JP2004004949A - Optical multiplexer/demultiplexer and light input/output part - Google Patents

Optical multiplexer/demultiplexer and light input/output part Download PDF

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Masanori Iida
飯田 正憲
Hiroyuki Asakura
朝倉 宏之
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical multiplexer/demultiplexer whose constitution is simple, which has the high arraying accuracy of an optical fiber and which is equipped with a light input/output part having high consistency with a coupling system including a refractive index. <P>SOLUTION: The optical multiplexer/demultiplexer is equipped with a diffraction grating, a lens and the light input/output part 3 for inputting and outputting light through the diffraction grating and the lens, and the light input/output part 3 is equipped with a transparent base 73, a first optical waveguide 53 and a second optical waveguide 63 and the optical fiber 4. The first and the second optical waveguides 53 and 63 are formed on either surface of the base 73 and the optical fiber 4 is arranged on a surface opposed to the either surface of the base 73. The light emitted from the optical fiber 4 is dispersed in terms of wavelength by the lens and the diffraction grating, and made incident on the first and the second optical waveguides 53 and 63. Then, the first or the second optical waveguide 53 or 63 corresponding to the light having specified wavelength out of the light dispersed in terms of wavelength is selectively optically coupled with the optical fiber 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は波長多重通信や双方向伝送に用いる光合分波器に関するものである。 The present invention relates to an optical multiplexer / demultiplexer used for wavelength division multiplexing communication and bidirectional transmission.

 近年、情報の高度化と多様化につれ、光伝送システムの大容量化が要求されると共に、リクエスト型の伝送が実現されつつある。双方向の映像及びデータの送受信のため、波長多重伝送を用いて伝送容量を増大させる方法が、既存の光ファイバを用いた光伝送システムを拡張する上で有効である。限られた波長帯域で多数の波長の光を多重するために、例えば特許文献1に示されているように、入出力光ファイバを2次元に配列し、多重光の入出力を行う光ファイバと波長分離された光の入出力を行う光ファイバを、互いに漏れ込みがないように空間的に別々に配置する構成が提案されている。また、光ファイバの配列精度を高めるために、光の入出力部分として光ファイバを配列したシリコン基板とLN(LiNO3)導波路基板を組み合わせる構成も提案されている(例えば、「ジェー.リプソン,ダブリュー.ジェー.ミンフォード,イー.ジェー.マーフィー,ティー.シー.ライス,アール.エー.リンケ アンド ジー.ティー.ハーヴェイ:ア シックス−チャンネル ウェーブレングス マルチプレックサー アンド デマルチプレックサー フォー シングル モード システムズ.アイイーイーイー ジャーナル オブ ライトウェーブ テクノロジー.ボル.エルティー3.エヌオー5.ピー1159(1985)[J.Lipson, W.J.Minford, E.J.Murphy, T.C.Rice, R.A.Linke, and G.T.Harvey: A Six-Channel Wavelength Multiplexer and Demultiplexer for Single Mode Systems. IEEE Journal of Lightwave Technology. Vol.LT-3.No.5.P.1159(1985)])。
特開平3−239207号公報
In recent years, with the advancement and diversification of information, a large capacity of an optical transmission system is required, and request-type transmission is being realized. A method of increasing the transmission capacity using wavelength division multiplexing transmission for transmitting and receiving bidirectional video and data is effective in expanding an existing optical transmission system using optical fibers. In order to multiplex light of many wavelengths in a limited wavelength band, for example, as shown in Patent Document 1, an input / output optical fiber is two-dimensionally arranged, and an optical fiber for inputting / outputting multiplexed light is used. A configuration has been proposed in which optical fibers for inputting and outputting wavelength-separated light are spatially separated so as not to leak into each other. Further, in order to improve the alignment accuracy of optical fibers, a configuration in which a silicon substrate on which optical fibers are arrayed and an LN (LiNO3) waveguide substrate as an input / output portion of light has been proposed (for example, "J. Lipson, W. J. Minford, E. J. Murphy, T. C. Rice, R. A. Linke and G. T. Harvey: AS-Channel Wavelength Multiplexer and Demultiplexer for Single Mode Systems. EEE Journal of Lightwave Technology Vol.3, N.O. IEEE Journal of L ightwave Technology. Vol.LT-3.No.5.P.1159 (1985)]).
JP-A-3-239207

 しかしながら、前者の場合、特許文献1では、光ファイバアレイの高精度な配列についての具体的構成について言及していない。一方、後者の場合、シリコン基板とLN基板という異種の基板間での接合を用いるため、屈折率の整合をとることができない。また、配列基板の材料が高価であり、加工には結晶方位を合わせた選択的エッチングや拡散・注入工程及び高精度の切削加工を必要とし、量産性が低く、加工精度のばらつきにより歩留まりが悪いという問題点を有していた。 However, in the former case, Patent Literature 1 does not mention a specific configuration of a highly accurate arrangement of the optical fiber array. On the other hand, in the case of the latter, since bonding between different kinds of substrates such as a silicon substrate and an LN substrate is used, it is impossible to match the refractive indexes. In addition, the material of the array substrate is expensive, and the processing requires selective etching and diffusion / injection steps in accordance with the crystal orientation and high-precision cutting, resulting in low mass productivity and poor yield due to variations in processing accuracy. There was a problem that.

 本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、構成が簡単で、かつ光ファイバの配列精度が高く、屈折率を含めた結合系との整合性の高い光入出力部を有する光合分波器を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above problems, and has a simple configuration, a high alignment accuracy of an optical fiber, and an optical input / output unit having high matching with a coupling system including a refractive index. It is an object to provide an optical multiplexer / demultiplexer having the same.

 上記目的を達成するため、本発明の光合分波器は、回折格子と、レンズと、前記回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部を備え、前記光入出力部は、透明基台と第1の光導波路及び第2の光導波路と、光ファイバとを備え、前記第1及び第2の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記光ファイバが前記透明基台の前記一方の面に対向した面に配置され、前記光ファイバから出射された光が、前記レンズ及び前記回折格子により波長分散され、それぞれ前記第1及び第2の光導波路に入射するようにされ、前記波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第1又は第2の光導波路と前記光ファイバとが選択的に光学結合されたものである。 In order to achieve the above object, an optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention includes a diffraction grating, a lens, and an optical input / output unit for inputting and outputting light via the diffraction grating and the lens. Comprises a transparent base, a first optical waveguide, a second optical waveguide, and an optical fiber, wherein the first and second optical waveguides are formed on one surface of the transparent base, and the optical fiber Is disposed on the surface of the transparent base opposite to the one surface, and the light emitted from the optical fiber is wavelength-dispersed by the lens and the diffraction grating, and is respectively transmitted to the first and second optical waveguides. The first or second optical waveguide corresponding to light of a specific wavelength among the wavelength-dispersed light and the optical fiber are selectively optically coupled.

 また、本発明の別の光合分波器は、回折格子と、レンズと、前記回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部を備え、前記光入出力部は、透明基台と第1の光導波路、第2の光導波路および第3の光導波路とを備え、前記第1及び第2の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記第3の光導波路が前記透明基台の他方の面に形成され、前記第3の光導波路から出射された光が、前記レンズ及び前記回折格子により波長分散され、それぞれ前記第1及び第2の光導波路に入射するようにされ、前記波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第1又は第2の光導波路と前記第3の光導波路とが選択的に光学結合されたものである。 Further, another optical multiplexer / demultiplexer of the present invention includes a diffraction grating, a lens, and an optical input / output unit for inputting / outputting light via the diffraction grating and the lens, wherein the optical input / output unit is transparent. A base, a first optical waveguide, a second optical waveguide, and a third optical waveguide, wherein the first and second optical waveguides are formed on one surface of the transparent base; An optical waveguide is formed on the other surface of the transparent base, and light emitted from the third optical waveguide is wavelength-dispersed by the lens and the diffraction grating, and is respectively transmitted to the first and second optical waveguides. The first or second optical waveguide and the third optical waveguide corresponding to light of a specific wavelength among the wavelength-dispersed light are selectively optically coupled to each other. .

