、アライメント面1
4と上記先端部gとを同一平面上に一致させたとき、光
ファイバ10がZ軸方向に光軸調整されるように設定さ
れる。ここで、光ファイバ10の半径をr、光導波路基
板20の上面から光導波路21の中心までの距離をhと
すると、長さsは、 s=|(r/sin2β)−(h/sin2α)| となる。また、角度αおよびβが共に45°の場合は、 s=|r−h| となる。ここで、r>hとすると、光ファイバ10は、
その第2の全反射面12の先端部分が、このように計算
された長さsだけ研磨等でカットされる。なお、r<h
の場合は、後述で説明する。
Next, the alignment surface 14 of the optical fiber 10 will be described. In FIG. 7, the tip of the second total reflection surface 12 of the optical fiber 10 is cut by the length s. Thus, an alignment surface 14 is formed at the tip of the optical fiber 10. The alignment surface 14 is provided to make the tip g of the first total reflection surface 24 and the alignment surface 14 coincide with each other on the same plane, thereby making it unnecessary to adjust the optical axis of the optical fiber 10 in the Z-axis direction. It is the face that was done. Therefore, the length s is equal to the alignment surface 1
The optical fiber 10 is set so that the optical axis of the optical fiber 10 is adjusted in the Z-axis direction when the tip 4 and the tip end g are aligned on the same plane. Here, assuming that the radius of the optical fiber 10 is r and the distance from the upper surface of the optical waveguide substrate 20 to the center of the optical waveguide 21 is h, the length s is: s = | (r / sin2β) − (h / sin2α) | When both the angles α and β are 45 °, s = | r−h |. Here, if r> h, the optical fiber 10
The tip of the second total reflection surface 12 is cut by polishing or the like by the length s calculated in this manner. Note that r <h
The case will be described later.

【0067】次に、光ファイバ10と光導波路基板20
との位置合わせ方法について説明する。図8において、
光ファイバ10は、光導波路基板20の上面に沿うよう
に配置される。次に、治具80の面81に、アライメン
ト面14と第1の全反射面24の先端部gとを、Z軸方
向につき合わせることにより同一平面上に一致させる。
その後、光ファイバ10は、第1の実施形態と同様にX
軸およびθzの各方向について光軸調整され、光導波路
基板20に接着剤70で固定される。
Next, the optical fiber 10 and the optical waveguide substrate 20
The method of positioning with will be described. In FIG.
The optical fiber 10 is arranged along the upper surface of the optical waveguide substrate 20. Next, the alignment surface 14 and the tip end g of the first total reflection surface 24 are made to coincide with the surface 81 of the jig 80 on the same plane by matching them in the Z-axis direction.
After that, the optical fiber 10 is connected to X as in the first embodiment.
The optical axis is adjusted in each direction of the axis and θz, and the optical axis is fixed to the optical waveguide substrate 20 with the adhesive 70.

【0068】ここで、長さsは、アライメント面14と
上記先端部gとを同一平面上に一致させたとき、光ファ
イバ10がZ軸方向に光軸調整されるように設定されて
いる。従って、アライメント面14と上記先端部gとを
同一平面上に一致させると、光ファイバ10のZ軸方向
の光軸調整は不要となる。その結果、第1の実施形態に
おいて必要であった、X軸、Z軸およびθz方向の計3
方向についての光ファイバ10の光軸調整は、X軸およ
びθz方向の計2方向となる。従って、光ファイバ10
と光導波路21との光軸調整作業は、第1の実施形態よ
りもさらに容易となる。
Here, the length s is set so that the optical axis of the optical fiber 10 is adjusted in the Z-axis direction when the alignment surface 14 and the tip end g are made to coincide on the same plane. Therefore, when the alignment surface 14 and the tip end g are aligned on the same plane, the optical axis adjustment of the optical fiber 10 in the Z-axis direction becomes unnecessary. As a result, a total of 3 in the X-axis, the Z-axis and the θz direction required in the first embodiment are obtained.
The optical axis of the optical fiber 10 in the directions is adjusted in two directions, that is, the X axis and the θz direction. Therefore, the optical fiber 10
The work of adjusting the optical axis of the optical waveguide 21 and the optical waveguide 21 is easier than in the first embodiment.

【0069】なお、前述の説明では、r>hを条件とし
て、光ファイバ10の第2の全反射面12に、アライメ
ント面14が設けられる例を示した。一方、r<hの場
合、長さsは、上記と同様の計算式で導かれるが、アラ
イメント面は、光導波路基板20側に形成される。すな
わち、光導波路基板20は、その第1の全反射面24の
先端部分が、長さsだけ光導波路21に対して垂直に研
磨やプレス成形等でカットされ、結果としてアライメン
ト面が設けられる。そして、光ファイバ10は、光導波
路基板20の上面に沿うように配置される。次に、治具
80の面81に、第2の全反射面12の先端部と、光導
波路基板20に設けられたアライメント面とを、Z軸方
向につき合わせることにより同一平面上に一致させる。
その後、光ファイバ10は、第1の実施形態と同様に、
X軸およびθzの各方向について光軸調整され、光導波
路基板20に接着剤70で固定される。このように、r
<hの場合でも、光ファイバ10のZ軸方向の光軸調整
は不要となる。
In the above description, an example is shown in which the alignment surface 14 is provided on the second total reflection surface 12 of the optical fiber 10 on condition that r> h. On the other hand, when r <h, the length s is derived by the same calculation formula as described above, but the alignment surface is formed on the optical waveguide substrate 20 side. That is, in the optical waveguide substrate 20, the tip portion of the first total reflection surface 24 is cut perpendicularly to the optical waveguide 21 by the length s by polishing or press molding, and as a result, an alignment surface is provided. The optical fiber 10 is arranged along the upper surface of the optical waveguide substrate 20. Next, the front end of the second total reflection surface 12 and the alignment surface provided on the optical waveguide substrate 20 are aligned on the same plane on the surface 81 of the jig 80 in the Z-axis direction.
Thereafter, the optical fiber 10 is, like the first embodiment,
The optical axis is adjusted in each of the X-axis and θz directions, and is fixed to the optical waveguide substrate 20 with an adhesive 70. Thus, r
Even in the case of <h, it is not necessary to adjust the optical axis of the optical fiber 10 in the Z-axis direction.

