JP2003255166A - 立体光導波路、その製造方法、光モジュール、および光伝送システム - Google Patents
立体光導波路、その製造方法、光モジュール、および光伝送システムInfo
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Abstract
トであった。 【解決手段】 導波路2および反射面13を有する導波
路基板1を少なくとも含む、複数のレンズ基板3、1
0、アイソレータ基板8、波長多重フィルタ76などの
平板型光基板が積層されて構成された立体光導波路であ
って、その複数の平板型光基板どうしは、少なくとも二
つの平板型光基板に一体的に成型されたマーカ101で
位置決めされ、導波路2に導入された光が反射面16で
反射され、レンズ基板3、10、アイソレータ基板8を
通る立体光導波路。
Description
能化するための、立体光導波路、その製造方法、光モジ
ュール、および光伝送システムに関する。
えば導波路内を進行してきた光を導波路に対して垂直に
出力するためには、図26に示すように、波長多重(W
DM)フィルタなどの平板フィルタ1006を、平板型
導波路1001に斜めに形成した溝1002に挿入し
て、上記平板フィルタ1006から反射または透過され
た光を空間的に配置された受光素子1008、レンズ
系、別の平板型光導波路などに方向付けることにより立
体光導波路を形成していた。
体光導波路では、それぞれの導波路、レンズ系における
空間的な調整が非常に困難であった。例えば、平板型光
導波路内に平板型の波長多重フィルタを挿入する場合、
波長多重フィルタを支持するための溝の作製は非常に精
密に行う必要があり、また、その溝に波長多重フィルタ
を挿入した後も、さらに精密な波長多重フィルタの微細
な位置決めのための調整作業が必要となる。
アイソレータ等の光デバイスを挿入して高機能化を図ろ
うとすると、調整箇所が増えるためにコスト高となって
いた。
が必要とされず、低コストな立体光導波路、その製造方
法、光モジュール、または光伝送システムを提供するこ
とを目的とする。
に対応)は、少なくとも平板型光導波路を有する平板型
光基板と、レンズ層、アイソレータ層、またはフィルタ
層を有する平板型光基板とが積層されて構成された立体
光導波路である。
型導波路、および前記レンズ層、アイソレータ層、また
はフィルタ層が、成型ガラスに一体的に成型された平板
型光基板である、第1の本発明の立体光導波路である。
平板型光導波路に反射面が成型され、光が前記レンズ
層、前記アイソレータ層、または前記フィルタ層を通
る、第1または第2の本発明の立体光導波路である。
に受光素子、または発光素子を備えた、第3の本発明の
立体光導波路である。
平板型光基板どうしは、少なくとも2つの平板型光基板
に一体成型されたマーカで位置決めされた、第1〜4の
本発明のいずれかの本発明の立体光導波路である。
型光導波路を有する複数の平板型光基板が積層されて構
成された立体光導波路を製造する方法であって、前記少
なくとも二つの平板型光基板を成型する際、マーカも同
時にそれぞれ成型しておき、前記平板型光基板を前記マ
ーカを利用して位置決めすることにより積層する、立体
光導波路の製造方法である。
マーカは凹または凸形状であって、前記平板型光基板を
積層した後、光を前記マーカに照射させて、光を前記マ
ーカに反射または透過させることによって前記平板型光
基板を位置決めする、第6の本発明の立体光導波路の製
造方法である。
マーカの底面が斜め、散乱面、またはレンズ面に成型さ
れている、第7の本発明の立体光導波路の製造方法であ
る。
入力端子と、前記電気入力端子を有した発光素子と、前
記発光素子から発せられた光を伝達する第3の本発明の
立体光導波路と、前記立体光導波路を伝達された光を出
力する光出力端子と、を備える送信用光モジュールであ
る。
光入力端子と、前記光入力端子を有した第3の本発明の
立体光導波路と、前記立体光導波路を介して伝達された
光を受光する受光素子と、前記受光素子に接続された電
気出力端子と、を備える受信用光モジュールである。
電気入力端子と、少なくとも平板型導波路を有する平板
型光基板、アイソレータを有する平板型光基板、および
波長多重フィルタを有する平板型光基板、が積層されて
構成された立体光導波路と、前記電気入力端子を有し前
記立体光導波路に接続された発光素子と、前記立体光導
波路に接続された受光素子と、前記受光素子に接続され
た電気出力端子と、前記立体光導波路に接続された光入
出力端子と、を備え、前記電気入力端子から入力された
電気信号を光信号に変換して前記光入出力端子から送信
し、前記光入出力端子で受信した光信号を電気信号に変
換して前記電気出力端子に出力する、送受信用光モジュ
ール。
第9の本発明の送信用光モジュールと、前記送信用光モ
ジュールに接続される光ファイバケーブルと、前記光フ
ァイバケーブルに接続される第10の本発明の受信用光
モジュールと、を備える送受信用光伝送システムであ
る。
第11の本発明の送受信用光モジュールと、前記送受信
用光モジュールに接続される光ファイバケーブルと、を
備える光送受信用光伝送システムである。
実施の形態1の立体光導波路の断面構成を示す。
板としての導波路基板1は、成型ガラスで成型され、そ
の上面に本発明の平板型光導波路である導波路2が成型
されている。導波路2の端部には、ミラーなどにより作
製された本発明の反射面である反射面13が成型されて
いる。そして、導波路基板1の上面には、本発明のレン
ズ層を有した平板型光基板であるレンズ基板3が積層さ
れている。レンズ基板3には、レンズ4が一体的に成型
ガラスで成型されている(以下のレンズ基板も同様)。
ラデー回転子6、および偏向子7がこの順に積層され、
本発明のアイソレータ層を有した平板型光基板であるア
イソレータ基板8が成型されている。そして、アイソレ
ータ基板8の上面には、成型ガラスでレンズ9が一体的
に成型された本発明のレンズ層を有する平板型光基板で
あるレンズ基板10が積層されている。レンズ基板10