 上記構成において、透明基台の一方の端面での導波路間隔と他方の端面での導波路間隔が異なることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the waveguide interval at one end face of the transparent base is different from the waveguide interval at the other end face.

 また、上記構成において、透明基台のレンズ側端面での導波路間隔が非レンズ側端面での導波路間隔よりも狭いことが好ましい。 In addition, in the above configuration, it is preferable that the waveguide interval at the lens-side end surface of the transparent base is smaller than the waveguide interval at the non-lens-side end surface.

 また、上記構成において、透明基台上の導波路間隔が狭くなっている部分に沿って、導波路溝深さ以上の深さの遮光部が設けられていることが好ましい。 In addition, in the above configuration, it is preferable that a light-shielding portion having a depth equal to or greater than the depth of the waveguide groove is provided along a portion where the waveguide interval on the transparent base is reduced.

 また、上記構成において、透明基台は、1つの平面上に形成された複数の光導波路を形成するための溝と、前記1つの平面に対向する面に設けられた光ファイバを保持するためのV字溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものであることが好ましい。 Further, in the above configuration, the transparent base has a groove for forming a plurality of optical waveguides formed on one plane and an optical fiber for holding an optical fiber provided on a surface opposed to the one plane. It is preferable to use a mold having a V-shaped groove and having a reversed phase shape and formed of a glass material or a resin material.

 または、上記構成において、透明基台は、1つの平面上に形成された複数の光導波路を形成するための溝と、前記1つの平面に対向する面に設けられた光導波路を形成するための溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものであることが好ましい。 Alternatively, in the above configuration, the transparent base is provided with a groove for forming a plurality of optical waveguides formed on one plane, and for forming an optical waveguide provided on a surface opposed to the one plane. It is preferable to use a mold having a groove and having a reversed phase shape and molded from a glass material or a resin material.

 また、上記構成において、透明基台は、光導波路を形成する材料の屈折率よりも小さいガラス材料又は樹脂材料で形成されていることが好ましい。 In addition, in the above configuration, it is preferable that the transparent base is formed of a glass material or a resin material having a refractive index smaller than that of a material forming the optical waveguide.

 また、上記構成において、レンズ側端面において、光導波路がその延長線上で一点に交差するように配置されていることが好ましい。 In addition, in the above configuration, it is preferable that the optical waveguide is disposed so as to intersect at one point on an extension of the lens side end surface.

 また、上記構成において、光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面は、光の導波方向に垂直な面に対し傾斜しており、その表面は鏡面化されていることが好ましい。 Further, in the above configuration, the input / output end face on the lens side of the optical waveguide and the separately provided light input / output means is inclined with respect to a plane perpendicular to the light waveguide direction, and the surface is mirror-finished. Is preferred.

 また、上記構成において、光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面に反射防止膜を設けることが好ましい。 In addition, in the above configuration, it is preferable that an antireflection film is provided on the input / output end face on the lens side of the optical waveguide and the optical input / output means provided separately.

 また、本発明の光入出力部は、透明基台と第1、第2、第3の光導波路とを備え、前記第1及び第2の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記第3の光導波路が前記透明基台の他方の面に形成され、透明基台の一方の端面での第1および第2の光導波路の導波路間隔と他方の端面での導波路間隔が異なるものである。 The light input / output unit of the present invention includes a transparent base and first, second, and third optical waveguides, and the first and second optical waveguides are formed on one surface of the transparent base. Wherein the third optical waveguide is formed on the other surface of the transparent base, the waveguide interval between the first and second optical waveguides at one end surface of the transparent base, and the waveguide at the other end surface. The intervals are different.

 以上のように、本発明の光合分波器によれば、光導波路と透明基台とが一体的に形成されるため、加工工程を簡素化することができる。また、入出力部が光ファイバを備えることとしたので、透明基台上の光導波路を形成する面が1面のみとなり、透明基台の加工工程を簡素化することができる。 As described above, according to the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention, since the optical waveguide and the transparent base are formed integrally, the processing steps can be simplified. In addition, since the input / output unit is provided with the optical fiber, the surface on which the optical waveguide is formed on the transparent base is only one surface, and the processing steps of the transparent base can be simplified.

 また、本発明の別の光合波器によれば、各光導波路の位置調整を不要とすることができる。 According to another optical multiplexer of the present invention, it is not necessary to adjust the position of each optical waveguide.

 また、透明基台の一方の端面での導波路間隔と他方の端面での導波路間隔を異ならせることにより、任意の受光素子や光伝送装置を使用することができる。 By making the waveguide spacing at one end face of the transparent base different from the waveguide spacing at the other end face, an arbitrary light receiving element or optical transmission device can be used.

 また、透明基台のレンズ側端面での導波路間隔を非レンズ側端面での導波路間隔よりも狭くすることにより、回折格子により分離される波長帯域幅を狭くすることができると共に、光合分波器に結合する光ファイバ等の結合スペースを確保することができる。 In addition, by making the waveguide spacing at the lens-side end face of the transparent base smaller than the waveguide spacing at the non-lens-side end face, the wavelength bandwidth separated by the diffraction grating can be narrowed, and the light coupling A coupling space for an optical fiber or the like coupled to the wave device can be secured.

 また、透明基台上の導波路間隔が狭くなっている部分沿って、導波路溝深さ以上の深さの遮光部を設けることにより、導波光の漏れ込みを抑制することができる。 Further, by providing a light shielding portion having a depth equal to or greater than the depth of the waveguide groove along the portion where the waveguide interval on the transparent base is narrowed, it is possible to suppress leakage of guided light.

 また、透明基台を、1つの平面上に形成された複数の光導波路を形成するための溝と、前記1つの平面に対向する面に設けられた光ファイバを保持するためのV字溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものとするか、または、1つの平面上に形成された複数の光導波路を形成するための溝と、前記1つの平面に対向する面に設けられた光導波路を形成するための溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものとすることにより、光導波路と透明基台とが一体的に形成され、加工工程を簡素化することができる。 Further, the transparent base is provided with a groove for forming a plurality of optical waveguides formed on one plane and a V-shaped groove for holding an optical fiber provided on a surface facing the one plane. Having, using a mold having the opposite phase shape, it shall be molded with a glass material or a resin material, or a groove for forming a plurality of optical waveguides formed on one plane, By having a groove for forming an optical waveguide provided on a surface opposite to the one plane, using a mold having an inverted phase shape, by molding with a glass material or a resin material, Since the optical waveguide and the transparent base are integrally formed, the processing steps can be simplified.

 また、透明基台を、光導波路を形成する材料の屈折率よりも小さいガラス材料又は樹脂材料で形成することにより、光導波路の形成を容易にすることができる。 Further, by forming the transparent base with a glass material or a resin material having a smaller refractive index than the material forming the optical waveguide, the formation of the optical waveguide can be facilitated.

 また、レンズ側端面において、光導波路をその延長線上で一点に交差するように配置することにより、入射角のずれによる結合効率の変動を抑制することができる。 変 動 Furthermore, by arranging the optical waveguide on the lens-side end face so as to intersect at one point on an extension of the optical waveguide, it is possible to suppress a change in coupling efficiency due to a shift in the incident angle.

 また、光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面を、光の導波方向に垂直な面に対し傾斜させ、その表面を鏡面化することにより、反射戻り光や光学系内での多重反射光を抑制することができ、光合分波器での歪や雑音を低減することができる。 In addition, the input / output end face on the lens side of the optical waveguide and the optical input / output means provided separately is inclined with respect to a plane perpendicular to the light guiding direction, and the surface is mirror-finished, so that reflected return light or optical Multiple reflected light in the system can be suppressed, and distortion and noise in the optical multiplexer / demultiplexer can be reduced.