【0070】(第3の実施形態)図9および図10は、
本発明の第3の実施形態に係る光結合構造を示す図であ
る。なお、図9は、第3の実施形態に係る光結合構造の
側面図である。図10は、当該光結合構造の正面の詳細
図である。以下、図9および図10を参照して、第3の
実施形態について説明する。
(Third Embodiment) FIG. 9 and FIG.
It is a figure showing the optical coupling structure concerning a 3rd embodiment of the present invention. FIG. 9 is a side view of the optical coupling structure according to the third embodiment. FIG. 10 is a detailed front view of the optical coupling structure. Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

【0071】図9および図10において、光導波路基板
20の上部には、光ファイバ10と光導波路基板20と
が線接触する部分に、条溝25が設けられている。それ
以外は、第1の実施形態と同様であるので、同一部品に
は同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略す
る。
9 and 10, a groove 25 is provided above the optical waveguide substrate 20 at a portion where the optical fiber 10 and the optical waveguide substrate 20 are in line contact. Otherwise, the second embodiment is the same as the first embodiment, and therefore, the same components are denoted by the same reference characters and will not be described in detail.

【0072】次に、光導波路基板20に設けられた条溝
25について説明する。図9および図10において、条
溝25の深さuは、光導波路21から光導波路基板20
の上面までの距離より小さな寸法に設定される。すなわ
ち、条溝25の深さuは、条溝25と光導波路21とが
干渉しない深さに設定される。また、光導波路基板20
の上面における条溝25の位置は、光導波路21に対し
て光軸調整された光ファイバ10が、光導波路基板20
と接触すべき線上に設定される。すなわち、条溝25
は、光導波路21の直上に形成される。また、条溝25
は、予め光導波路基板20のプレス成形時に一体成形さ
れたり、エッチング等で設けられる。
Next, the groove 25 provided in the optical waveguide substrate 20 will be described. 9 and 10, the depth u of the groove 25 is different from the optical waveguide 21 to the optical waveguide substrate 20.
Is set smaller than the distance to the upper surface of the. That is, the depth u of the groove 25 is set to a depth at which the groove 25 does not interfere with the optical waveguide 21. Also, the optical waveguide substrate 20
The position of the groove 25 on the upper surface of the optical fiber 10 is adjusted by adjusting the optical axis of the optical fiber 10 with respect to the optical waveguide 21.
Is set on the line to be contacted. That is, the groove 25
Is formed immediately above the optical waveguide 21. Also, the groove 25
May be integrally formed in advance at the time of press-molding the optical waveguide substrate 20, or may be provided by etching or the like.

【0073】次に、光ファイバ10と光導波路基板20
との位置合わせ方法について説明する。図10におい
て、光ファイバ10は、条溝25にはまり込むように配
置される。このとき、光ファイバ10は、条溝25に深
さtだけはまり込んでいる。その後、第1の実施形態と
同様に、光ファイバ10は、Z軸およびθzの各方向に
ついて光軸調整され、配置される。また、光ファイバ1
0は、光導波路基板20と接着剤70で固定される。そ
の際、光ファイバ10と条溝25との間に空間がある場
合、その空間は、接着剤70で不足なく埋められる。
Next, the optical fiber 10 and the optical waveguide substrate 20
The method of positioning with will be described. In FIG. 10, the optical fiber 10 is arranged so as to fit into the groove 25. At this time, the optical fiber 10 is fitted into the groove 25 by the depth t. Thereafter, similarly to the first embodiment, the optical fiber 10 is arranged with the optical axis adjusted in each of the Z-axis and θz directions. Optical fiber 1
Numeral 0 is fixed to the optical waveguide substrate 20 with an adhesive 70. At this time, if there is a space between the optical fiber 10 and the groove 25, the space is completely filled with the adhesive 70.

【0074】ここで、条溝25は、光軸調整された光フ
ァイバ10が、光導波路基板20と接触すべき線上に、
予め設けられている。従って、光ファイバ10は、条溝
25にはまり込むように配置されると、光ファイバ10
のX軸方向の光軸調整は不要となる。その結果、第1の
実施形態で必要であった、X軸、Z軸およびθz方向の
計3方向についての光ファイバ10の光軸調整は、Z軸
およびθz方向の計2方向となる。このように、光ファ
イバ10と光導波路21との光軸調整作業は、第1の実
施形態よりもさらに容易となる。
Here, the groove 25 is formed so that the optical fiber 10 whose optical axis has been adjusted contacts the optical waveguide substrate 20.
It is provided in advance. Accordingly, when the optical fiber 10 is disposed so as to fit into the groove 25, the optical fiber 10
The optical axis adjustment in the X-axis direction becomes unnecessary. As a result, the optical axis adjustment of the optical fiber 10 in the X axis, the Z axis, and the θz direction, which is required in the first embodiment, is performed in two directions, the Z axis and the θz direction. As described above, the operation of adjusting the optical axis of the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 is easier than in the first embodiment.

【0075】また、光ファイバ10と光導波路21との
距離は、光ファイバ10が条溝25にはまり込む深さt
だけ短縮されることになり、光の広がりによる損失を低
減できるので、第1あるいは第2の実施形態に係る光結
合構造と比較すると、さらに光結合の効率がよくなる。
The distance between the optical fiber 10 and the optical waveguide 21 is determined by the depth t at which the optical fiber 10 fits into the groove 25.
And the loss due to the spread of light can be reduced, so that the efficiency of optical coupling is further improved as compared with the optical coupling structure according to the first or second embodiment.

【0076】なお、第3の実施形態では、図4に示した
ように、光ファイバ10は、光導波路21の光軸方向に
対して角度γで配置されていてもよい。この場合も、光
導波路基板20の上面における条溝25の位置を、光導
波路21に対して光軸調整された光ファイバ10が、光
導波路基板20と接触すべき線上に設定することによ
り、本発明を適用できる。
In the third embodiment, as shown in FIG. 4, the optical fiber 10 may be arranged at an angle γ with respect to the optical axis direction of the optical waveguide 21. Also in this case, the position of the groove 25 on the upper surface of the optical waveguide substrate 20 is set on a line where the optical fiber 10 whose optical axis has been adjusted with respect to the optical waveguide 21 is to come into contact with the optical waveguide substrate 20. The invention can be applied.