の上部には、本発明の平板型光導波路である導波路基板
11が積層されている。導波路基板11もまた、成型ガ
ラスで成型されている。
板型光導波路である導波路12がその下部に成型されて
いる。そして、導波路12の端部には、ミラーなどによ
り成型された本発明の反射面である反射面14が成型さ
れている。反射面13、レンズ4、レンズ9、反射面1
4は、上下方向で整列するように位置合わせがされて配
置されている。その位置合わせの方法については後述す
る。また、反射面13は、水平方向からの光を垂直方向
に進行させるように角度付け(45°傾斜)がされてい
る。また反射面14は、垂直方向からの光を水平方向に
進行させるように角度付け(45°傾斜)がされてい
る。また、各基板は、それぞれ紫外線硬化性接着剤など
により接着されている。
は、図1の上下方向、水平(左右)方向と一致するとし
て説明している(以下の説明でも同様)。
は、上述のように反射面13を有する導波路基板1とレ
ンズ4を有するレンズ基板3と、レンズ基板3とレンズ
9を有するレンズ基板10と、およびレンズ基板10と
反射面14を有する導波路基板11とをそれぞれ正確に
位置合わせする必要がある。図11〜12は、このよう
な位置合わせの方法を説明する図である。
ーカ101を成型ガラスにプレス加工することにより各
基板(導波路基板1、レンズ基板3、レンズ基板10、
導波路基板11)と一体的に成型する。図11(a)に
示すように、このマーカ101は、45°に角度付けさ
れた底面102を有している。
照しながら、導波路基板1とレンズ基板3とを例にし
て、これらの基板を位置合わせをする工程について説明
する。
は、各基板の長手方向に対して同じ向きに成型されてい
る。また各基板に成型されたマーカ101どうしの水平
位置は、各基板の長手方向(以下X方向という)、その
基板の面内でX方向に直交する方向(以下Y方向とい
う)、各基板が積層される方向(上下方向、すなわちX
方向、およびY方向に直交する方向、以下Z方向とい
う)に所定の間隔が設けられて決定される。例えば、図
12に示すように、導波路基板1に成型されるマーカ1
01と、レンズ基板3に成型されるマーカ101とは各
基板のY方向においては同位置で、X方向においては所
定の間隔aが、Z方向には所定の間隔cが設けられて各
基板が積層される。
を下方に設置し、レンズ基板3を導波路基板1の上方に
紫外線硬化性接着剤を介して設置する。そして、平行光
線を放射する光源105を導波路基板1の下方に設置
し、レンズ基板3の上方、および積層された基板の側方
にCCDカメラ等の受光装置106を設置する。次に、
光源105から平行光線を照射すると、マーカ101が
存在する部分においては、その底面102において、照
射された平行光線の一部が反射され、積層された基板の
側部に設置された受光装置106に到達する。そして、
マーカ101が無い部分は、照射された平行光線が全部
透過してレンズ基板3の上方に設置された受光装置10
6に到達する。
板3の上方に設置された受光装置106から得られた像
を示す。ここで、像108は、導波路基板1に成型され
たマーカ101に対応し、像107は、レンズ基板3に
成型されたマーカ101に対応し、それぞれ周囲部分よ
りも暗い部分として受光装置106に映し出される。そ
して、像107と像108のY方向位置が一致し、像1
07と像108とのX方向への間隔が所定の間隔aにな
るように、導波路基板1とレンズ基板3とを水平方向に
移動させることによって調整する。
れた基板の側方に設置された受光装置106から得られ
た像を示す。ここで像116は、レンズ基板3に成型さ
れたマーカ101に対応し、像117は、導波路基板1
に成型されたマーカ101に対応し、それぞれ周囲部分
よりも明るい部分として受光装置106に映し出され
る。そして、像116と像117との間隔が所定の間隔
cになるように、導波路基板1とレンズ基板3とをZ方
向に移動させることによって調整する。そして、所定の
位置に合わされたとき、導波路基板1とレンズ基板3と
に紫外線を照射し、導波路基板1とレンズ基板3との間
に充填された紫外線硬化性接着剤を硬化させて両者を接
着する。
0と、およびレンズ基板10と導波路基板11とを、位
置合わせする。このとき、レンズ基板3とレンズ基板1
0との位置合わせは、レンズ基板3とレンズ基板10と
の間にアイソレータ基板8を挟んだ状態で、上記と同様
の操作により、これらの位置決めを行う。
間において異なってもよいが、各基板が積層されたとき
に、反射面13、レンズ4、レンズ9、反射面9が上下
方向に整列するように決定される。
ときの動作について説明する。
の内部を進行し、反射面13により上方に反射されて、
レンズ4に入射される。そして、レンズ4を出た光は、
アイソレータ基板8、レンズ9を通過して、反射面14
で水平方向に反射され、導波路12内を進行する。
れず、低コストで精度のよい立体光導波路を提供するこ
とができる。
されたマーカ101どうしの水平位置(X方向、および
Y方向)は、Y方向においては同位置で、X方向におい
て所定の間隔aが設けられて各基板が位置決めされると
して説明したが、Y方向において所定の間隔bが設けら
れて位置決めされてもよい。
レータ基板8と導波路基板11との間にレンズ基板10
が存在するとして説明したが、図2に示すように、反射
面13から反射された光をレンズ24のみで反射面14
に集光されることができれば、レンズ基板10は無くて
もよく、その場合でも上記と同様の効果を得ることがで
きる。
1とレンズ基板3との位置合わせをする際に、光源10
5を導波路基板1の下方に設置するとして説明したが、
図13(a)に示すように、光源105を導波路基板1
およびレンズ基板3の側方に設置してもよい。その際に
は、光源105から照射された平行光は、マーカ101
の底面102に当たらない部分においては、そのまま導
波路基板1およびレンズ基板3の反対側の側方へ通過し
て、導波路基板1およびレンズ基板3の側方に設置され
た受光装置106に至り、マーカ101の底面102に