 また、光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面に反射防止膜を設けることにより、さらに反射戻り光や光学系内での多重反射光を抑制することができ、光合分波器での歪や雑音を低減することができる。 Further, by providing an antireflection film on the input / output end face on the lens side of the optical waveguide and the separately provided optical input / output means, it is possible to further suppress reflected return light and multiple reflected light in the optical system. Distortion and noise in the duplexer can be reduced.

 (第1の実施例)
 本発明の光合分波器の好適な第1の実施例を、図1から図3を参照しつつ説明する。図1は本発明の第1の実施例における光合分波器の構成図を示す斜視図、図2は第1の実施例の光合分波器における光入出力部3の構成を示す正面図、図3はその斜視図である。
(First embodiment)
A first preferred embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical multiplexer / demultiplexer according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view showing the configuration of an optical input / output unit 3 in the optical multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view thereof.

 図1に示すように、例えば3本の入出力光ファイバ4、5及び6は、例えば頂角60度のV字溝7aを有する配列基台7及び押え板8により密着して保持され、光入出力部3を構成している。光入出力部3の前方にはレンズ2及び回折格子1が配置されている。図2に示すように、配列基台7のV字溝7aの頂角は60度である。また、各入出力光ファイバ4、5及び6は同じ外径を有しているため、下段の入出力光ファイバ4及び上段の入出力光ファイバ5及び6は互いに密着して配列される。また、図3に示すように、光入出力部3のレンズ側に位置し、入出力光ファイバ4、5及び6の入出力端面を含む入出力端面部12は、各入出力光ファイバ4、5及び6の配列方向に垂直な面に対して少なくとも7度以上傾斜し、その表面は鏡面化されている。 As shown in FIG. 1, for example, three input / output optical fibers 4, 5 and 6 are held in close contact with an array base 7 and a holding plate 8 having a V-shaped groove 7 a having a vertical angle of 60 degrees, for example. The input / output unit 3 is configured. The lens 2 and the diffraction grating 1 are arranged in front of the light input / output unit 3. As shown in FIG. 2, the apex angle of the V-shaped groove 7a of the array base 7 is 60 degrees. Further, since the input / output optical fibers 4, 5 and 6 have the same outer diameter, the lower input / output optical fiber 4 and the upper input / output optical fibers 5 and 6 are arranged in close contact with each other. As shown in FIG. 3, the input / output end face portion 12, which is located on the lens side of the optical input / output section 3 and includes the input / output end faces of the input / output optical fibers 4, 5, and 6, It is inclined at least 7 degrees or more with respect to a plane perpendicular to the arrangement direction of 5 and 6, and the surface is mirror-finished.

 光入出力部3の入出力光ファイバ4から出射された波長多重光は、レンズ2を透過して回折格子1に入射し、格子溝1aに垂直な方向に波長分散される。波長分散光は、再びレンズ2を透過し、波長分散された光のうち特定の波長の光が波長分散方向に配列された入出力光ファイバ5及び6にそれぞれ入射する。その結果、波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する入出力光ファイバ4と5及び入出力光ファイバ4と6とがそれぞれ選択的に結合される。入出力光ファイバ5及び6の出力は、それぞれ波長分離されている。回折格子1に対する入出力光ファイバ5及び6の位置は、波長分散された光のうち前記特定の波長の光の波長分散方向と一致する。また、光入出力部3の入出力端面12の傾斜方向は、入出力光ファイバ5及び6の配列方向と垂直である。そのため、入出力光ファイバ4から各入出力光ファイバ5及び6への、レンズ2及び回折格子1を含む光路長はそれぞれ同じである。 波長 Wavelength multiplexed light emitted from the input / output optical fiber 4 of the optical input / output unit 3 passes through the lens 2 and is incident on the diffraction grating 1, and is wavelength-dispersed in a direction perpendicular to the grating groove 1a. The wavelength-dispersed light passes through the lens 2 again, and the light of a specific wavelength out of the wavelength-dispersed light enters the input / output optical fibers 5 and 6 arranged in the wavelength dispersion direction. As a result, the input / output optical fibers 4 and 5 and the input / output optical fibers 4 and 6 corresponding to the light of the specific wavelength among the wavelength-dispersed lights are selectively coupled. The outputs of the input and output optical fibers 5 and 6 are wavelength-separated. The positions of the input and output optical fibers 5 and 6 with respect to the diffraction grating 1 coincide with the wavelength dispersion direction of the light having the specific wavelength among the wavelength-dispersed light. The direction of inclination of the input / output end face 12 of the optical input / output unit 3 is perpendicular to the direction in which the input / output optical fibers 5 and 6 are arranged. Therefore, the optical path length including the lens 2 and the diffraction grating 1 from the input / output optical fiber 4 to each of the input / output optical fibers 5 and 6 is the same.

 上記第1の実施例によれば、配列基台7に設けられたV字溝7aに3本の入出力光ファイバ4、5及び6を重ね、配列した簡便な構成であり、V字溝7aの側面と各入出力光ファイバ4、5及び6の側面が密着し、配列精度の高い入出力光ファイバアレイが構成される。また、入出力光ファイバ4から各入出力光ファイバ5及び6への光路長が同じであるため、光ファイバ間の結合効率のばらつきが低減される。また、光入出力部3の入出力端面12を傾斜させ、さらに入出力端面12の表面を鏡面化したので、反射戻り光及び光学系内での多重反射光が抑制され、光合分波器での歪や雑音が低減される。 According to the first embodiment, the three input / output optical fibers 4, 5, and 6 are superimposed and arranged on the V-shaped groove 7a provided on the arrangement base 7, and the V-shaped groove 7a And the side surfaces of the input / output optical fibers 4, 5 and 6 are in close contact with each other, thereby forming an input / output optical fiber array with high alignment accuracy. Further, since the optical path length from the input / output optical fiber 4 to each of the input / output optical fibers 5 and 6 is the same, the variation in the coupling efficiency between the optical fibers is reduced. In addition, since the input / output end face 12 of the optical input / output section 3 is inclined and the surface of the input / output end face 12 is mirror-finished, reflected return light and multiple reflected light in the optical system are suppressed. Distortion and noise are reduced.

 なお、上記第1の実施例では、配列基台7のV字溝7aの頂角を60度としたが、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、上段の入出力光ファイバ51及び61のクラッド部分の一部又は全周にわたって一定の範囲を除去し、前記頂角60度よりも小さい頂角のV字溝71aを有する配列基台71を用いて、これらの入出力光ファイバ4、51及び61を配列保持するように構成してもよい。または、図5に示すように、入出力光ファイバ42、52及び62のクラッドの外径を研磨又はエッチングにより小さくし、クラッドの外周面に強度補強用の薄膜層4a、5a及び6aをそれぞれ設け、第1の参考例と同様の頂角60度のV字溝72aを有する(小型の)配列基台72に密着配列させるように構成してもよい。いずれの場合も、波長分離光が入出力される入出力光ファイバ51と61又は52と62の間隔を狭搾化することができ、それぞれの入出力光ファイバ51及び61又は52及び62において結合される波長帯域幅を変化させることなく、光合分波機能として波長分離できる間隔を狭くすることができる利点を持つ。また、クラッド径をそのままにし、金属等の薄膜層4a、5a及び6aを施すことにより、強度補強と共に光ファイバ間の漏れ込みを防ぐことができ、クロストークが改善される。 In the first embodiment, the apex angle of the V-shaped groove 7a of the array base 7 is set to 60 degrees. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. A certain range is removed over a part or the entire circumference of the cladding portions of the output optical fibers 51 and 61, and the arrangement base 71 having a V-shaped groove 71a having an apex angle smaller than the apex angle of 60 degrees is used. The input / output optical fibers 4, 51 and 61 may be arranged and held. Alternatively, as shown in FIG. 5, the outer diameter of the cladding of the input / output optical fibers 42, 52 and 62 is reduced by polishing or etching, and thin film layers 4a, 5a and 6a for strength reinforcement are provided on the outer peripheral surface of the cladding. The arrangement may be such that the array base 72 is closely attached to a (small) array base 72 having a V-shaped groove 72a having a vertex angle of 60 degrees similar to that of the first reference example. In any case, the distance between the input and output optical fibers 51 and 61 or 52 and 62 through which the wavelength-separated light is input and output can be narrowed, and the coupling between the input and output optical fibers 51 and 61 or 52 and 62 can be achieved. There is an advantage that the interval at which wavelength separation can be performed as an optical multiplexing / demultiplexing function can be reduced without changing the wavelength bandwidth to be performed. In addition, by providing the thin film layers 4a, 5a and 6a of metal or the like while keeping the clad diameter as it is, it is possible to prevent the leakage between the optical fibers as well as to strengthen the strength, thereby improving the crosstalk.