【0077】さらに、第2の実施形態に係る光結合構造
と、第3の実施形態に係る光結合構造とを、組み合わせ
るようにしてもよい。この2つの実施形態を組み合わせ
ることにより、光ファイバ10の光軸調整は、θx方向
のみにすることができる。まず、図10における条溝2
5の形成方法は、前述と同様であるので、ここでは説明
を省略する。次に、図7におけるアライメント面14の
形成方法について説明する。長さsは、次のように計算
される。光ファイバ10の半径をr、光導波路基板20
の上面から光導波路21の中心までの距離をh、光ファ
イバ10が条溝25にはまり込む深さをtとすると、長
さsは、r>hの場合、 s=(r/sin2β)−{(h−t)/sin2α}
−(t/tanα) となる。また、角度αおよびβが共に45°の場合、長
さsは、 s=r−h となる。光ファイバ10は、その第2の全反射面12の
先端部分が、このように計算された長さsだけ研磨等で
カットされ、その結果、アライメント面14が設けられ
る。なお、r<hの場合は、後述で説明する。
Further, the optical coupling structure according to the second embodiment and the optical coupling structure according to the third embodiment may be combined. By combining these two embodiments, the optical axis adjustment of the optical fiber 10 can be performed only in the θx direction. First, the groove 2 in FIG.
The method of forming No. 5 is the same as that described above, and the description is omitted here. Next, a method for forming the alignment surface 14 in FIG. 7 will be described. The length s is calculated as follows. Let the radius of the optical fiber 10 be r and the optical waveguide substrate 20
If the distance from the upper surface of the optical waveguide 21 to the center of the optical waveguide 21 is h and the depth at which the optical fiber 10 fits into the groove 25 is t, the length s is s = (r / sin2β) − when r> h. {(Ht) / sin2α}
− (T / tan α). When both the angles α and β are 45 °, the length s is s = r−h. In the optical fiber 10, the tip of the second total reflection surface 12 is cut by polishing or the like by the length s calculated in this way, and as a result, an alignment surface 14 is provided. Note that the case of r <h will be described later.

【0078】次に、第2の実施形態と同様に、光ファイ
バ10は、光導波路基板20と位置合わせが行われる。
すなわち、治具80の面81に、アライメント面14と
光導波路基板20の第1の全反射面24の先端部gと
を、Z軸方向につき合わせることにより同一平面上に一
致させる。同時に、光ファイバ10は、条溝25にはま
り込むように配置される。
Next, the optical fiber 10 is aligned with the optical waveguide substrate 20 as in the second embodiment.
That is, the alignment surface 14 and the tip end g of the first total reflection surface 24 of the optical waveguide substrate 20 are aligned on the same plane with the surface 81 of the jig 80 in the Z-axis direction. At the same time, the optical fiber 10 is arranged so as to fit into the groove 25.

【0079】ここで、光ファイバ10は、アライメント
面14と上記先端部gとを同一平面上に一致させると、
Z軸方向の光軸調整が不要となる。また、光ファイバ1
0は、条溝25にはまり込むように配置されると、光フ
ァイバ10のX軸方向の光軸調整は不要となる。従っ
て、光ファイバ10のX軸およびZ軸の各方向について
の光軸調整は不要となる。その結果、第1の実施形態に
おいて必要であった、X軸、Z軸およびθz方向の計3
方向についての光ファイバ10の光軸調整は、θz方向
のみの光軸調整作業となる。
Here, when the alignment surface 14 and the tip end g are aligned on the same plane,
The adjustment of the optical axis in the Z-axis direction becomes unnecessary. Optical fiber 1
When 0 is disposed so as to fit into the groove 25, the optical axis adjustment of the optical fiber 10 in the X-axis direction becomes unnecessary. Therefore, it is not necessary to adjust the optical axis of the optical fiber 10 in each of the X-axis and Z-axis directions. As a result, a total of 3 in the X-axis, the Z-axis and the θz direction required in the first embodiment are obtained.
The optical axis adjustment of the optical fiber 10 in the direction is an optical axis adjustment operation only in the θz direction.

【0080】なお、前述の説明では、r>hを条件とし
て、光ファイバ10の第2の全反射面12に、アライメ
ント面14が設けられる例を示した。一方、r<hの場
合、アライメント面は光導波路基板20側に設けられ
る。この場合の長さsは、 s=(h/sin2α)−{(r−t)/sin2β}
−(t/tanβ) となる。また、角度αおよびβが共に45°の場合は、 s=h−r となる。光導波路基板20は、第1の全反射面24の先
端部分が、長さsだけ光導波路21に対して垂直に研磨
やプレス成形等でカットされ、結果としてアライメント
面が設けられる。その後、第2の実施形態と同様に、光
ファイバ10は、光導波路基板20と位置合わせが行わ
れる。すなわち、治具80の面81に、光ファイバ10
の第2の全反射面12の先端部と、光導波路基板20に
設けられた上記アライメント面とを、Z軸方向につき合
わせることにより同一平面上に一致させる。同時に、光
ファイバ10は、条溝25にはまり込むように配置され
る。このように、r<hの場合についても、光ファイバ
10の光軸調整は、θz方向のみの光軸調整作業とな
る。
In the above description, an example is shown in which the alignment surface 14 is provided on the second total reflection surface 12 of the optical fiber 10 on the condition that r> h. On the other hand, when r <h, the alignment surface is provided on the optical waveguide substrate 20 side. The length s in this case is: s = (h / sin2α) − {(rt) / sin2β}
− (T / tanβ). When both the angles α and β are 45 °, s = hr. In the optical waveguide substrate 20, a tip portion of the first total reflection surface 24 is cut by a length s perpendicular to the optical waveguide 21 by polishing or press molding, and as a result, an alignment surface is provided. After that, the optical fiber 10 is aligned with the optical waveguide substrate 20 as in the second embodiment. That is, the optical fiber 10 is placed on the surface 81 of the jig 80.
The front end of the second total reflection surface 12 and the alignment surface provided on the optical waveguide substrate 20 are aligned on the same plane by being aligned in the Z-axis direction. At the same time, the optical fiber 10 is arranged so as to fit into the groove 25. Thus, also in the case of r <h, the optical axis adjustment of the optical fiber 10 is an optical axis adjustment operation only in the θz direction.