当たる部分においては、平行光の一部が上方に反射さ
れ、レンズ基板3の上方に設置された受光装置106に
至る。
た受光装置106において得られる像は、図13(b)
に示すように、レンズ基板3のマーカ101に対応して
像109が、導波路基板1のマーカ101に対応して像
110が、それぞれ周囲部分よりも明るい部分として受
光装置106に映し出される。このように光源105を
導波路基板1とレンズ基板3の側方に配置しても、上記
と同様に像109と像110との間の距離aを調整する
ことにより、導波路基板1とレンズ基板3とを水平方向
において所定の位置に位置決めすることができる。
1およびレンズ基板3の側方に設置された受光装置10
6から得られた像を示す。ここで像118は、レンズ基
板3に成型されたマーカ101に対応し、像119は、
導波路基板1に成型されたマーカ101に対応し、それ
ぞれ周囲部分よりも暗い部分として受光装置106に映
し出される。そして、像118と像119との間隔が所
定の間隔cになるように、導波路基板1とレンズ基板3
とをZ方向に移動させることによって調整する。そし
て、所定の位置に合わされたとき、上記と同様にして導
波路基板1とレンズ基板3とを接着する。
位置決めは、凹型のマーカ101を使用して行うとして
説明してきたが、凸型のマーカ103を使用して位置決
めをしてもよい。ここで図11(d)は、凸型のマーカ
103の底面104が45°に角度付けされている場合
を示し、図11(e)は、凸型のマーカ103の底面1
04が散乱面を有する場合を示し、図11(f)は、凸
型のマーカ103の底面104がレンズ形状の場合を示
す。
合は、各基板間の間隔はスペーサー(図示せず)で固定
しておくか、上記のように接着剤を充填させておいて、
光源105を導波路基板1の下方または側方に配置し
て、上記凹型のマーカ101における場合と同様にして
各基板の水平位置、および上下位置を調整することがで
きる。
1、103の底面は45°に角度付けされているとした
が、他の角度で角度付けされていてもよい。その場合
は、基板に対して斜め上方または下方に受光装置106
を配置し、光源105から平行光を照射すれば、同様に
受光装置106に映された像を観測することによって、
各基板間の間隔を調整することができる。
成型されたマーカ101、103を使用して各基板の水
平方向および上下方向の位置決めを行うとして説明した
が、他の形状の底面102を有したマーカ101を使用
することも考えられる。
面102にレンズ形状を有したマーカ101を使用した
場合の各構成要素の配置例を示す。図14(a)に示す
ように、光源111は、拡散光源であり、導波路基板1
から下方に所定の距離が空けられて配置されている。受
光装置106は、レンズ基板3の上方に設置されてい
る。そして、導波路基板1に下方から見て凹型のレンズ
形状である底面102を有する凹型のマーカ101が設
置され、レンズ基板3に、下方から見て凸型のレンズ形
状である底面102を有する凹型のマーカ101が設置
されている。ここで導波路基板1に成型された底面10
2の凹型のレンズは、導波路基板1から所定の間隔を空
けられた光源111から照射された拡散光を平行光に屈
折させる、レンズ形状と屈折率を有する。
02の凸型のレンズとしてのレンズ形状と屈折率は、レ
ンズ基板3の底面102に入射した平行光をレンズ基板
3の上方に設置された受光装置106に集光させる、レ
ンズ形状と屈折率である。また、各基板におけるマーカ
101は、X位置、Y位置とも同一位置、または所定の
位置に配置されている。このような配置において、光源
111から光を照射すると、光は、導波路基板1におけ
るマーカ101、およびレンズ基板3におけるマーカ1
01を通過して受光装置106に集光される。このとき
の受光装置106で得られる像を図14(b)に示す。
すなわち、受光装置106においては、マーカ101自
体の像である像112と、像112の内側にレンズ形状
を有する底面102により集光された像113とが形成
される。このように、像112の内側に像113が形成
されるように導波路基板1またはレンズ基板3を水平方
向に調整することにより、導波路基板1とレンズ基板3
との水平方向の位置決めを行うことができる。
の外径が所定の寸法になるように(すなわち、光源11
1から照射された光が受光装置106において最もよく
集光されるように)導波路基板1とレンズ基板3との間
隔を調整することにより、導波路基板1とレンズ基板3
との間隔を調整(上下方向の位置決め)することができ
る。なお、図14(b)においては、像112および像
113がそれぞれ、二つ並んで示されているが、これは
各基板にそれぞれ同じタイプのマーカ101を並べて配
置した場合の像を示しており、このマーカ101は一つ
ずつ配置されていてもよい。
成の変形例を示し、この場合は、導波路基板1に成型さ
れるマーカ101の底面102は、下方から見て凸型の
レンズ形状で成型されている。そして、導波路基板1に
成型された底面102、およびレンズ基板3に成型され
た底面102の、凸型レンズとしてのレンズ形状と屈折
率は、光源111から照射された光が、導波路基板1の
底面102とレンズ基板3の底面102を通過して、レ
ンズ基板3の上方に設置された受光装置106に集光さ
れる、レンズ形状と屈折率である。そして、受光装置1
06には、図15(b)のように同様に像114、11
5が形成され、上記と同様にして導波路基板1とレンズ
基板3との水平方向、および上下方向の位置決めを行う
ことができる。
ーカ101を使用した例で説明したが、図11(f)に
示すように凸型のマーカ101が使用された構成でも上
記と同様である。
2が散乱面(図11(b))である場合を示す。この場
合においては、図16(a)に示すように受光装置10
6を光源105に近接させて、導波路基板1の下方に配
置する。このような配置において光源105から平行光
を照射すると、マーカ101の底面102における散乱
面において、光が散乱され、散乱された光の一部が導波