 また、上記第1の実施例における配列基台7、71又は72の加工方法は特に限定されないが、基台形状の逆相形状を有する金型を用い、ガラス材料を注型成形したものを用いてもよい。この場合、配列基台7、71又は72の加工精度が良く、量産性に優れ、光ファイバ材料との整合性がよいので、機械的及び物理化学的な後処理加工を行いやすいという利点を有する。具体的な加工方法については後述する。 Further, the processing method of the arrangement base 7, 71 or 72 in the first embodiment is not particularly limited, but a mold having a reversed phase of the base is used, and a glass material cast and molded is used. You may. In this case, the processing accuracy of the array base 7, 71 or 72 is good, the mass productivity is excellent, and the compatibility with the optical fiber material is good, so that there is an advantage that mechanical and physicochemical post-processing can be easily performed. . A specific processing method will be described later.

 さらに、図6(a)に示すように、光入出力部3の入出力端面12に反射防止膜10を蒸着等により直接的に設けることにより、入出力端面12での反射戻り光及び多重反射光をさらに低減することができる。また、図6(b)に示すように、反射防止膜10を有する平板9を接着層11を介して入出力端面12に配置するように構成してもよい。後者の場合、上記反射戻り光及び多重反射光低減効果と共に、光ファイバアレイ部分を蒸着プロセスにおける高温にさらすことがなくなり、安定して反射防止膜10を設けることができる。なお、平板9の厚みと平板9の対向する面同士のくさび形状化により、対向面上で起こる多重反射光が光ファイバへ再結合をしないようにする必要がある。例えば、厚さ0.5mm、角度1度のくさび平板を用いた場合、シングルモード光ファイバでの再結合度を−55dB以下にすることができる。また、接着層11の屈折率を光ファイバの屈折率及び平板の屈折率に対してその屈折率差が0.03以内となるようにすれば、それらの間でのフレネル反射率を−40dB以下に抑えることができる。 Further, as shown in FIG. 6A, by providing an antireflection film 10 directly on the input / output end face 12 of the optical input / output section 3 by vapor deposition or the like, the reflected return light and the multiple reflection on the input / output end face 12 are obtained. Light can be further reduced. Further, as shown in FIG. 6B, a flat plate 9 having an anti-reflection film 10 may be arranged on the input / output end face 12 with an adhesive layer 11 interposed therebetween. In the latter case, together with the effects of reducing the reflected return light and the multiple reflected light, the optical fiber array portion is not exposed to the high temperature in the vapor deposition process, and the antireflection film 10 can be stably provided. The thickness of the flat plate 9 and the formation of the wedge between the opposing surfaces of the flat plate 9 need to prevent the multiple reflection light generated on the opposing surface from being recombined into the optical fiber. For example, when a wedge flat plate having a thickness of 0.5 mm and an angle of 1 degree is used, the degree of recombination in a single mode optical fiber can be reduced to -55 dB or less. If the refractive index difference between the adhesive layer 11 and the refractive index of the optical fiber and the refractive index of the flat plate is within 0.03, the Fresnel reflectance between them is -40 dB or less. Can be suppressed.

 (第2の実施例)
 次に、本発明の光合分波器の好適な第2の実施例を、図7から図9を参照しつつ説明する。なお、第2の実施例は、光入出力部3の構成においてのみ上記第1の実施例と異なり、回折格子1及びレンズ2により行われる波長分離(光分波器)に関する動作は第1の実施例と同じである。従って、光入出力部3のみ図面を用いて説明する。
(Second embodiment)
Next, a second preferred embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment differs from the first embodiment only in the configuration of the optical input / output unit 3, and the operation related to wavelength separation (optical demultiplexer) performed by the diffraction grating 1 and the lens 2 is the same as that of the first embodiment. This is the same as the embodiment. Therefore, only the light input / output unit 3 will be described with reference to the drawings.

 図7は第2の実施例の光合分波器の光入出力部3の構成を示す斜視図である。図7において、光導波路53及び63はガラス又は樹脂材料により、配列基台73上に一体的に形成されている。配列基台73は、光導波路53及び63の材料よりも屈折率の小さいガラス又は樹脂材料で形成され、V字溝73aが設けられている。光導波路53及び63の部分がコアに相当し、配列基台73の部分がクラッドに相当し、光伝送を行うことが可能となる。また、V字溝73aには入出力光ファイバ4が配置されている。配列基台73及び光導波路53及び63の上面にはバッファ層14が設けられている。配列基台73の入出力端面12は、配列基台73の上面又は底面に対する垂直面から傾斜しており、表面は鏡面化されている。また、入出力端面12上の光導波路53及び63の入出力端面15及び16の間隔は、通常の光ファイバを密着配列した間隔である125μmよりも狭く設定されている。配列基台73のもう一方の端面13上の光導波路53及び光導波路63の間隔は、その後に結合される任意の受光素子等に整合するような間隔に設定されている。すなわち、光導波路53及び63の間隔は、使用する受光素子等に応じて配列基台73を作製する際に任意に設定することができる。配列基台73のV字溝73aに配置された入出力光ファイバ4から出射された波長多重光は、図1に示すレンズ2及び回折格子1により波長分散され、波長分散光は再びレンズ2を透過し、それぞれ光導波路端面15及び16に入射する。その結果、波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する光導波路53又は63と入出力光ファイバ4とが選択的に結合され、波長分離される。 FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the optical input / output unit 3 of the optical multiplexer / demultiplexer according to the second embodiment. In FIG. 7, the optical waveguides 53 and 63 are integrally formed on an array base 73 by glass or a resin material. The array base 73 is formed of glass or a resin material having a smaller refractive index than the material of the optical waveguides 53 and 63, and has a V-shaped groove 73a. The portions of the optical waveguides 53 and 63 correspond to the core, and the portion of the array base 73 corresponds to the clad, which enables optical transmission. The input / output optical fiber 4 is disposed in the V-shaped groove 73a. The buffer layer 14 is provided on the upper surface of the arrangement base 73 and the optical waveguides 53 and 63. The input / output end face 12 of the array base 73 is inclined from a plane perpendicular to the top or bottom surface of the array base 73, and the surface is mirror-finished. The interval between the input / output end faces 15 and 16 of the optical waveguides 53 and 63 on the input / output end face 12 is set to be smaller than 125 μm, which is the interval in which ordinary optical fibers are closely arranged. The interval between the optical waveguide 53 and the optical waveguide 63 on the other end surface 13 of the array base 73 is set so as to match any light receiving element or the like to be subsequently coupled. That is, the interval between the optical waveguides 53 and 63 can be arbitrarily set when the array base 73 is manufactured according to the light receiving element or the like to be used. The wavelength multiplexed light emitted from the input / output optical fiber 4 disposed in the V-shaped groove 73a of the array base 73 is wavelength-dispersed by the lens 2 and the diffraction grating 1 shown in FIG. The light passes through and enters the optical waveguide end faces 15 and 16, respectively. As a result, the input / output optical fiber 4 and the optical waveguide 53 or 63 corresponding to the light of the specific wavelength out of the wavelength-dispersed light are selectively coupled and wavelength-separated.

