JP2004061914A - 光伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】導光路と光素子の光結合損失を改善し、光利用効率の大きい光伝送装置を提供する。
【解決手段】光伝送装置は、複数の階段状の段差部に光入出射部を有する導光路１１と、導光路を固定する基板１２と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された受光素子１４および発光素子１５とを備える。受光素子１４および発光素子１５は、光コネクタ１３を用いて基板に配置される。ここで、導光路１１と基板１２の線膨張係数および吸水による寸法変化率（または吸水率）がほぼ同等とされる。
【選択図】 図１
【解決手段】光伝送装置は、複数の階段状の段差部に光入出射部を有する導光路１１と、導光路を固定する基板１２と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された受光素子１４および発光素子１５とを備える。受光素子１４および発光素子１５は、光コネクタ１３を用いて基板に配置される。ここで、導光路１１と基板１２の線膨張係数および吸水による寸法変化率（または吸水率）がほぼ同等とされる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光入出射部を有する導光路と光入出射部に対応して光素子が配置された基板とを備えた光伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から導光路を基板に固定する際に、導光路と基板の線膨張係数を合わせて光部品を作製する技術が知られている。例えば、特開２００１−４８５０公報には、光導波路材料に合わせて基板の線膨張係数を制御する技術が開示されている。このような技術を採用することにより、部品の歩留まりや信頼性を向上することが期待される。
【０００３】
導光路と基板の固定方法には種々の方法を用いることができるが、例えば、導光路に設けられた位置決め部を基板の基準面に突き当てる方法、または導光路を基板に埋め込む方法などを採ることができる。このような導光路及び基板は、例えば、プラスチック材料を切削研磨して、または射出成形により形成することができる。例えば、光伝達部と光入出射部からなる形態を有する導光路において、光伝達部に設けられた基準面から先端の入出射部（中央部）までの距離（長さ方向）がＬｍｍで、線膨張係数がそれぞれ、導光路：Ｍ×１０−５／℃、基板：Ｎ×１０−５／℃とした場合、温度がＴ℃変化すると、基準面から先端の入出射部までは、Ｌ×（Ｍ−Ｎ）×１０−５×Ｔ（ｍｍ）の長さの差が生じる。この長さの差が、導光路の光入出射部とそれに対応して基板に配置された受発光素子の位置ずれとなる。この位置ずれは導光路の光入出射部と受発光素子の光結合に大きな損失をもたらすおそれがある。そこで、このような位置ずれを防ぐために、導光路と基板の線膨張係数を合わせて材料を選択する手段がとられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導光路と基板の線膨張係数がほぼ同等である材料を選択した場合であっても、導光路の光入出射部と受発光素子の光結合に大きな損失が生ずることがあった。このような光結合の損失は装置全体の光利用効率を低下させるので改善する必要がある。
【０００５】
従って本発明の目的は、導光路と光素子の光結合損失を改善し、光利用効率の大きい光伝送装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、導光路と基板の線膨張係数がほぼ同等である材料を選択した場合であっても、導光路の光入出射部と受発光素子の光結合に大きな損失が生ずることがある点に注目し、その原因解明のために鋭意検討を行ってきた。そして、その原因が導光路と基板の材料の吸水特性にあることを見出し、本発明に至ったものである。すなわち、導光路と基板の材料の吸水特性が異なると、導光路と基板に長さの差が生じ、導光路の光入出射部と受発光素子の間に位置ずれが発生する。本発明はこの点を改善するものである。
【０００７】
上記目的は、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数および吸水による寸法変化率がほぼ同等である光伝送装置により、達成される。また、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数および吸水率がほぼ同等である光伝送装置により、達成される。さらに、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の吸水による寸法変化率の違いによって生ずる光入出射部と光素子の位置ずれ量が３００μｍ以内である光伝送装置により、達成される。
【０００８】
本発明に係る光伝送装置は、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数がほぼ同等であり、吸水による寸法変化率の差が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
とされる。
【０００９】
また、本発明に係る光伝送装置は、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、基板と導光路の線膨張による寸法変化率の差と吸水による寸法変化率の差の合計が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
とされる。
【００１０】
さらに、本発明に係る光伝送装置は、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の関係が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、線膨張係数の差が３００％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．６％以下、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１５０％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．３％以下、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１００％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．１５％以下、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、線膨張係数の差が８０％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．１％以下、