路基板1の下方に設置された受光装置106に至る。図
16(b)は、受光装置106において受光された像を
示す。ここで像120は、レンズ基板3に成型されたマ
ーカ101に対応し、像121は、導波路基板1に成型
されたマーカ101に対応する。像120と像121と
の距離が所定の間隔aになるよう調整することにより、
各基板を水平方向に位置決めすることができる。
2の形状が斜めに成型された散乱面である場合を示す。
この場合においては、図17(a)に示すように、受光
装置106を導波路基板1の下方、導波路基板1とレン
ズ基板3の側方、またはレンズ基板3の上方に設置する
ことができる。このような配置において、導波路基板1
の下方に設置された光源105から光を照射し、各基板
の水平位置、または上下位置を調整することができる。
上方、および導波路基板1とレンズ基板3の側方に配置
することにより、図12に示す場合と同様に各基板の水
平方向と上下方向を同時に位置決めすることができる。
また、受光装置106を導波路基板1の下方、および導
波路基板1とレンズ基板3の側方に配置することによ
り、同様に各基板の水平方向と上下方向を同時に位置決
めすることができる。図17(b)はレンズ基板3の上
方にある受光装置106に映る像を示し、像122はレ
ンズ基板3に成型されたマーカ101に対応し、像12
3は導波路基板1に成型されたマーカ101に対応す
る。図17(c)は、レンズ基板3と導波路基板1の側
方に配置された受光装置106に映る像を示し、像12
4は、レンズ基板3に成型されたマーカ101に対応
し、像125は、導波路基板1に成型されたマーカ10
1に対応する。図17(d)は、導波路基板1の下方に
設置された受光装置106に映る像を示し、像126
は、レンズ基板3に成型されたマーカ101に対応し、
導波路基板1に成型されたマーカ101に対応する。
成型された散乱面である場合には、基板に対して受光装
置106を三方向に配置することができるため、位置決
め方法に融通性がある。例えば、後述するように光が透
過しない基板を積層する場合も位置決め可能である。ま
た、三方に置かれた受光装置106を同時に観測しなが
ら調整すればより正確に位置決めをすることもできる。
成型されたレンズ面であることも考えられる。その場合
は、図18(a)、(b)に示すように、受光装置10
6を光源105の光軸からずらして配置すればよい。
を有するレンズ面であることも考えられる。
マーカ101は同種のものが組み合されるとしたが、異
種のマーカ101が組み合わされて位置決めされてもよ
い。例えば、一方の基板にその底面102が斜めに成型
されたマーカ101が成型され、もう一方の基板には底
面102が散乱面を有したマーカ101が成型されて、
位置決めされてもよい。また、一方の基板にその底面1
02が斜めに成型されたマーカ101が成型され、もう
一方の基板には底面102がレンズ面を有したマーカ1
01が成型されて、位置決めされてもよい。また、一方
の基板にその底面102が散乱面に成型されたマーカ1
01が成型され、もう一方の基板には底面102がレン
ズ面を有したマーカ101が成型されて、位置決めされ
てもよい。なお、レンズ面を有したマーカ101と組み
合わせる場合は、光源105から照射される光は、厳密
に平行光でなくてもよい。
法は、導波路基板1とレンズ基板3との位置決めをする
場合として説明したが、これら以外の基板(すなわち本
発明の平板型光基板)どうしを位置決めする場合として
も同様に適用できる。
照射して位置決めを行うとして説明したが、基板の上方
から光を照射することも考えられる。例えば図1に示す
ように導波路基板1、レンズ基板2、アイソレータ基板
8、およびレンズ基板10が積層されている状態で、レ
ンズ基板10の上にさらに導波路基板12を積層して、
レンズ基板10と導波路基板11との位置決めを行う場
合、導波路基板11の上方に光源105、および受光装
置106を配置し、レンズ基板10および導波路基板1
1の側方に受光装置106を配置する。このとき、マー
カ101は、底面102が斜めに成型され散乱面を有し
ているものを使用する。そして、導波路基板11の上方
から光を照射すると、マーカ101が存在しない部分
は、アイソレータ基板において、光が反射され、マーカ
101が存在する部分においては、光は側方に反射され
る。従って、導波路基板11の上方に配置された受光装
置106には、図12(b)と同様の像が投影される。
また、導波路基板11の側方に配置された受光装置10
6には、図12(c)と同様の像が投影される。このよ
うにすると、基板の上方から光を照射して、基板の水平
方向、および上下方向の位置決めを同時にすることがで
きる。
2について、図3を参照しながら説明する。
基板31は、二つの導波路22、32を有する。ここ
で、導波路32は、図3において紙面の奥側に導波路2
2に平行して配置される。そして、導波路22は、その
端部に反射面313を有し、導波路32は、その端部に
反射面333を有する。また、レンズ基板33は、反射
面313に対応するレンズ34と、反射面333に対応
するレンズ304とを有している。
ズ34に対応するレンズ29を有するレンズ基板30が
積層され、レンズ基板30の上部には、導波路312と
導波路312の端部に設置されレンズ29に対応する反
射面314を有する導波路基板31が積層され、導波路
基板31の上部には、レンズ304と対応するレンズ2
09を有するレンズ基板300が積層され、レンズ基板
300の上部には、導波路302と導波路302の端部
に設置されレンズ209に対応する反射面324を有す
る導波路基板301が積層されている。
形態1における反射面13と同様に45°に角度付けさ
れ、反射面314、324も、実施の形態1における反
射面14と同様に45°に角度付けされている。そし
て、実施の形態1と同様に反射面313と、レンズ34
と、レンズ29と、反射面314と、および反射面33
3と、レンズ304と、レンズ209と、反射面324
とは、それぞれ上下方向に整列されている。