 次に、配列基台73に対し光導波路53及び63が一体的に形成された光入出力部3の製造方法を、図8又は図9を用いて説明する。図8に示す第1の方法では、金型(図示せず)を用い、光導波路部分73b及びV字溝部分73aと共に配列基台73を一括成形する(手順a)。次に、配列基台73の光導波路部分73b側に高屈折材料22を埋め込み(手順b)、この高屈折材料を配列基台73の表面部分まで研磨等で除去し(手順c)、配列基台73上にバッファ層14を接合する(手順d)。このようにして得られた光導波路53及び63を含む配列基台73のV字溝73a内に入出力光ファイバ4を配置し、押さえ板8で固定する(手順e)。その結果、光入出力部3が完成される。一方、図9に示す第2の方法では、第1の方法と同様に金型を用い、光導波路部分73b及びV字溝部分73aと共に配列基台73を一括成形し(手順a)、その後熱処理等によりバッファ層14を接合し(手順b)、コア相当部分73bへの高屈折率材料22を充填する(手順c)。このようにして得られた光導波路53及び63を含む配列基台73のV字溝73a内に入出力光ファイバ4を配置し、押さえ板8で固定する(手順d)。 Next, a method of manufacturing the optical input / output unit 3 in which the optical waveguides 53 and 63 are formed integrally with the array base 73 will be described with reference to FIGS. In the first method shown in FIG. 8, the array base 73 is molded together with the optical waveguide portion 73b and the V-shaped groove portion 73a by using a mold (not shown) (procedure a). Next, the high refractive material 22 is embedded in the optical waveguide portion 73b side of the array base 73 (procedure b), and the high refractive material is removed to the surface portion of the array base 73 by polishing or the like (procedure c). The buffer layer 14 is bonded on the table 73 (procedure d). The input / output optical fiber 4 is arranged in the V-shaped groove 73a of the array base 73 including the optical waveguides 53 and 63 obtained in this way, and is fixed by the holding plate 8 (procedure e). As a result, the optical input / output unit 3 is completed. On the other hand, in the second method shown in FIG. 9, the array base 73 is collectively formed together with the optical waveguide portion 73b and the V-shaped groove portion 73a by using a mold as in the first method (procedure a), and then heat-treated. Then, the buffer layer 14 is joined (procedure b), and the core equivalent portion 73b is filled with the high refractive index material 22 (procedure c). The input / output optical fiber 4 is arranged in the V-shaped groove 73a of the array base 73 including the optical waveguides 53 and 63 obtained in this way, and is fixed by the holding plate 8 (procedure d).

 光導波路53と63の間隔が入出力端面12付近で狭くなると、互いの光導波路53及び63間で導波光の漏れ込みが起こる可能性がある。しかし、シングルモード光導波路の場合、導波路間隔を30μm以上にすれば、導波光の漏れ込みを−50dB以下にすることができる。また、図10に示すように、配列基台73の光導波路53と63の間に遮光層20を選択的に設けることにより、導波光の漏れ込みをさらに抑制することも可能である。この場合、遮光層20の形成工程を、配列基台73及び光導波路53及び63の作製工程に追加し、一括形成することができる。 (4) If the distance between the optical waveguides 53 and 63 is reduced in the vicinity of the input / output end face 12, there is a possibility that guided light leaks between the optical waveguides 53 and 63. However, in the case of a single mode optical waveguide, if the waveguide interval is set to 30 μm or more, the leakage of the guided light can be reduced to −50 dB or less. Further, as shown in FIG. 10, by selectively providing the light shielding layer 20 between the optical waveguides 53 and 63 of the array base 73, it is possible to further suppress the leakage of the guided light. In this case, the step of forming the light-shielding layer 20 can be added to the step of manufacturing the array base 73 and the optical waveguides 53 and 63, and can be formed collectively.

 また、上記第2の実施例では、配列基台73の片側に光導波路53及び63を形成しているが、図11に示すように、配列基台73の光導波路53及び63が設けられている面と対向する面に光導波路43を形成し、バッファ層23を設けた光入出力部を構成することもできる。これにより光入出力部自体を一括成形可能な集積化部分とすることができる。 In the second embodiment, the optical waveguides 53 and 63 are formed on one side of the array base 73. However, as shown in FIG. 11, the optical waveguides 53 and 63 of the array base 73 are provided. The optical waveguide 43 may be formed on a surface opposite to the surface on which the light is input, and an optical input / output unit provided with the buffer layer 23 may be configured. As a result, the light input / output unit itself can be an integrated part that can be formed collectively.

 以上のように、第2の実施例では、配列基台73と光導波路35及び63を一体化することにより、光入出力部3の量産性及び加工精度を向上させることができ、光合分波器として特性の均一化を図ることができる。さらに、配列基台73端面12及び光導波路35及び63の端面15及び16の鏡面化を同時に行うことが可能であるという利点をも有している。また、光導波路53と63との間隔を狭くすることができ、かつ光導波路の結合時におけるモードフィールド径等の整合性がよく結合効率の高い光合分波器を実現することができる。 As described above, in the second embodiment, by integrating the array base 73 and the optical waveguides 35 and 63, the mass productivity and processing accuracy of the optical input / output unit 3 can be improved, and As a result, the characteristics can be made uniform. Further, there is an advantage that the end faces 12 of the array base 73 and the end faces 15 and 16 of the optical waveguides 35 and 63 can be mirror-finished at the same time. Further, it is possible to reduce the distance between the optical waveguides 53 and 63, and realize an optical multiplexer / demultiplexer having high matching efficiency such as mode field diameter at the time of coupling of the optical waveguides and high coupling efficiency.

 (第1の参考例)
 次に、本発明の光合分波器の好適な第1の参考例を、図12を参照しつつ説明する。図12は第1の参考例の光合分波器の光入出力部3の構成を示す斜視図である。なお、上記第1及び第2の実施例と同一の番号を伏した部材は実質的に同一であるため、その説明を省略する。また、説明の都合上、光入出力部3の入出力端面12側が紙面の奥になるように描いている。
(First Reference Example)
Next, a first preferred embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the optical input / output unit 3 of the optical multiplexer / demultiplexer according to the first reference example. The members having the same reference numerals as those in the first and second embodiments are substantially the same, and the description thereof will be omitted. Further, for convenience of explanation, the optical input / output unit 3 is drawn such that the input / output end face 12 side is located in the depth of the paper.

 図12において、配列基台74の前半の上面には光導波路53及び63が設けられており、後半の上面にはV字溝17及び18が設けられている。また、配列基台74の底部にもV字溝74aが設けられている。入出力光ファイバ44、54及び64はそれぞれ、V字溝74a、17及び18上に載置される。また、入出力光ファイバ54及び64は、配列基台74の入出力光ファイバの側での端面19において光導波路53及び63の端面24及び25とそれぞれ結合される。 In FIG. 12, optical waveguides 53 and 63 are provided on the upper surface of the first half of the array base 74, and V-shaped grooves 17 and 18 are provided on the upper surface of the second half. Also, a V-shaped groove 74a is provided at the bottom of the array base 74. The input / output optical fibers 44, 54 and 64 are mounted on the V-shaped grooves 74a, 17 and 18, respectively. The input / output optical fibers 54 and 64 are coupled to the end faces 24 and 25 of the optical waveguides 53 and 63 at the end face 19 of the array base 74 on the side of the input / output optical fiber, respectively.