【0081】(第4の実施形態)図11は、本発明の第
4の実施形態に係る光結合構造を示す図である。なお、
図11は、当該光結合構造の側断面図である。以下、図
11を参照して、第4の実施形態について説明する。
(Fourth Embodiment) FIG. 11 is a view showing an optical coupling structure according to a fourth embodiment of the present invention. In addition,
FIG. 11 is a side sectional view of the optical coupling structure. Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

【0082】図11において、第4の実施形態に係る光
結合構造は、前述の第1の実施形態に係る光結合構造
に、光導波路基板30と半透過型反射膜40とを追加し
たものである。第4の実施形態において、第1の実施形
態の光結合構造と同様の部分には同一の参照符号を付し
て、その詳細な説明を省略する。
In FIG. 11, the optical coupling structure according to the fourth embodiment is obtained by adding an optical waveguide substrate 30 and a semi-transmissive reflective film 40 to the optical coupling structure according to the first embodiment. is there. In the fourth embodiment, the same parts as those in the optical coupling structure of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0083】次に、光導波路基板30と半透過型反射膜
40とについて説明する。図11において、光導波路基
板30は、第1の実施形態に係る光結合構造に備えられ
ている光導波路基板20と、同一構造を備えている。す
なわち、光導波路基板30は、その上部に設けられた断
面矩形状の光導波路31と、光導波路31を取り囲むク
ラッド層32とバッファ層33とを備えている。また、
光導波路基板30は、その端部が斜めにカットされ、結
果として第3の全反射面34を備えている。この第3の
全反射面34は、光導波路31の光軸方向を基準にして
角度αでカットされており、ここでは、α=45°で設
定されている。さらに、第1あるいは第3の全反射面2
4あるいは34には、半透過型反射膜40がスパッタリ
ング等で設けられている。この半透過型反射膜40は、
金属や誘電体の多層膜であり、光波を部分透過/反射す
る特性を有している。そして、第3の全反射面34は、
光導波路21と光導波路31とが直交するように、半透
過型反射膜40を介して、第1の全反射面24と接合さ
れる。その後、光導波路基板30は、第1の全反射面2
4との接合面の外周部に、適当な接着剤(図示せず)を
塗布することにより、光導波路基板20と相互に固定さ
れる。
Next, the optical waveguide substrate 30 and the transflective reflection film 40 will be described. In FIG. 11, the optical waveguide substrate 30 has the same structure as the optical waveguide substrate 20 provided in the optical coupling structure according to the first embodiment. That is, the optical waveguide substrate 30 includes an optical waveguide 31 having a rectangular cross section provided thereon, a clad layer 32 surrounding the optical waveguide 31, and a buffer layer 33. Also,
The end portion of the optical waveguide substrate 30 is obliquely cut, and as a result, a third total reflection surface 34 is provided. The third total reflection surface 34 is cut at an angle α with reference to the optical axis direction of the optical waveguide 31. Here, α is set to 45 °. Further, the first or third total reflection surface 2
A semi-transmissive reflective film 40 is provided on 4 or 34 by sputtering or the like. This transflective reflective film 40 is
It is a multilayer film of metal or dielectric, and has the property of partially transmitting / reflecting light waves. And the third total reflection surface 34 is
The optical waveguide 21 and the optical waveguide 31 are joined to the first total reflection surface 24 via the semi-transmissive reflection film 40 so as to be orthogonal to each other. Thereafter, the optical waveguide substrate 30 is placed on the first total reflection surface 2.
By applying an appropriate adhesive (not shown) to the outer peripheral portion of the joint surface with the optical waveguide 4, the optical waveguide substrate 20 is fixed to each other.

【0084】次に、第4の実施形態における、光波の伝
搬について説明する。図11において、光ファイバ10
に入射されコア11を伝搬してきた光波L1は、第2の
全反射面12で全反射する。その後、光波L1は、クラ
ッド13と接着剤70とクラッド層22とを通過し、光
導波路21の第1の全反射面24に入射する。次に、光
波L1は、第1の全反射面24と第3の全反射面34と
の間に設けられた、半透過型反射膜40によって分岐す
る。すなわち、光波L1は、半透過型反射膜40で全反
射し光導波路21に伝搬する光波L2と、半透過型反射
膜40を透過し光導波路31に伝搬する光波L3とに分
岐する。
Next, light wave propagation in the fourth embodiment will be described. In FIG. 11, the optical fiber 10
The lightwave L1 incident on the core 11 and propagating through the core 11 is totally reflected by the second total reflection surface 12. Thereafter, the light wave L1 passes through the clad 13, the adhesive 70, and the clad layer 22, and is incident on the first total reflection surface 24 of the optical waveguide 21. Next, the light wave L1 is branched by the semi-transmissive reflection film 40 provided between the first total reflection surface 24 and the third total reflection surface 34. That is, the light wave L1 is branched into a light wave L2 which is totally reflected by the semi-transmissive reflective film 40 and propagates to the optical waveguide 21 and a light wave L3 which is transmitted through the semi-transmissive reflective film 40 and propagates to the optical waveguide 31.

【0085】このように、第1の実施形態に係る光結合
構造で備えられていた光導波路基板20の全反射面を利
用し、光導波路基板20と同じ製造工程で作製される同
じ構造の光導波路基板30と、半透過型反射膜40とを
用いて、光分岐機能を備えた光結合構造を実現できる。
As described above, by utilizing the total reflection surface of the optical waveguide substrate 20 provided in the optical coupling structure according to the first embodiment, an optical waveguide having the same structure manufactured in the same manufacturing process as the optical waveguide substrate 20 is used. Using the waveguide substrate 30 and the transflective reflective film 40, an optical coupling structure having a light branching function can be realized.

【0086】さらに、第4の実施形態に係る光結合構造
が備えている半透過型反射膜40の代わりに、波長分離
フィルタを設置してもよい。この波長分離フィルタは、
高/低屈折率誘電体膜を積層することにより設けられ
る。ここでは、波長λ1の光波のみ通過させる波長選択
性透過膜を、波長分離フィルタとして設置する。これに
よって、前述と同様に、光ファイバ10に光波L1を入
射した場合、上記光波L3は波長λ1のみの光波とな
り、その他の波長の光波は波長分離フィルタで全反射し
光波L2に分波する。すなわち、光導波路31には、波
長λ1のみ光波L3として伝搬され、光導波路21に
は、波長λ1以外の光波L2が伝搬されることになる。
Further, a wavelength separation filter may be provided instead of the transflective reflection film 40 provided in the optical coupling structure according to the fourth embodiment. This wavelength separation filter
It is provided by laminating high / low refractive index dielectric films. Here, a wavelength-selective transmission film that allows only the light wave of wavelength λ1 to pass is provided as a wavelength separation filter. Thus, as described above, when the lightwave L1 is incident on the optical fiber 10, the lightwave L3 becomes a lightwave having only the wavelength λ1, and the lightwaves of other wavelengths are totally reflected by the wavelength separation filter and split into the lightwave L2. That is, only the wavelength λ1 is propagated as the lightwave L3 to the optical waveguide 31, and the lightwave L2 other than the wavelength λ1 is propagated to the optical waveguide 21.