と、レンズ基板33とレンズ基板30と、レンズ基板3
0と導波路基板31と、導波路基板31とレンズ基板3
00と、レンズ基板300と導波路基板301と、が実
施の形態1と同様にして位置決めが行われる(以下の実
施の形態においても同様)。
より、導波路基板31の導波路22、32に導入された
それぞれの光は、実施の形態1と同様の作用により、そ
れぞれ導波路312、302へ導かれる。このように、
本発明の平板型光基板を積層し、立体的に二つの導波路
を成型することにより、複雑な調整を必要とせず、低コ
ストで高機能な立体光導波路を提供することができる。
レータ基板8と導波路基板31との間にレンズ基板30
が存在するとして、また、導波路基板31と導波路基板
301との間にはレンズ基板300が存在するとして、
説明したが、図4に示すように、反射面313から反射
された光がレンズ44のみで反射面314に集光され、
反射面333から反射された光がレンズ404のみで反
射面324に集光されることができれば、レンズ基板3
0、300は無くてもよく、その場合でも上記と同様の
効果を得ることができる。
2は、図3において紙面の奥側に導波路22に平行して
配置される、として説明したが、これらの導波路22、
32の配置はこれに限定されることなく、同一の導波路
基板31に別々に配置され、それぞれ別の導波路31
2、302に導かれる構成であれば、どのような配置で
も、上記と同様の効果を得ることができる。
板31にあるのではなく、別々に積層された導波路基板
に存在してもよいし、導波路312、302がそれぞれ
導波路基板31、301に別々のあるのではなく、同一
の導波路基板に存在していてもよく、それらの場合でも
上記と同様の効果を得ることができる。
波路の実施の形態3の構成を示す。
イソレータ基板8上には、本発明の発光素子である面発
光レーザ(VCSEL)59が設置され、反射面513
と、レンズ54と、面発光レーザ59とが、上下方向で
整列するように位置合わせがされている。ここで、導波
路基板51、レンズ基板52、アイソレータ基板8まで
の構成は、実施の形態の1の場合と同様であり、その説
明を省略する。
照射されたレーザ光は、アイソレータ基板8およびレン
ズ54を通って導波路基板51の導波路52に導かれ
る。このようにして、複雑な調整が必要とされず、低コ
ストで高機能な立体光導波路を提供することができる。
板53と、面発光レーザ59との間にアイソレータ基板
8が存在するとして説明したが、アイソレータ基板8が
存在しなくてもよく、その場合も上記と同様の効果を得
ることができる。
8上に面発光レーザ59が設置されている例で説明した
が、図6に示すように面発光レーザ59の代わりに本発
明の受光素子である面受光フォトダイオード69が設置
されてもよい。図6は、導波路62を有する導波路基板
61、レンズ64を有するレンズ基板63、面受光フォ
トダイオード69で構成された立体光導波路を示す。こ
こで、導波路61およびレンズ基板63の構成は、上記
と同様でありその説明は省略する。また、図6に示す構
成において、レンズ基板63と面受光フォトダイオード
69との間にアイソレータ基板8が積層されていてもよ
い。
波路の実施の形態4における構成を示す。
いて、導波路基板71は、導波路72と、および導波路
72に対向した方向に導波路702とを有する。そし
て、導波路72の端部には反射面713が成型され、導
波路702の端部には反射面733が成型される。ここ
で反射面713、733は、山型の斜面となる向きに水
平面からそれぞれ約22.5°角度付けされて、互いに
対向して成型されている。そして、導波路基板71の上
部に積層されたレンズ基板73には、レンズ74とレン
ズ704とが隣接してレンズ基板73と一体化して成型
されている。
ルタ層を有した平板型光基板である波長多重フィルタ7
6が積層され、波長多重フィルタ76の上部には、レン
ズ79を有するレンズ基板70が積層されている。そし
て、レンズ基板70の上部には、導波路712、および
導波路712の端部に成型された反射面714を有する
導波路基板711が積層されている。ここで、反射面7
14は、水平面から22.5°角度付けされている。ま
た、反射面713から見て、レンズ74と、レンズ79
と、反射面714とは、水平方向に対して左上方へ45
°傾斜して整列されている。また、反射面733から見
てレンズ704は、水平方向に対して右斜め上方へ45
°傾斜して配置されている。
について、次に説明する。
光は、反射面713で水平進行方向から45°上方に反
射されて、レンズ74を通過する。レンズ74を通過し
た光の一部(すなわち波長多重フィルタ76で選別され
た波長成分を含む光)が波長多重フィルタ76を通過
し、レンズ79を介して反射面714へ至り、水平方向
に反射されて導波路712内を左へ進行する。一方、波
長多重フィルタ76で選別された残りの波長成分を含む
光は、レンズ基板73と波長多重フィルタ76との境界
面において水平方向から左斜め下45°の角度で反射さ
れ、レンズ704を介して反射面733で反射され、導
波路702を水平方向に左へ進行する。
よれば、導波路72に入射した光を波長成分に応じて、
別の導波路712、702に分離して取り出すことがで
きる。
74により十分反射面714に集光することができれ
ば、レンズ基板70は不要であり、その場合も上記と同
様の効果を得ることができる。
の変形例においては、レンズ基板70の上部には、導波
路基板711が積層される代わりに、面受光フォトダイ
オード89が設置されている。このようにすることによ
り、導波路72に入射された光のうち、波長多重フィル
タ76で選別された波長成分を含む光のみを、面受光フ
ォトダイオード89に導入することができ、波長多重フ
ィルタ76で選別された残りの波長成分を含む光を別の
導波路702に導くことができる。
する際に各基板の位置決めは、必要に応じて立体光導波
路の上方から光を照射して行う。例えば、図7に示すよ
うに導波路基板71、レンズ基板73、波長多重フィル
タ76、およびレンズ基板70が積層されている状態