 第1の参考例は、第1の実施例の上に、さらに導波路53及び63の端面24及び25と入出力光ファイバ54及び64とを結合するために、配列基台74の後半の上面にV字溝17及び18を設けたものである。V字溝17上に載置され固定された入出力光ファイバ54は、光導波路53とコア部分どうしが位置整合するように結合されている。同様に、V字溝18上に載置され固定された入出力光ファイバ64も、光導波路63とコア部分どうしが位置整合するように結合されている。 The first reference example is different from the first example in that the end faces 24 and 25 of the waveguides 53 and 63 and the input / output optical fibers 54 and 64 are further coupled to each other. Are provided with V-shaped grooves 17 and 18. The input / output optical fiber 54 mounted and fixed on the V-shaped groove 17 is coupled so that the optical waveguide 53 and the core part are aligned. Similarly, the input / output optical fiber 64 placed and fixed on the V-shaped groove 18 is also coupled so that the optical waveguide 63 and the core portion are aligned.

 上記第1の参考例によれば、第1の実施例の効果に加え、光ファイバと光導波路とが低損失で結合された光入出力部を構成することができる。また、光導波路53及び63を含む配列基台74は一括成形可能であるため、入出力光ファイバ54及び64との整合性を維持しつつ、量産性に優れたものとなる。 According to the first embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, an optical input / output unit in which an optical fiber and an optical waveguide are coupled with low loss can be configured. In addition, since the array base 74 including the optical waveguides 53 and 63 can be molded at a time, the mass productivity is excellent while maintaining the consistency with the input / output optical fibers 54 and 64.

 光導波路と光ファイバとの結合部分については、図13(端面部分のみを特化して記載)に示すように、配列基台74の光ファイバ側の端面21を斜め鏡面化し、図14に示すように、端面を斜め研磨した光ファイバ56を端面21に付き当てるように配置するように構成してもよい。この場合、接合部分での反射戻り光が光ファイバ56及び光導波路53には再入射しない。端面21を斜め鏡面化することにより、成形過程において垂直な端面を形成するよりも硝材等の型抜きが容易になり、安定して作製が可能である。さらにレンズ側の光入出力端面12も作製時に斜め鏡面化することにより、光学系における反射戻り光を抑制することができる。また必要に応じてレンズ側入出力端面12に反射防止膜を施すことにより、反射戻り光を低減することができる。 As for the coupling portion between the optical waveguide and the optical fiber, as shown in FIG. 13 (only the end face portion is specially described), the end face 21 on the optical fiber side of the array base 74 is made into an oblique mirror surface, and as shown in FIG. Alternatively, the optical fiber 56 whose end face is obliquely polished may be arranged so as to abut the end face 21. In this case, the reflected return light at the joint does not re-enter the optical fiber 56 and the optical waveguide 53. By forming the end surface 21 into an oblique mirror surface, it becomes easier to remove a glass material or the like than to form a vertical end surface in the molding process, and stable production is possible. Furthermore, by forming the light input / output end face 12 on the lens side into an oblique mirror surface at the time of fabrication, it is possible to suppress reflected return light in the optical system. Further, by providing an anti-reflection film on the lens-side input / output end face 12 as necessary, it is possible to reduce reflected return light.

 (第2の参考例)
 次に、本発明の光合分波器の好適な第2の参考例を、図15及び図16を参照しつつ説明する。図15は第2の参考例の光入出力部3の構成を示す斜視図であり、図16はその分解斜視図である。第2の参考例では、実質的に図11に示した光入出力部3と同一のものを、V字溝79aを有する第2の配列基台79に装着し、入出力光ファイバ44、54及び64をV字溝79a内に密着配置している。入出力光ファイバ44は光導波路43に、入出力光ファイバ54は光導波路53に、また入出力光ファイバ64は光導波路63に、それぞれ位置精度よく結合されている。
(Second reference example)
Next, a second preferred embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a perspective view showing the configuration of the light input / output unit 3 of the second reference example, and FIG. 16 is an exploded perspective view thereof. In the second reference example, substantially the same optical input / output unit 3 as shown in FIG. 11 is mounted on a second array base 79 having a V-shaped groove 79a, and the input / output optical fibers 44 and 54 are provided. And 64 are closely arranged in the V-shaped groove 79a. The input / output optical fiber 44 is coupled to the optical waveguide 43, the input / output optical fiber 54 is coupled to the optical waveguide 53, and the input / output optical fiber 64 is coupled to the optical waveguide 63 with good positional accuracy.

 第2の配列基台79は、図16に示すように、別個に成形された光入出力部3を載置するための平坦部79bと、入出力光ファイバ44、54及び64を密着配置するためのV字溝部79aを有する。光入出力部3に一体的に形成された導波路43、53及び63の端面は、V字溝79aに密着配列された入出力光ファイバ44、54及び64のコアと整合する位置に設けられている。このように、V字溝79aにより3本の入出力光ファイバ44、54及び64を精度よく配列した第2の配列基台79と、成形時に導波路43、53及び63の間隔を規定して作製した配列基台73とを組み合わせることにより、総作製工程数を低減し、かつ汎用性の高い構成とすることができ、種々の仕様の異なる光合分波器においても、光入出力部の共用部位の多い構成とすることができる。 As shown in FIG. 16, the second array base 79 has a flat portion 79b on which the optical input / output unit 3 formed separately is placed, and the input / output optical fibers 44, 54 and 64 in close contact with each other. And a V-shaped groove 79a. The end faces of the waveguides 43, 53, and 63 formed integrally with the optical input / output unit 3 are provided at positions matching the cores of the input / output optical fibers 44, 54, and 64 that are closely arranged in the V-shaped groove 79a. ing. In this manner, the V-shaped groove 79a defines the second arrangement base 79 on which the three input / output optical fibers 44, 54, and 64 are accurately arranged, and defines the spacing between the waveguides 43, 53, and 63 during molding. By combining the array base 73 thus manufactured, the total number of manufacturing steps can be reduced, and a highly versatile configuration can be achieved. The optical input / output section can be shared even in optical multiplexer / demultiplexers having various specifications. A configuration having many parts can be adopted.

 なお、上記各実施例では光分波器の動作について説明を行ったが、光合波器の動作は、上記光分波器の動作中光の進行方向を逆にすればよく、その説明を省略する。また、レンズ側の光導波路の配置に関しては、その光導波路端での光の出射方向の延長線上で一点に交差するようにすることが望ましい。その理由は、回折格子からの波長分離光は、それぞれ所望の波長の光が光導波路に入射し、結合される際、回折角の偏位に基づき入射角度の差異が生じる。具体例として、シングルモード導波路(モードフィールド径10μm)における入射角度のずれに対する結合効率の変動を、図17に示す。このように、入射角度のずれにより結合効率が変動し、これが各波長分離光における挿入損失のばらつきとなって現れる可能性がある。挿入損失のばらつきを低減するため、上記各光導波路配置構成が有効である。例えば、有効焦点距離5mmのレンズを用い光導波路間隔60μmで構成する場合、隣接する光導波路は出射端面からの延長線上で約0.7度の交差角で交わるようにすれば、結合損失変動分を最小にすることができる。 Although the operation of the optical demultiplexer has been described in each of the above embodiments, the operation of the optical multiplexer may be performed by reversing the traveling direction of the light during the operation of the optical demultiplexer, and the description thereof will be omitted. I do. In addition, it is desirable that the arrangement of the optical waveguides on the lens side intersects one point on an extension of the light emitting direction at the end of the optical waveguide. The reason for this is that, when the wavelength-separated light from the diffraction grating is incident on the optical waveguide with light having a desired wavelength, the incident angle differs due to the deviation of the diffraction angle when the light is coupled. As a specific example, FIG. 17 shows a change in coupling efficiency with respect to a shift in the incident angle in a single mode waveguide (mode field diameter: 10 μm). As described above, the coupling efficiency fluctuates due to the shift of the incident angle, and this may appear as a variation in the insertion loss of each wavelength-separated light. In order to reduce the variation in insertion loss, each of the above optical waveguide arrangement configurations is effective. For example, when a lens having an effective focal length of 5 mm is used and the distance between the optical waveguides is 60 μm, if adjacent optical waveguides intersect at an intersection angle of about 0.7 degrees on an extension from the output end face, the coupling loss variation Can be minimized.