【0087】このように、第1の実施形態に係る光結合
構造で備えられていた光導波路基板20の全反射面を利
用し、光導波路基板20と同じ製造工程で作製される、
同じ構造の光導波路基板30と、波長分離フィルタとを
用いて、光分波機能を備えた光結合構造を実現できる。
As described above, using the total reflection surface of the optical waveguide substrate 20 provided in the optical coupling structure according to the first embodiment, the optical waveguide substrate 20 is manufactured in the same manufacturing process.
An optical coupling structure having an optical demultiplexing function can be realized by using the optical waveguide substrate 30 having the same structure and the wavelength separation filter.

【0088】なお、前述では、波長分離フィルタとして
波長選択性透過膜を用いたが、波長選択性反射膜を用い
てもいいし、長波長透過フィルタあるいは短波長透過フ
ィルタ等を用いても、本発明を適用できることは言うま
でもない。
In the above description, a wavelength-selective transmission film is used as a wavelength separation filter. However, a wavelength-selective reflection film may be used, or a long-wavelength transmission filter or a short-wavelength transmission filter may be used. It goes without saying that the invention can be applied.

【0089】以上、第4の実施形態に係る光結合構造に
ついて説明したが、第1の全反射面24には、光導波路
基板30に代えて、光ファイバあるいは受光素子等を接
合してもよい。前述同様の接続構造で、光ファイバある
いは受光素子等を、半透過型反射膜あるいは波長分離フ
ィルタを介して、第1の全反射面24に接合することに
より、光ファイバあるいは受光素子等に光分岐あるいは
光分波する機能を備えた光結合構造を実現できる。
The optical coupling structure according to the fourth embodiment has been described above. Instead of the optical waveguide substrate 30, an optical fiber or a light receiving element may be joined to the first total reflection surface 24. . In the same connection structure as described above, by joining an optical fiber or a light receiving element to the first total reflection surface 24 via a semi-transmissive reflective film or a wavelength separation filter, the light is branched into an optical fiber or a light receiving element. Alternatively, an optical coupling structure having a function of splitting light can be realized.

【0090】(第5の実施形態)第4の実施形態では、
光ファイバ10を光波の入射側として説明した。ここで
は、光導波路21を光波の入射側にした第5の実施形態
に係る光結合構造を説明する。なお、図12は当該光結
合構造の側断面図である。以下、図12を参照して、第
5の実施形態について説明する。
(Fifth Embodiment) In the fourth embodiment,
The optical fiber 10 has been described as the light wave incident side. Here, an optical coupling structure according to a fifth embodiment in which the optical waveguide 21 is on the light wave incident side will be described. FIG. 12 is a side sectional view of the optical coupling structure. Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to FIG.

【0091】図12において、第5の実施形態に係る光
結合構造は、前述の第1の実施形態に係る光結合構造
に、光導波路基板50と半透過型反射膜40とを追加し
たものである。第4の実施形態において、第1の実施形
態の光結合構造と同様の部分には同一の参照符号を付し
て、その詳細な説明を省略する。
In FIG. 12, the optical coupling structure according to the fifth embodiment is obtained by adding an optical waveguide substrate 50 and a semi-transmissive reflection film 40 to the optical coupling structure according to the first embodiment. is there. In the fourth embodiment, the same parts as those in the optical coupling structure of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0092】次に、光導波路基板50と半透過型反射膜
40とについて説明する。図12において、光導波路基
板50は、第1の実施形態に係る光結合構造に備えられ
ている光導波路基板20と、同様の構造を備えている。
すなわち、光導波路基板50は、その上部に設けられた
断面矩形状の光導波路51と、光導波路51を取り囲む
クラッド層52とバッファ層53とを備えている。ま
た、光導波路基板50は、その端部が斜めにカットさ
れ、結果として第4の全反射面54を備えている。ただ
し、この第4の全反射面54は、光導波路51の光軸方
向を基準にして角度(180°−α)でカットされてお
り、ここでは、α=45°で設定されている。また、第
1の全反射面24あるいは第4の全反射面54には、半
透過型反射膜40がスパッタリング等で設けられてい
る。この半透過型反射膜40は、金属や誘電体の多層膜
であり、光波を部分透過/反射する特性を有している。
そして、第4の全反射面54は、光導波路21と光導波
路51とが直線的に配置されるように、半透過型反射膜
40を介して、第1の全反射面24と接合される。その
後、光導波路基板50は、第1の全反射面24との接合
面の外周部に、適当な接着剤(図示せず)を塗布するこ
とにより、光導波路基板20と相互に固定される。
Next, the optical waveguide substrate 50 and the transflective reflection film 40 will be described. In FIG. 12, the optical waveguide substrate 50 has the same structure as the optical waveguide substrate 20 provided in the optical coupling structure according to the first embodiment.
That is, the optical waveguide substrate 50 includes an optical waveguide 51 having a rectangular cross section provided thereon, a cladding layer 52 and a buffer layer 53 surrounding the optical waveguide 51. In addition, the optical waveguide substrate 50 has its end portion cut obliquely, and as a result, has the fourth total reflection surface 54. However, the fourth total reflection surface 54 is cut at an angle (180 ° −α) with respect to the optical axis direction of the optical waveguide 51, and is set at α = 45 ° here. Further, a semi-transmissive reflection film 40 is provided on the first total reflection surface 24 or the fourth total reflection surface 54 by sputtering or the like. The semi-transmissive reflective film 40 is a multilayer film of a metal or a dielectric, and has a characteristic of partially transmitting / reflecting a light wave.
Then, the fourth total reflection surface 54 is joined to the first total reflection surface 24 via the semi-transmissive reflection film 40 so that the optical waveguide 21 and the optical waveguide 51 are linearly arranged. . Thereafter, the optical waveguide substrate 50 is fixed to the optical waveguide substrate 20 by applying an appropriate adhesive (not shown) to the outer peripheral portion of the bonding surface with the first total reflection surface 24.