で、導波路基板711の位置決めを行う場合において、
光源105から照射される光の波長が、波長多重フィル
タ76を通過しないときは、光源105を導波路基板7
11の上方に設置して、実施の形態1で説明した同様の
方法で上方から光を照射して導波路基板711の位置決
めを行えばよい。
導波路の実施の形態5における構成を示す。
態3(図5)に示す立体光導波路にレンズ919を有し
たレンズ基板900を積層させた立体光導波路をその左
側に有し、実施の形態4(図8)に示す立体光導波路を
その右側に有する構成である。ここで、レンズ基板90
0の厚みは、その左側、右側で異なり、本実施の形態の
立体光導波路の右側の厚みは、左側の厚みよりもファラ
デー回転子96の厚みと、偏向子97の厚みの分だけ大
きい。また、波長多重フィルタ906は、面発光レーザ
99から照射された光の波長を反射し、導波路92から
入射された光の波長を通過させるように設計されてい
る。それ以外の構成要素は、実施の形態3、および実施
の形態4における構成要素と類似しており、その説明を
省略する。
いて、導波路92を左へ進行してきた光は、反射面91
3において水平進行方向から45°上方に反射され、レ
ンズ94、波長多重フィルタ906、レンズ909を通
過して、面受光フォトダイオード999に至る。一方、
面発光レーザ99から照射された光は、レンズ919、
アイソレータ基板98、レンズ914を下方へ通過し、
反射面943で水平右方向に反射され、次に反射面93
3において進行方向から上方45°の方向へ反射され
る。そして、反射面933で反射された光は、レンズ9
04を通過し、波長多重フィルタ906とレンズ基板9
3との境界面において、右斜め下45°に反射され、レ
ンズ94を通過して反射面913に至る。そして、反射
面913で水平方向右に反射された光は、導波路92を
右方向に進行する。
光導波路でも、複雑な調整が必要とされず、低コストで
高機能の立体光導波路を提供することができる。
形態6における構成を示す。
実施の形態2(図3)に示す立体光導波路と、同様の構
成であり、その説明は省略する。そして、図10に示す
立体光導波路の左側部分は、実施の形態4(図7)に示
す立体光導波路を上下左右を逆にした構成である。ここ
で、本発明の波長多重フィルタの一例である波長多重フ
ィルタ1316は、波長λ1の光は通過させるが、波長
λ2の光は、通過させないように設定されている。
導波路1322、1332にそれぞれ異なった波長λ
1、λ2の光を導入すると、導波路1322に導入され
た波長λ1の光は、反射面1313、レンズ1334、
アイソレータ基板1308、レンズ1324、反射面1
363、導波路1342を介して反射面1373に至
り、反射面1373で反射された光は、レンズ134
4、波長多重フィルタ1316、レンズ1364を通過
し、反射面1393で反射されて導波路1362に至
る。
2の光は、反射面1333、レンズ1304、アイソレ
ータ基板1308、レンズ1314、反射面1353を
介して反射面1383に至る。反射面1383で反射さ
れた光は、レンズ1354を介して、波長多重フィルタ
1316に対して、右斜め上方から入射される。波長多
重フィルタ1316は、波長λ2の光を通過させないの
で、波長多重フィルタ1316の右斜め上方から入射さ
れた光は、波長多重フィルタ1316とレンズ基板13
50との境界面において反射され、左斜め上方に進行
し、レンズ1364、反射面1393を介して、導波路
1362に導かれる。
2に波長λ1、λ2の光を導入すると、λ1およびλ2
の波長成分を有する光が導波路1362から出力され
る。このように本実施の形態によれば、複雑な構成の立
体光導波路でも、複雑な調整が必要とされず、低コスト
で高機能の立体光導波路を提供することができる。
示した立体光導波路を使用して光を送受信するためのモ
ジュールを作製することができる。図19は、そのよう
な送信用光モジュールの構成の一例を示す。図19にお
いて示すように、本発明の電気入力端子の一例である電
気入力端子1105には、本発明の発光素子の一例であ
るレーザダイオード1109が接続され、レーザダイオ
ード1109は、導波路1102に接続されている。そ
して、導波路1102は、アイソレータ1108を介し
て導波路1112に接続され、導波路1112には、本
発明の光出力端子の一例である光出力端子1107が接
続されている。このような光送信モジュールは、例え
ば、本発明の立体光導波路の一例である、図1に示す立
体光導波路を使用して構成することができる。この場
合、図19における導波路1102は、図1に示す導波
路2に対応し、その端部には、レーザダイオード110
9(この場合は、端面発光レーザ)を取り付ければよ
い。また図19における導波路1112は、図1に示す
導波路12に対応し、その端部には、光出力端子110
7として例えば図25に示すV型溝1402が設置さ
れ、光ファイバケーブル(図示せず)が固定される。
に入力された電気信号に応じて、光出力端子1107か
ら光出力を出力することができ、複雑な調整が必要とさ
れず、低コストな光送信モジュールを提供することがで
きる。
代わりに、図2に示す立体光導波路を使用してもよい。
または、図3または図4に示すような立体光導波路が使
用されてもよく、その場合は、導波路1102として導
波路22および導波路32の2つが相当し、導波路11
12として導波路312、302の2つが相当する。そ
して、導波路22、および導波路32の端部には、それ
ぞれレーザダイオード1109が別々に設置され、導波
路312、302の端部には、それぞれ光出力端子11
07が接続され、それぞれのレーザダイオード1109
から放射された光は、別々に光出力端子1107から出
力される。または、図5に示す立体光導波路が使用され
てもよく、この場合は、導波路1102が省略され、レ
ーザダイオード1109としては、面発光ダイオード5
9が使用される。
ルの構成例を示す。図20に示す波長多重送信用光モジ