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、線膨張係数の差が５０％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０８％以下、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、線膨張係数の差が４０％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０６％以下、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、、線膨張係数の差が３０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０５％以下、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、線膨張係数の差が２５％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０４％以下、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、線膨張係数の差が１５％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０３％以下であること、
とされる。
【００１１】
ここで、光素子は、例えば受光素子、発光素子、光ファイバ等を含むものであり、パッケージに保持させて基板に配置することができる。パッケージは光コネクタまたは光プラグの形態とすることができる。導光路、基板およびパッケージの少なくとも２つが同じ材料で形成されることが好ましい。導光路は、一端に複数の階段状の段差部を有し、他端に垂直面を有しており、他端の垂直面に光信号の反射部または反射拡散部を備えたものを用いることができる。また、導光路は、一端に複数の階段状の段差部を有し、他端に垂直面を有しており、一端及び他端に光信号の方向を変える傾斜部を備えたものを用いることができる。
このように構成することにより、導光路と光素子の光結合損失を改善し、光利用効率の大きい光伝送装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。本実施例では、図示のように、６ビット分の導光路１１が基板１２に固定されている。導光路１１は、光入出射部が形成された複数の段差部を有している。基板１２に対する導光路１１の位置決めは、基板に形成した凹部に埋め込む方法、または、後述するように、導光路に設けた三角形状の位置合せ用突起部を用いて行うことができる。また基板１２は、図のように開口部を有しており、その部分に複数の光コネクタ１３が挿入される。各光コネクタ１３にはそれぞれ受光素子１４および発光素子１５が配置されており、各受発光素子１４，１５はボード１６上に配置された電子回路に接続されている。このようにして、導光路１１に形成された複数の段差部の光入出射部が光コネクタ１３の受発光素子１４，１５と光学的に結合可能とされる。
【００１３】
本実施例では、導光路１１と基板１２の線膨張係数および吸水による寸法変化率（または吸水率）がほぼ同等とされている。これにより、温度および湿度変化に伴う導光路１１と基板１２の寸法変化がほぼ同等となるため、導光路１１と受発光素子１４，１５の光結合損失が低減され、光利用効率の大きい光伝送装置を得ることができる。以下、この点について詳細に説明するが、その前に導光路の構成例について説明する。
【００１４】
図２は図１に示す導光路の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。導光路１１は、光伝達部２１と複数の光入出射部２２とを有する。各光入出射部２２は階段状の段差部に形成され、各段差部はそれぞれ４５°の角度の斜め面を有する。光伝達部２１には三角形状の位置合せ用突起部２３が設けられており、これを基準面とすることができる。導光路１１における光信号の伝播経路は、次に説明する図３の導光路の例と同様である。
【００１５】
図３（ａ）は、４つの光入出射部を有する導光路の一例を示す図である。図のように、本例の導光路３１は、直方体形状の一端に階段状の段差部３２が形成されており、他端に反射層３３を有する。段差部３２は、斜め４５°に切断された形状の光入出射部３４１、３４２、３４３、３４４を有する。この光入出射部より、光信号は導光路３１の上面方向に入出射される。
【００１６】
図３（ｂ）は、光信号の伝播（分岐）経路の一例を説明するための図である。本例では、光信号は入出射部３４１より入射し、光入出射部３４１、３４２、３４３、３４４より出射する。すなわち、光入出射部３４１より入射した光信号は、その斜め４５°の端面で反射され、導光路３１内を図中左側に伝播し、反射層３３に到達して反射される。反射された光信号は、再び導光路３１内を伝播し、光入出射部３４１、３４２、３４３、３４４へと導かれ、それらの斜め４５°の端面で反射されて、上面方向へ出射される。ここで、光入出射部の数は、これに限定されることなく、これより多くまたは少なく形成することが可能である。
【００１７】
次に図１および図２の説明に戻る。導光路１１は、８分岐（８つの段差部）を有し、全長４５０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、基準面から先端の入出射部（中央部）までの長さ３５７．５ｍｍであり、材料として、シクロオレフィンポリマー、商品名：ＺＥＯＮＥＸ ４８０Ｒ（日本ゼオン製）が用いられる。この場合、線膨張係数は、６×１０−５／℃で、吸水率は＜０．０１（ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）：Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）である。