【0093】次に、第5の実施形態における、光波の伝
搬について説明する。図12において、光導波路21に
入射され光導波路21を伝搬してきた光波L4は、第1
の全反射面24と第4の全反射面54との間に設けられ
ている、半透過型反射膜40に入射する。次に、光波L
4は、半透過型反射膜40により分岐する。すなわち、
光波L4は、半透過型反射膜40を透過し光導波路51
に伝搬する光波L5と、半透過型反射膜40で全反射す
る光波L6に分岐する。全反射した光波L6は、クラッ
ド層22と接着剤70とクラッド13とを通過し、第2
の全反射面12に入射する。その後、光波L6は、コア
11の第2の全反射面12で全反射し、光ファイバ10
を伝搬していく。従って、光波L4は、半透過型反射膜
40によって、光導波路51に伝搬する光波L5と、光
ファイバ10に伝搬する光波L6とに分岐することにな
る。
Next, the propagation of light waves in the fifth embodiment will be described. In FIG. 12, a light wave L4 incident on the optical waveguide 21 and propagating through the optical waveguide 21 is the first light wave L4.
Is incident on the semi-transmissive reflective film 40 provided between the total reflection surface 24 and the fourth total reflection surface 54. Next, the light wave L
4 is branched by a semi-transmissive reflective film 40. That is,
The light wave L4 transmits through the semi-transmissive reflective film 40 and passes through the optical waveguide 51.
, And a light wave L6 totally reflected by the transflective reflective film 40. The totally reflected light wave L6 passes through the clad layer 22, the adhesive 70, and the clad 13, and
Incident on the total reflection surface 12. After that, the light wave L6 is totally reflected by the second total reflection surface 12 of the core 11, and the optical fiber 10
Is propagated. Therefore, the light wave L4 is split by the semi-transmissive reflective film 40 into a light wave L5 propagating in the optical waveguide 51 and a light wave L6 propagating in the optical fiber 10.

【0094】このように、第1の実施形態に係る光結合
構造で備えられていた光導波路基板20の全反射面を利
用し、光導波路基板50と、半透過型反射膜40とを用
いて、光分岐機能を備えた光結合構造を実現できる。
As described above, by utilizing the total reflection surface of the optical waveguide substrate 20 provided in the optical coupling structure according to the first embodiment, the optical waveguide substrate 50 and the transflective reflection film 40 are used. Thus, an optical coupling structure having an optical branching function can be realized.

【0095】さらに、第5の実施形態に係る光結合構造
が備えている半透過型反射膜40の代わりに、波長分離
フィルタを設置してもよい。この波長分離フィルタは、
高/低屈折率誘電体膜を積層することにより設けられ
る。ここでは、波長λ1の光波のみ通過させる波長選択
性透過膜を、波長分離フィルタとして設置する。これに
よって、前述と同様に、光導波路21に光波L4を入射
した場合、上記光波L5は波長λ1のみの光波となり、
その他の波長の光波は、波長分離フィルタで全反射し光
波L6に分波する。すなわち、光導波路51には、波長
λ1のみ光波L5が伝搬され、光ファイバ10には、波
長λ1以外の光波L6が伝搬されることになる。
Further, a wavelength separation filter may be provided instead of the transflective reflection film 40 provided in the optical coupling structure according to the fifth embodiment. This wavelength separation filter
It is provided by laminating high / low refractive index dielectric films. Here, a wavelength-selective transmission film that allows only the light wave of wavelength λ1 to pass is provided as a wavelength separation filter. Accordingly, as described above, when the lightwave L4 is incident on the optical waveguide 21, the lightwave L5 becomes a lightwave having only the wavelength λ1, and
Light waves of other wavelengths are totally reflected by the wavelength separation filter and split into light waves L6. That is, the lightwave L5 propagates only to the wavelength λ1 in the optical waveguide 51, and the lightwave L6 other than the wavelength λ1 propagates to the optical fiber 10.

【0096】このように、第1の実施形態に係る光結合
構造で備えられていた光導波路基板20の全反射面を利
用し、光導波路基板50と、波長分離フィルタとを用い
て、光分波機能を備えた光結合構造を実現できる。
As described above, by utilizing the total reflection surface of the optical waveguide substrate 20 provided in the optical coupling structure according to the first embodiment, the light splitting is performed by using the optical waveguide substrate 50 and the wavelength separation filter. An optical coupling structure having a wave function can be realized.

【0097】なお、前述では、波長分離フィルタとして
波長選択性透過膜を用いたが、波長選択性反射膜を用い
てもいいし、長波長透過フィルタあるいは短波長透過フ
ィルタ等を用いても、本発明を適用できることは言うま
でもない。
In the above description, a wavelength-selective transmission film is used as a wavelength separation filter. However, a wavelength-selective reflection film may be used, or a long-wavelength transmission filter or a short-wavelength transmission filter may be used. It goes without saying that the invention can be applied.

【0098】以上、第5の実施形態に係る光結合構造に
ついて説明したが、第1の全反射面24には、光導波路
基板50に代えて、光ファイバあるいは受光素子等を接
合してもよい。前述同様の接続構造で、光ファイバある
いは受光素子等を、半透過型反射膜あるいは波長分離フ
ィルタを介して、第1の全反射面24に接合することに
より、光ファイバあるいは受光素子等に光分岐あるいは
光分波する機能を備えた光結合構造を実現できる。
Although the optical coupling structure according to the fifth embodiment has been described above, an optical fiber or a light receiving element may be bonded to the first total reflection surface 24 instead of the optical waveguide substrate 50. . In the same connection structure as described above, by joining an optical fiber or a light receiving element to the first total reflection surface 24 via a semi-transmissive reflective film or a wavelength separation filter, the light is branched into an optical fiber or a light receiving element. Alternatively, an optical coupling structure having a function of splitting light can be realized.