 回折格子の配置に関しては、傾き角をリトロー角度又はブレーズ角度付近に設定すればよい。特に、好ましくは回折効率が高く偏光依存性が小さいフーリエ回折格子(例えば 飯田,萩原,朝倉:光通信システムに最適化した高い回折効率を有するホログラフィックフーリエ回折格子,アプライド オプティクス,31巻,15号,3015頁,1992年[M.Iida, K.Hagiwara, and H.Asakura:Holographic Fourier diffraction gratings with a high diffraction efficiency optimized for optical communication systems, Applied Optics, Vol.31, No.15, P.3015(1992)] に記載)を用いる。この場合、回折効率が無偏光で90%以上あり、かつ偏光依存性も5%以内と小さいため、低損失で偏光雑音の小さい構成とすることができる。 Regarding the arrangement of the diffraction grating, the tilt angle may be set near the Littrow angle or the blaze angle. In particular, Fourier diffraction gratings that preferably have high diffraction efficiency and low polarization dependence (eg, Iida, Hagiwara, Asakura: Holographic Fourier diffraction grating with high diffraction efficiency optimized for optical communication systems, Applied Optics, Vol. 31, No. 15, No. 15) , P. 3015, 1992 [M.Iida, K. Hagiwara, and H. Asakura: Holographic Fourier diffraction gratings with a high diffraction efficiency optimized for optical communication systems, Applied Optics, Vol. 31, No. 15, P. 3015 ( 1992)]). In this case, since the diffraction efficiency is 90% or more for non-polarized light and the polarization dependence is as small as 5% or less, a configuration with low loss and small polarization noise can be obtained.

 レンズとしては、単一非球面レンズや屈折率分布(GRIN)レンズを用いることにより、従来の球面組レンズに比べ光学系の小型化と共に、多重反射点を低減させることができる。さらに、回折格子を凹面格子又は曲面平面回折格子を用いることにより、レンズが不要な光学系を構成することができる。 By using a single aspheric lens or a refractive index distribution (GRIN) lens as the lens, the size of the optical system can be reduced and the number of multiple reflection points can be reduced as compared with a conventional spherical lens. Further, by using a concave grating or a curved plane grating as the diffraction grating, an optical system that does not require a lens can be configured.

 また、上記各実施例では、2つの波長用の合分波器について述べたが、これに限らず3波以上の構成であってもよい。この場合、出力ファイバの本数は多重する数だけ必要となるが、V字溝に重ねて配列することにより、原理的に何本の出力ファイバであっても直線状に配列することができる。また光導波路については必要な波長の数の光導波路を増やして所望の間隔で形成すればよい。 Also, in each of the above embodiments, the multiplexer / demultiplexer for two wavelengths has been described, but the present invention is not limited to this, and a configuration of three or more waves may be used. In this case, the number of output fibers is required to be multiplexed, but by arranging them in a V-shaped groove, any number of output fibers can be arranged linearly in principle. Further, the optical waveguides may be formed at desired intervals by increasing the number of optical waveguides of a required wavelength.

本発明の光合分波器の第1の実施例の構成を示す斜視図1 is a perspective view showing the configuration of a first embodiment of an optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention. 第1の実施例における光入出力部の構成を示す正面図FIG. 2 is a front view showing the configuration of an optical input / output unit according to the first embodiment. 第1の実施例における光入出力部の構成を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an optical input / output unit according to the first embodiment. 第1の実施例における光入出力部の他の構成を示す正面図Front view showing another configuration of the light input / output unit in the first embodiment. 第1の実施例における光入出力部の他の構成を示す正面図Front view showing another configuration of the light input / output unit in the first embodiment. (a)及び(b)はそれぞれ第1の実施例における反射防止膜を有する光入出力部の他の構成を示す側面図(A) and (b) are side views each showing another configuration of the light input / output unit having the antireflection film in the first embodiment. 本発明の光合分波器の第2の実施例における光入出力部の構成を示す斜視図FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an optical input / output unit in a second embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention. 本発明の第2の実施例における光入出力部の製造工程の1例を示す図FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of an optical input / output unit according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例における光入出力部の製造工程の他の1例を示す図FIG. 14 is a diagram showing another example of the manufacturing process of the optical input / output unit according to the second embodiment of the present invention. 本発明の光合分波器の第2の実施例における光入出力部の他の構成を示す斜視図FIG. 9 is a perspective view showing another configuration of the optical input / output unit in the second embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention. 本発明の光合分波器の第1の参考例における光入出力部の構成を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an optical input / output unit in a first reference example of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention. 本発明の光合分波器の第1の参考例における光入出力部の他の構成を示す斜視図Perspective view showing another configuration of the optical input / output unit in the first reference example of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention. 第1の参考例における配列基台の形状の詳細を示す斜視図The perspective view which shows the detail of the shape of the arrangement base in the 1st reference example. 第1の参考例における光ファイバと光導波路の結合状態を示す側部断面図Sectional side view showing the coupling state between the optical fiber and the optical waveguide in the first reference example. 本発明の光合分波器の第2の参考例における光入出力部の構成を示す斜視図A perspective view showing a configuration of an optical input / output unit in a second reference example of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention. 第2の参考例における配列基台の形状の詳細を示す斜視図The perspective view which shows the detail of the shape of the arrangement base in the 2nd reference example. 入射角度ずれに対する結合効率変動を表すグラフGraph showing coupling efficiency variation with incident angle deviation

符号の説明Explanation of reference numerals

 1 :回折格子
 1a:格子溝
 2 :レンズ
 3 :光入出力部
 4 :入出力光ファイバ
 4a:強度補償用薄膜層
 5 :入出力光ファイバ
 5a:強度補償用薄膜層
 6 :入出力光ファイバ
 6a:強度補償用薄膜層
 7 :配列基台
 7a:V字溝
 8 :押さえ板
 9 :平板
10 :反射防止膜
11 :接着層
12 :レンズ側端面
13 :非レンズ側端面
14 :バッファ層
15 :入出力端面
16 :入出力端面
17 :V字溝
18 :V字溝
19 :端面
20 :遮光層
21 :端面
22 :高屈折率材料
23 :バッファ層
24 :端面
25 :端面
42 :入出力光ファイバ
43 :光導波路
44 :入出力光ファイバ
51 :入出力光ファイバ
52 :入出力光ファイバ
53 :光導波路
54 :入出力光ファイバ
56 :入出力光ファイバ
61 :入出力光ファイバ
62 :入出力光ファイバ
63 :光導波路
64 :入出力光ファイバ
71 :配列基台
71a:V字溝
72 :配列基台
72a:V字溝
73 :配列基台
73a:V字溝
73b:コア相当部分
74 :配列基台
79 :配列基台
79a:V字溝
79b:平坦部
Reference Signs List 1: diffraction grating 1a: grating groove 2: lens 3: light input / output unit 4: input / output optical fiber 4a: intensity compensation thin film layer 5: input / output optical fiber 5a: intensity compensation thin film layer 6: input / output optical fiber 6a : Thin film layer for strength compensation 7: Arrangement base 7 a: V-shaped groove 8: Holding plate 9: Flat plate 10: Antireflection film 11: Adhesive layer 12: Lens side end surface 13: Non-lens side end surface 14: Buffer layer 15: On Output end face 16: Input / output end face 17: V-shaped groove 18: V-shaped groove 19: End face 20: Light shielding layer 21: End face 22: High refractive index material 23: Buffer layer 24: End face 25: End face 42: Input / output optical fiber 43 : Input / output optical fiber 51: input / output optical fiber 52: input / output optical fiber 53: optical waveguide 54: input / output optical fiber 56: input / output optical fiber 61: input / output optical fiber 62: input / output Optical fiber 63: Optical waveguide 64: Input / output optical fiber 71: Array base 71a: V-shaped groove 72: Array base 72a: V-shaped groove 73: Array base 73a: V-shaped groove 73b: Core equivalent portion 74: Array Base 79: Array base 79a: V-shaped groove 79b: Flat portion