【００１８】
一方、基板１２は、例えばＡＢＳ（スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体）、商品名：トヨラック ５０１（東レ製）が用いられる。この場合、線膨張係数は、７×１０−５／℃、吸水率は０．３（ＡＳＴＭ）（吸水による寸法変化率：０．０４％（２３℃／９５％ＲＨ））である。
【００１９】
この組み合わせの場合、温度変化による長さの変化の差（基準面（三角形状の位置合せ用突起部２３）から先端の入出射部（中央部）までの基板と導光路の長さの変化の差）は、３５７．５ｍｍ×（７−６）×１０−５／℃×３０℃＝１０７μｍ（３０℃温度変化があった場合）となる。ＺＥＯＮＥＸの吸水による寸法変化は、無視できるほど小さいとして、ＡＢＳの吸水による寸法変化率は、吸水による寸法変化率０．０４％であることから、基準面（三角形状の位置合せ用突起部２３）から先端の入出射部（中央部）までの基板と導光路の長さの差は、３５７．５ｍｍ×０．０００４＝１４３μｍである。
【００２０】
図４は、導光路の光入出射部と光素子の位置ずれと損失の関係を示すグラフである。本例は、導光路の光入出射部（入出射エリア）を１ｍｍ×１ｍｍとし、受光素子として受光エリアがφ：０．８ｍｍのフォトダイオード（ＰＤ）を用いた場合のシミュレーションを表している。導光路の出射エリアとフォトダイオードの寸法等で損失と位置ずれ量の関係は当然変化するが、例えば、損失０．５ｄＢをシステムの許容範囲とした場合、位置ずれの許容範囲は３００μｍとなる。上述の組み合わせの場合は、基板と導光路の長さの差が１４３μｍであるので許容範囲といえる。
【００２１】
また、上記実施例と同様の導光路を用いた場合、基板として、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、商品名：ザイロン ５００Ｖ（旭化成製）、線膨張係数７×１０−５／℃、吸水率０．１、または、フッ素樹脂、例えばダイキン工業製、ネオフロンＥＴＦＥやネオフロンＣＴＥＦ等を使用することができる。その他、吸水率の小さい基板材料としては、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等が挙げられる。このような材料は、導光路の線膨張係数に合わせて選択することができる。
【００２２】
これに対して、例えば、ＡＢＳ材料に商品名：トヨラックパレル ＴＰ１０（東レ製）を用いると、吸水による寸法変化率が０．１７％（２３℃／９５％ＲＨ）となり、基準面から先端の入出射部までの基板と導光路の長さの差は、３５７．５ｍｍ×０．００１７＝６０８μｍとなる。この場合、その差が許容範囲３００μｍを越えるので、結合損失が非常に大きくなり、使用不可である。
【００２３】
また、導光路の材料として、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、商品名：アクリライトＬ（三菱レイヨン製）を用いた場合、線膨張係数は、７×１０−５／℃で吸水率は０．３（ＡＳＴＭ）である。同様に、基板に、ＡＢＳ（スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体）商品名：トヨラック ５０１（東レ製）を用いた場合、線膨張係数は７×１０−５／℃、吸水率は０．５（吸水による寸法変化率：０．０４％（２３℃／９５％ＲＨ））である。この組み合わせの場合、温度変化による長さの変化の差は、無視できる。しかしながら、アクリライトＬの吸水による寸法変化（相対湿度が５０〜９０％に変化した場合：カタログ（アクリライト営業品目）ｐ１７記載のグラフより）は、３５７．５ｍｍ×（０．２８−０．１２）×０．０１＝５７２μｍとなる。この値は上述の許容範囲３００μｍを越えるので、導光路と受発光素子の位置ずれが大きくなり、伝送に不具合が生じる。ＰＭＭＡのように、吸水による寸法変化が大きい材料を導光路として使用した場合は、基板材料としても同様にＰＭＭＡを選択することが望ましい。
【００２４】
図５は本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本実施例では、図示のように、上部基板５１と下部基板５２の間に５ビット分の導光路５３が固定されている。同図（ａ）では上部基板５１を省略している。導光路５３の位置決めおよび固定は、導光路５３を下部基板５２に埋め込む方法で行われる。導光路５３は複数の段差部を有し、各段差部にはそれぞれ光入出射部が形成されている。導光路の各光入出射部に対応した上部基板５１の部分には開口部が設けられており、その部分に光プラグ５４が挿入される。各光プラグ５４には光ファイバ５５が配置されている。このようにして、導光路５３に形成された複数の段差部の光入出射部が光プラグ５４に保持された光ファイバ５５と光学的に結合可能とされる。
【００２５】
本実施例では、導光路５３と上部および下部基板５１、５２の線膨張係数および吸水による寸法変化率（または吸水率）がほぼ同等とされている。これにより、温度および湿度変化に伴う導光路５３と基板の寸法変化がほぼ同等となるため、導光路５３と光ファイバ５５の光結合損失が低減され、光利用効率の大きい光伝送装置を得ることができる。以下、ここで用いられる導光路の構成について説明する。
【００２６】
図６は、図５に示す導光路の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。導光路５３は、光伝達部６１と複数の光入出射部６２とを有する。各光入出射部６２は階段状の段差部と光伝達部６１の端面６３の一部に形成され、それぞれ４５°の角度の斜め面を有する。光伝達部６１の端面にはまた、導光路長手方向の基準面６４（位置決め部）が設けられている。導光路６１における光信号の伝播経路は、階段状の段差部に形成された複数の入出射部６２からの入力信号は、光伝達部６１の端面６３の一部に形成され入出射部６２から出力され、光伝達部６１の端面６３の一部に形成され入出射部６２からの入力信号は、階段状の段差部に形成された複数の入出射部６２から出力されるものである。
【００２７】