【0099】次に、前述した各実施形態に係る光結合構
造の製造方法について説明する。各実施形態で用いられ
る、光ファイバや光導波路基板の全反射面は、研磨器等
により所定の角度に斜め研磨することにより形成するこ
とができる。しかし、予め側面が所定の角度を有する傾
斜面を設けた金型に、光導波路基板材料となるSiO2
系のガラスや、PMMA(ポリメチルメタクリレート)
あるいはフッ素化ポリイミド等のプラスチックを入れ
る。そして、上記金型の上部から、光導波路用の溝が造
型された別の金型でプレスすることにより、光導波路基
板には、同時に、所定の角度の全反射面と光導波路用の
溝とを形成することができる。しかも、光導波路基板の
金型に傾斜面を形成することで、光導波路基板は、プレ
ス後の金型からの剥離が容易となる。その後、上記傾斜
面を設けた金型の中で、スピンコート等により光導波路
用の溝に紫外線硬化樹脂等のコア剤を注入し、光導波路
が形成される。さらに、上部クラッドとなる層を、ディ
ップコーティングにより作製することにより、光導波路
基板には、同時に、所定の角度の全反射面を含む傾斜面
にも薄膜が形成される。この薄膜は、上部クラッド層と
同一素材の保護膜となる。この保護膜は、光導波路の全
反射面が外部に露出することを防ぎ、異物の付着や結露
を防止することができる。
Next, a method of manufacturing the optical coupling structure according to each of the above-described embodiments will be described. The total reflection surface of the optical fiber or the optical waveguide substrate used in each embodiment can be formed by obliquely polishing at a predetermined angle using a polishing machine or the like. However, a mold provided with an inclined surface whose side surface has a predetermined angle in advance is provided with SiO2 as an optical waveguide substrate material.
Glass or PMMA (polymethyl methacrylate)
Alternatively, a plastic such as fluorinated polyimide is put. Then, from the upper part of the mold, by pressing with another mold in which the groove for the optical waveguide is formed, the total reflection surface and the groove for the optical waveguide at a predetermined angle are simultaneously formed on the optical waveguide substrate. Can be formed. Moreover, by forming an inclined surface on the mold of the optical waveguide substrate, the optical waveguide substrate can be easily separated from the mold after pressing. Thereafter, a core material such as an ultraviolet curable resin is injected into the groove for the optical waveguide by spin coating or the like in a mold provided with the inclined surface to form an optical waveguide. Further, by forming the layer to be the upper clad by dip coating, a thin film is simultaneously formed on the optical waveguide substrate on the inclined surface including the total reflection surface at a predetermined angle. This thin film becomes a protective film of the same material as the upper clad layer. This protective film can prevent the total reflection surface of the optical waveguide from being exposed to the outside, and can prevent adhesion of foreign matter and dew condensation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る光結合構造を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical coupling structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の線a−a’で切断した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line a-a ′ of FIG.

【図3】図1の線i−i’で切断した断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line i-i 'of FIG.

【図4】角度γで光ファイバと光導波路とが光結合する
構造を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a structure in which an optical fiber and an optical waveguide are optically coupled at an angle γ.

【図5】光ファイバと光導波路とが光結合する構造の側
断面詳細図である。
FIG. 5 is a detailed side sectional view of a structure in which an optical fiber and an optical waveguide are optically coupled.

【図6】本発明の第2の実施形態に係る光結合構造を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an optical coupling structure according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図6の線c−c’で切断した断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line c-c 'of FIG.

【図8】本発明の第2の実施形態に係る光結合構造の、
治具による位置合わせを示す図である。
FIG. 8 shows an optical coupling structure according to a second embodiment of the present invention.
It is a figure showing alignment by a jig.

【図9】本発明の第3の実施形態に係る光結合構造の側
面図である。
FIG. 9 is a side view of an optical coupling structure according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施形態に係る光結合構造の
正面詳細図である。
FIG. 10 is a detailed front view of an optical coupling structure according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施形態に係る光結合構造を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an optical coupling structure according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施形態に係る光結合構造を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an optical coupling structure according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】従来の端面接合法の構造を示す図である。FIG. 13 is a view showing a structure of a conventional end face joining method.

【図14】特許2946434号公報で開示された光結
合構造を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an optical coupling structure disclosed in Japanese Patent No. 2946434.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…光ファイバ 11…コア 12…第2の全反射面 13…クラッド 14…アライメント面 20、30、50…光導波路基板 21、31、51…光導波路 22、32、52…クラッド層 23、33、53…バッファ層 24…第1の全反射面 25…条溝 34…第3の全反射面 40…半透過型反射膜 54…第4の全反射面 70…接着剤 80…治具 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical fiber 11 ... Core 12 ... 2nd total reflection surface 13 ... Cladding 14 ... Alignment surface 20, 30, 50 ... Optical waveguide board 21, 31, 51 ... Optical waveguide 22, 32, 52 ... Cladding layer 23, 33 53, buffer layer 24, first total reflection surface 25, groove 34, third total reflection surface 40, semi-transmissive reflection film 54, fourth total reflection surface 70, adhesive 80, jig