ュールは、電気入力端子1105を有する2つのレーザ
ダイオード1119、1129を有し、それぞれのレー
ザダイオード1119、1129には、導波路113
2、1142が接続され、導波路1132、1142
は、アイソレータ1118を介して、導波路1152、
1162にそれぞれ接続されている。そして導波路11
52、1162は、波長多重フィルタ1106を介し
て、光出力端子1107に接続されている。
は、例えば図10に示す構成の立体光導波路を使用して
構成することができる。この場合、波長λ1の光を出力
するレーザダイオード1119を導波路1322の端部
に設置し、波長λ2の光を出力するレーザダイオード1
129を導波路1332の端部に設置する。そして、光
出力端子1107を導波路1362の端部に設置する。
119、1129から入力された電気信号を光信号とし
て合成して出力することができる。
ュールの構成の一例を示す。図21において示すよう
に、本発明の光入力端子の一例である光入力端子111
7(例えば図25に示すV型溝)が、導波路1122の
端部に設置され、本発明の受光素子の一例であるフォト
ダイオード1209が、導波路1122に接続されてい
る。そして、フォトダイオード1209には、本発明の
電気出力端子の一例である電気出力端子1115が接続
されている。このような光受信モジュールは、例えば、
本発明の立体光導波路の一例である、図6に示す立体光
導波路を使用して構成することができる。このような構
成の光受信モジュールによれば、光入力端子1117に
入力された光信号に応じて、電気出力端子1115から
電気出力を得ることができる。
構成例を示す。この構成例において、光入力端子110
7は波長多重フィルタ1116に接続され、波長多重フ
ィルタ1116には、導波路1172、1182が接続
され、導波路1172、1182にはそれぞれフォトダ
イオード1219、1229が接続されている。
は、例えば、図7に示す立体光導波路を使用して構成す
ることができる。この場合、導波路72の端部に光入力
端子1107を接続し、導波路712、702の端部に
フォトダイオード1219、1229をそれぞれ接続す
ればよく、波長多重フィルタ76は、波長λ1の光を通
過させるが、波長λ2の光を通過させないように設定す
ればよい。
ルにおいて、導波路71に波長λ1および波長λ2を有
する光を導入されると、波長λ1の光は、導波路712
を介してフォトダイオード1219に至り、波長λ2の
光は、導波路702を介してフォトダイオード1229
に至り、それらに応じて電気出力がそれぞれのフォトダ
イオード1219、1229に接続された電気出力端子
1115から出力される。すなわち、1つの光入力端子
1107から入力された光信号を2つの分離された電気
信号としてそれぞれの電気出力端子から得ることができ
る。
用光モジュールとを光ファイバケーブルを介して接続す
れば、送受信用光伝送システムとして使用することがで
きる。
光受信機能の両方を持たせた波長多重送受信用光モジュ
ールの構成例を示す。図23に示す構成において、電気
入力端子1105を有した、波長λ1の光を放射するレ
ーザダイオード1139が、導波路1192、本発明の
アイソレータの一例であるアイソレータ1128、導波
路1212を介して本発明の波長多重フィルタの一例で
ある波長多重フィルタ1128に接続されている。一
方、電気出力端子1115を有し、波長λ2の光を受光
するためのフォトダイオード1239は、導波路120
2を介して波長多重フィルタ1126に接続されてい
る。そして波長多重フィルタ1126には、本発明の光
入出力端子の一例である光入出力端子1127(例えば
図25に示すV型溝)が接続されている。
は、例えば図9に示す立体光導波路を使用することによ
り構成することができる。この場合、導波路92の端部
に光入出力端子1127が設置される。そして、波長多
重フィルタ906は、面発光レーザ99から放射される
光の波長λ1を通過させないが、入出力端子1127に
入力される光の波長λ2を通過させるように設定されて
いる。
から放射された波長λ1の光は、波長多重フィルタ90
6とレンズ基板93との境界面において反射されて導波
路92を介して光入出力端子1127から出力される。
一方、光入出力端子1127に入力された波長λ2の光
は、波長多重フィルタ906を通過して面受光ダイオー
ド999に至る。このような波長多重送受信用光モジュ
ールによれば、光入出力端子11271つで光の送受信
を行うことができる。
モジュールを利用した光伝送装置の一例を示す。図24
において、レーザダイオード1149には、レーザダイ
オードドライバIC1104が接続され、レーザダイオ
ードドライバIC1104には、送信信号マルチプレク
サ1103が接続されている。そして、送信信号マルチ
プレクサ1103は、複数の信号を入力するための電気
信号入力端子1125に接続されている。ここで、レー
ザダイオードドライバICは、レーザダイオードに供給
される電流バイアスの制御を行い、デジタル信号の重畳
を行う。
信フロントエンドIC1114が接続され、この受信フ
ロントエンドIC1114には、受信信号デマルチプレ
クサ1113が接続されている。そして、受信信号デマ
ルチプレクサ1113は、複数の信号を出力するための
受信信号出力端子1135に接続されている。ここで、
受信フロントエンドIC1114は、フォトダイオード
1249から出力された微弱な信号を低ノイズで増幅す
る。
9、およびフォトダイオード1249から右側の構成要
素は、上記の説明で述べたとおりである。このような光
伝送装置を使用することにより、複数の電気信号を1つ
の光入出力端子を介して光ファイバーケーブルにより伝
送させることができる。
を、光ファイバケーブルを介して接続すれば、送受信用
光伝送システムとして使用することができる。この場
合、例えば、送受信用光モジュールを2つ用意して一組
とし、一方の送受信用光モジュールは、波長λ1で送信
して波長λ2で受信し、他方の送受信用光モジュール
は、波長λ2で送信して波長λ1で受信するように設定