Claims (14)

 回折格子と、レンズと、前記回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部を備え、
 前記光入出力部は、透明基台と第1の光導波路及び第2の光導波路と、光ファイバとを備え、
 前記第1及び第2の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記光ファイバが前記透明基台の前記一方の面に対向した面に配置され、前記光ファイバから出射された光が、前記レンズ及び前記回折格子により波長分散され、それぞれ前記第1及び第2の光導波路に入射するようにされ、前記波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第1又は第2の光導波路と前記光ファイバとが選択的に光学結合されていることを特徴とする光合分波器。
A diffraction grating, a lens, and a light input / output unit for inputting and outputting light via the diffraction grating and the lens,
The optical input / output unit includes a transparent base, a first optical waveguide, a second optical waveguide, and an optical fiber,
The first and second optical waveguides are formed on one surface of the transparent base, and the optical fiber is disposed on a surface of the transparent base opposite to the one surface, and emitted from the optical fiber. Light is wavelength-dispersed by the lens and the diffraction grating, and is made to enter the first and second optical waveguides, respectively, and the first light corresponding to light of a specific wavelength among the wavelength-dispersed light is emitted. Alternatively, an optical multiplexer / demultiplexer, wherein a second optical waveguide and the optical fiber are selectively optically coupled.
 回折格子と、レンズと、前記回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部を備え、
 前記光入出力部は、透明基台と第1の光導波路、第2の光導波路および第3の光導波路とを備え、
 前記第1及び第2の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記第3の光導波路が前記透明基台の他方の面に形成され、
 前記第3の光導波路から出射された光が、前記レンズ及び前記回折格子により波長分散され、それぞれ前記第1及び第2の光導波路に入射するようにされ、前記波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第1又は第2の光導波路と前記第3の光導波路とが選択的に光学結合されていることを特徴とする光合分波器。
A diffraction grating, a lens, and a light input / output unit for inputting and outputting light via the diffraction grating and the lens,
The optical input / output unit includes a transparent base, a first optical waveguide, a second optical waveguide, and a third optical waveguide,
The first and second optical waveguides are formed on one surface of the transparent base, and the third optical waveguide is formed on the other surface of the transparent base.
The light emitted from the third optical waveguide is wavelength-dispersed by the lens and the diffraction grating, and is made to enter the first and second optical waveguides respectively. An optical multiplexer / demultiplexer, wherein the first or second optical waveguide corresponding to light having the wavelength of (a) and the third optical waveguide are selectively optically coupled.
 透明基台の一方の端面での導波路間隔と他方の端面での導波路間隔が異なる請求項1又は2記載の光合分波器。 3. The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein a waveguide interval at one end face of the transparent base is different from a waveguide interval at the other end face.  透明基台のレンズ側端面での導波路間隔が非レンズ側端面での導波路間隔よりも狭い請求項1又は2記載の光合分波器。 3. The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein a waveguide interval at the lens-side end surface of the transparent base is smaller than a waveguide interval at the non-lens-side end surface.  透明基台上の導波路間隔が狭くなっている部分に沿って、導波路溝深さ以上の深さの遮光部が設けられている請求項1又は2記載の光合分波器。 (3) The optical multiplexer / demultiplexer according to (1) or (2), wherein a light-shielding portion having a depth equal to or greater than the depth of the waveguide groove is provided along a portion of the transparent base on which the waveguide interval is reduced.  透明基台は、1つの平面上に形成された第1及び第2の光導波路を形成するための溝と、前記1つの平面に対向する面に設けられた光ファイバを保持するためのV字溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものである請求項1記載の光合分波器。 The transparent base has a groove formed on one plane for forming first and second optical waveguides, and a V-shape for holding an optical fiber provided on a surface facing the one plane. The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein the optical multiplexer / demultiplexer is formed by using a mold having a groove and having a reversed phase shape, using a glass material or a resin material.  透明基台は、1つの平面上に形成された第1及び第2の光導波路を形成するための溝と、前記1つの平面に対向する面に設けられた第3の光導波路を形成するための溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものである請求項2記載の光合分波器。 The transparent base is used to form first and second optical waveguides formed on one plane and a third optical waveguide provided on a surface facing the one plane. 3. The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 2, wherein the optical multiplexer / demultiplexer is formed of a glass material or a resin material by using a mold having the opposite phase shape.  透明基台は、光導波路を形成する材料の屈折率よりも小さいガラス材料又は樹脂材料で形成されている請求項1又は2に記載の光合分波器。 3. The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein the transparent base is formed of a glass material or a resin material having a refractive index smaller than a refractive index of a material forming the optical waveguide.  レンズ側端面において、光導波路がその延長線上で一点に交差するように配置されている請求項1から8のいずれかに記載の光合分波器。 The optical multiplexer / demultiplexer according to any one of claims 1 to 8, wherein the optical waveguide is disposed so as to intersect at a point on an extension of the lens-side end surface.  光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面は、光の導波方向に垂直な面に対し傾斜しており、その表面は鏡面化されている請求項1又は2記載の光合分波器。 3. The optical waveguide and the input / output end face on the lens side of the separately provided optical input / output means are inclined with respect to a plane perpendicular to the light guiding direction, and the surface is mirror-finished. Optical multiplexer / demultiplexer.  光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面に反射防止膜を設けた請求項1又は2記載の光合分波器。 (3) The optical multiplexer / demultiplexer according to (1) or (2), wherein an antireflection film is provided on the input / output end face on the lens side of the optical waveguide and the separately provided optical input / output means.  透明基台と第1の光導波路、第2の光導波路および第3の光導波路とを備え、
 前記第1及び第2の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記第3の光導波路が前記透明基台の他方の面に形成され、
 透明基台の一方の端面での前記第1及び第2の光導波路の導波路間隔と他方の端面での導波路間隔が異なる光入出力部。
A transparent base, a first optical waveguide, a second optical waveguide, and a third optical waveguide,
The first and second optical waveguides are formed on one surface of the transparent base, and the third optical waveguide is formed on the other surface of the transparent base.
An optical input / output unit wherein a waveguide interval between the first and second optical waveguides at one end face of the transparent base is different from a waveguide interval at the other end face.
 透明基台上の導波路間隔が狭くなっている部分に沿って、導波路溝深さ以上の深さの遮光部が設けられている請求項12記載の光入出力部。 13. The optical input / output unit according to claim 12, wherein a light-shielding portion having a depth equal to or greater than the depth of the waveguide groove is provided along a portion of the transparent base on which the waveguide interval is reduced.  透明基台は、光導波路を形成する材料の屈折率よりも小さいガラス材料又は樹脂材料で形成されている請求項12に記載の光入出力部。 13. The optical input / output unit according to claim 12, wherein the transparent base is formed of a glass material or a resin material having a refractive index smaller than a refractive index of a material forming the optical waveguide.
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