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2種類の異なる光伝搬媒体同士を光結合
させるための構造であって、 端部に傾斜面を有する光導波路基板と、 前記光導波路基板の上面付近に形成され、かつその端部
に前記傾斜面と同一平面上に第1の全反射面を有する光
導波路と、 前記光導波路基板上に配置され、かつその端部に第2の
全反射面を有する光ファイバとを備え、 前記光導波路と前記光ファイバとの相互の位置関係は、
前記光導波路内を伝搬して前記第1の全反射面で全反射
された光波の少なくとも一部が前記第2の全反射面と交
差し、かつ、前記光ファイバ内を伝搬して前記第2の全
反射面で全反射された光波の少なくとも一部が前記第1
の全反射面と交差するような位置関係に調整されている
ことを特徴とする、光結合構造。
1. A structure for optically coupling two types of different light propagation media to each other, comprising: an optical waveguide substrate having an inclined surface at an end; and an optical waveguide substrate formed near an upper surface of the optical waveguide substrate and having an end. An optical waveguide having a first total reflection surface on the same plane as the inclined surface, and an optical fiber disposed on the optical waveguide substrate and having a second total reflection surface at an end thereof, The mutual positional relationship between the optical waveguide and the optical fiber,
At least a part of the light wave that propagates in the optical waveguide and is totally reflected by the first total reflection surface intersects with the second total reflection surface, and propagates in the optical fiber to form the second wave. At least a part of the light wave totally reflected by the total reflection surface of the first
An optical coupling structure characterized in that the optical coupling structure is adjusted so as to intersect with the total reflection surface of the light emitting element.
【請求項2】 前記光導波路は、クラッド層に取り囲ま
れていることを特徴とする、請求項1に記載の光結合構
造。
2. The optical coupling structure according to claim 1, wherein the optical waveguide is surrounded by a cladding layer.
【請求項3】 前記光導波路の光軸方向に対する前記第
1の全反射面の角度αと、前記光ファイバの光軸方向に
対する前記第2の全反射面の角度βとは、関係式α+β
≒90°で設定されることを特徴とする、請求項1に記
載の光結合構造。
3. The relation α + β is defined as an angle α of the first total reflection surface with respect to the optical axis direction of the optical waveguide and an angle β of the second total reflection surface with respect to the optical axis direction of the optical fiber.
The optical coupling structure according to claim 1, wherein the optical coupling structure is set at ≒ 90 °.
【請求項4】 前記第1の全反射面の角度αは45°で
設定され、 前記第2の全反射面の角度βは45°で設定されること
を特徴とする、請求項3に記載の光結合構造。
4. The angle of the first total reflection surface is set at 45 °, and the angle β of the second total reflection surface is set at 45 °. Optical coupling structure.
【請求項5】 前記光ファイバは、前記光導波路基板上
に接着剤で固定されることを特徴とする、請求項1に記
載の光結合構造。
5. The optical coupling structure according to claim 1, wherein the optical fiber is fixed on the optical waveguide substrate with an adhesive.
【請求項6】 前記接着剤は、クラッド層と同じ屈折率
を有し、 前記光ファイバと前記光導波路との間を伝搬する光波が
通過する空間は、前記接着剤で埋められることを特徴と
する、請求項5に記載の光結合構造。
6. The adhesive has the same refractive index as the cladding layer, and a space through which a light wave propagating between the optical fiber and the optical waveguide passes is filled with the adhesive. The optical coupling structure according to claim 5, wherein
【請求項7】 前記光導波路基板上には、条溝が形成さ
れ、 前記光ファイバは、前記条溝に沿って配置されることを
特徴とする、請求項1に記載の光結合構造。
7. The optical coupling structure according to claim 1, wherein a groove is formed on the optical waveguide substrate, and the optical fiber is arranged along the groove.
【請求項8】 前記光ファイバには、前記光導波路と前
記光ファイバとの前記位置関係を定置させるためのアラ
イメント面が形成されることを特徴とする、請求項1ま
たは7に記載の光結合構造。
8. The optical coupling according to claim 1, wherein an alignment surface for fixing the positional relationship between the optical waveguide and the optical fiber is formed on the optical fiber. Construction.
【請求項9】 前記光導波路基板には、前記光導波路と
前記光ファイバとの前記位置関係を定置させるためのア
ライメント面が形成されることを特徴とする、請求項1
または7に記載の光結合構造。
9. The optical waveguide substrate according to claim 1, wherein an alignment surface for fixing the positional relationship between the optical waveguide and the optical fiber is formed on the optical waveguide substrate.
Or the optical coupling structure according to 7.
【請求項10】 前記光ファイバと前記光導波路基板と
の前記位置関係は、前記光ファイバと前記光導波路とが
光結合される光強度が、最適な光減少量となるような位
置関係に調整されることを特徴とする、請求項1に記載
の光結合構造。
10. The positional relationship between the optical fiber and the optical waveguide substrate is adjusted such that the light intensity at which the optical fiber and the optical waveguide are optically coupled has an optimal light reduction amount. The optical coupling structure according to claim 1, wherein:
【請求項11】 前記光ファイバを、前記光導波路基板
に対して任意の方向に移動させるための可動手段をさら
に備えている、請求項1に記載の光結合構造。
11. The optical coupling structure according to claim 1, further comprising movable means for moving said optical fiber in an arbitrary direction with respect to said optical waveguide substrate.
【請求項12】 前記光導波路基板には、前記傾斜面に
半透過型反射膜を介して、他の光導波路基板が接合され
ており、 前記他の光導波路基板には、前記光導波路と光結合され
る別の光導波路が形成されていることを特徴とする、請
求項1に記載の光結合構造。
12. The optical waveguide substrate, another optical waveguide substrate is bonded to the inclined surface via a semi-transmissive reflective film, and the other optical waveguide substrate is connected to the optical waveguide and the optical waveguide. The optical coupling structure according to claim 1, wherein another optical waveguide to be coupled is formed.
【請求項13】 前記光導波路基板には、前記傾斜面に
半透過型反射膜を介して、光ファイバが接合されること
を特徴とする、請求項1に記載の光結合構造。
13. The optical coupling structure according to claim 1, wherein an optical fiber is bonded to the optical waveguide substrate via the translucent reflective film on the inclined surface.
【請求項14】 前記光導波路基板には、前記傾斜面に
半透過型反射膜を介して、受光素子が接合されることを
特徴とする、請求項1に記載の光結合構造。
14. The optical coupling structure according to claim 1, wherein a light receiving element is joined to the optical waveguide substrate via the transflective film on the inclined surface.
【請求項15】 前記光導波路基板には、前記傾斜面に
波長分離フィルタを介して、他の光導波路基板が接合さ
れており、 前記他の光導波路基板には、前記光導波路と光結合され
る別の光導波路が形成されていることを特徴とする、請
求項1に記載の光結合構造。
15. The optical waveguide substrate, another optical waveguide substrate is bonded to the inclined surface via a wavelength separation filter, and the other optical waveguide substrate is optically coupled to the optical waveguide. The optical coupling structure according to claim 1, wherein another optical waveguide is formed.
【請求項16】 前記光導波路基板には、前記傾斜面に
波長分離フィルタを介して、光ファイバが接合されるこ
とを特徴とする、請求項1に記載の光結合構造。
16. The optical coupling structure according to claim 1, wherein an optical fiber is bonded to the optical waveguide substrate on the inclined surface via a wavelength separation filter.
【請求項17】 前記光導波路基板には、前記傾斜面に
波長分離フィルタを介して、受光素子が接合されること
を特徴とする、請求項1に記載の光結合構造。
17. The optical coupling structure according to claim 1, wherein a light receiving element is joined to the optical waveguide substrate via the wavelength separation filter on the inclined surface.
【請求項18】 前記傾斜面を有する前記光導波路基板
は、所定の傾斜角が設けられた金型を用いたプレス成形
によって形成されることを特徴とする、請求項1に記載
の光結合構造。
18. The optical coupling structure according to claim 1, wherein the optical waveguide substrate having the inclined surface is formed by press molding using a mold provided with a predetermined inclination angle. .
【請求項19】 前記光導波路の上部の前記クラッド層
は、ディップコーティング法によって形成され、 前記光導波路基板の前記傾斜面には、ディップコーティ
ング法によって同時に保護膜が形成されることを特徴と
する、請求項2に記載の光結合構造。
19. The method of claim 19, wherein the cladding layer on the optical waveguide is formed by a dip coating method, and a protection film is formed on the inclined surface of the optical waveguide substrate by a dip coating method. The optical coupling structure according to claim 2.
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