すれば、一組の送受信用光伝送システムとして使用する
ことができる。
右を図面に示されるとおりに固定して説明してきたが、
同様の効果を得ることができれば上下、左右は、上記の
説明のとおりでなくてもよい。
の光を垂直方向に、または45°の角度で進行させると
して説明してきたが、これらは一例であり、積層された
基板を任意の角度で光は進行させてもよく、その場合は
各反射板の角度、各レンズと各反射板の配置は光がその
ように進行するように設定され得る。
基板は、成型ガラスにより成型されている、として説明
してきたが、これに限定されず、樹脂等により成型され
ていてもよい。例えば、シリコン基板上に導波路ととも
にマーカ101、103をドライエッチングにより同時
に成型することにより各基板が作製されてもよく、その
場合も上記と同様の効果が得られる。
れず、低コストの立体光導波路を提供することができ
る。
イソレータ層、またはフィルタ層が成型ガラスに一体的
に成型された場合は、さらに複雑な調整が必要とされ
ず、低コストの立体光導波路を提供することができる。
ータ層、またはフィルタ層を備える場合は、高機能の立
体光導波路を提供することができる。
よれば、複雑な調整が必要とされず、精度がよく、低コ
ストの立体光導波路を提供することができる。
ジュールによれば、複雑な調整が必要とされず、低コス
トの光モジュールを提供することができる。
の構成を示す断面図である。
立体光導波路の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
立体光導波路の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
立体光導波路の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
体光導波路の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
波路の構成を示す断面図である。
ときに使用する、各基板に設置されたマーカを示す断面
図である。
を示す概略図である。
を示す概略図である。
を示す概略図である。
を示す概略図である。
を示す概略図である。
を示す概略図である。
を示す概略図である。
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
応用例の構成を示す模式図である。
子、または光入出力端子の具体例を示す斜視図である。
である。
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくとも平板型光導波路を有する平板
型光基板と、レンズ層、アイソレータ層、またはフィル
タ層を有する平板型光基板とが積層されて構成された立
体光導波路。 - 【請求項2】 前記平板型導波路、および前記レンズ
層、アイソレータ層、またはフィルタ層が、成型ガラス
に一体的に成型された平板型光基板である、請求項1に
記載の立体光導波路。 - 【請求項3】 前記平板型光導波路に反射面が成型さ
れ、光が前記レンズ層、前記アイソレータ層、または前
記フィルタ層を通る、請求項1または2に記載の立体光
導波路。 - 【請求項4】 さらに受光素子、または発光素子を備え
た、請求項3に記載の立体光導波路。 - 【請求項5】 前記平板型光基板どうしは、少なくとも
2つの平板型光基板に一体成型されたマーカで位置決め
された、請求項1〜4のいずれかに記載の立体光導波
路。 - 【請求項6】 平板型光導波路を有する複数の平板型光
基板が積層されて構成された立体光導波路を製造する方
法であって、前記少なくとも二つの平板型光基板を成型
する際、マーカも同時にそれぞれ成型しておき、前記平
板型光基板を前記マーカを利用して位置決めすることに
より積層する、立体光導波路の製造方法。 - 【請求項7】 前記マーカは凹または凸形状であって、
前記平板型光基板を積層した後、光を前記マーカに照射
させて、光を前記マーカに反射または透過させることに
よって前記平板型光基板を位置決めする、請求項6に記
載の立体光導波路の製造方法。 - 【請求項8】 前記マーカの底面が斜め、散乱面、また
はレンズ面に成型されている、請求項7に記載の立体光
導波路の製造方法。 - 【請求項9】 電気入力端子と、 前記電気入力端子を有した発光素子と、 前記発光素子から発せられた光を伝達する請求項3に記
載の立体光導波路と、 前記立体光導波路を伝達された光を出力する光出力端子
と、を備える送信用光モジュール。 - 【請求項10】 光入力端子と、 前記光入力端子を有した請求項3に記載の立体光導波路
と、 前記立体光導波路を介して伝達された光を受光する受光
素子と、 前記受光素子に接続された電気出力端子と、を備える受
信用光モジュール。 - 【請求項11】 電気入力端子と、 少なくとも平板型導波路を有する平板型光基板、アイソ
レータを有する平板型光基板、および波長多重フィルタ
を有する平板型光基板、が積層されて構成された立体光
導波路と、 前記電気入力端子を有し前記立体光導波路に接続された
発光素子と、 前記立体光導波路に接続された受光素子と、 前記受光素子に接続された電気出力端子と、 前記立体光導波路に接続された光入出力端子と、を備
え、 前記電気入力端子から入力された電気信号を光信号に変
換して前記光入出力端子から送信し、前記光入出力端子
で受信した光信号を電気信号に変換して前記電気出力端
子に出力する、送受信用光モジュール。 - 【請求項12】 請求項9に記載の送信用光モジュール
と、 前記送信用光モジュールに接続される光ファイバケーブ
ルと、 前記光ファイバケーブルに接続される請求項10に記載
の受信用光モジュールと、を備える送受信用光伝送シス
テム。 - 【請求項13】 請求項11に記載の送受信用光モジュ
ールと、 前記送受信用光モジュールに接続される光ファイバケー
ブルと、を備える光送受信用光伝送システム。
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