本実施例の導光路は、３分岐（３つの段差部）を有し、全長６２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、基準面から先端の入出射部（中央部）までの長さ６１．７５ｍｍであり、材料として、シクロオレフィンポリマー、商品名：ＺＥＯＮＥＸ ４８０Ｒ（日本ゼオン製）が用いられる。一方、上部および下部基板５１、５２は、ＡＢＳ（スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体）、商品名：トヨラック５０１（東レ製）が用いられる。この組み合わせの場合、温度変化による長さの変化の差は、６１．７５ｍｍ×（７−６）×１０−５／℃×３０℃＝１９μｍとなる（３０℃温度変化があった場合）。ＡＢＳの吸水による寸法変化率が０．０４％であることから、基準面から先端の入出射部までの基板と導光路の長さの差は、６１．７５ｍｍ×０．０００４＝２５μｍである。従って、この組み合わせの場合も許容範囲といえる。
【００２８】
上述のとおり、導光路の光入出射エリアや光素子の寸法等で損失と位置ずれ量の関係は当然変化するが、例えば図４で示した位置ずれと損失の関係より、０．５ｄＢ程度の損失をシステムの許容範囲とした場合には、３００μｍのずれが位置ずれの許容範囲となる。
【００２９】
図７は、基板と導光路の寸法変化率の差を変化させた場合の導光路長と位置ずれ量との関係を示す図である。位置ずれ量が０．３ｍｍ（３００μｍ）の位置に注目すると、導光路長が長くなればなるほど寸法変化率の差を小さくしなければならないことがわかる。また、図８は、基板と導光路の線膨張係数の差を変化させた場合の導光路長と位置ずれ量との関係を示す図である。位置ずれ量が０．３ｍｍ（３００μｍ）の位置に注目すると、この場合も導光路長が長くなればなるほど線膨張係数の差を小さくしなければならないことがわかる。なお図８では、導光路の線膨張係数が７．０×１０−５／℃、３０℃の温度変化があった場合を示している。
図７および図８のグラフから次のことがいえる。
【００３０】
（１）位置ずれ量を許容範囲とするためには、基板と導光路の線膨張係数がほぼ同等であり、吸水による寸法変化率の差が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
が必要である。
【００３１】
（２）位置ずれ量を許容範囲とするためには、基板と導光路の線膨張（温度変化）による寸法変化率の差と吸水による寸法変化率の差の合計が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
が必要である。
【００３２】
（３）位置ずれ量を許容範囲とするためには、基板と導光路の関係が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、線膨張係数の差が３００％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１５０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１００％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、線膨張係数の差が８０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．１％以下であること、
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、線膨張係数の差が５０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、線膨張係数の差が４０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、線膨張係数の差が３０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００ｍｍ以上の場合、線膨張係数の差が２５％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、線膨張係数の差が１５％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０３％以下であること、
が必要である。
【００３３】
以上の実施例では、導光路と導光路を固定する基板の線膨張係数および吸水による寸法変化率（または吸水率）について記載したが、受発光素子や光ファイバ等の光素子が配置されるパッケージ（光コネクタや光プラグ）の材料も同様な観点から選択することにより、光結合損失を更に低減することができる。
【００３４】
このように、導光路と基板、さらには光コネクタや光プラグなどの材料選定において、線膨張係数と材料の吸水特性に起因する寸法変化率の差を許容範囲に収めて光伝送装置を作製する事で、温湿度環境による導光路と光素子の位置ずれが小さく抑えられ、光利用効率の大きいシステムを構築することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、導光路と光素子の光結合損失が改善され、光利用効率の大きい光伝送装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１に示す導光路の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】（ａ）は４つの光入出射部を有する導光路の一例を示す図、（ｂ）は光信号の伝播（分岐）経路の一例を説明するための図である。
【図４】導光路の光入出射部と受光素子の位置ずれと損失の関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】図５に示す導光路の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】基板と導光路の寸法変化率の差を変化させた場合の導光路長と位置ずれ量との関係を示す図である。
【図８】基板と導光路の線膨張係数の差を変化させた場合の導光路長と位置ずれ量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１ 導光路
１２ 基板
１３ 光コネクタ
１４ 受光素子
１５ 発光素子
１６ ボード
【発明の属する技術分野】
本発明は、光入出射部を有する導光路と光入出射部に対応して光素子が配置された基板とを備えた光伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から導光路を基板に固定する際に、導光路と基板の線膨張係数を合わせて光部品を作製する技術が知られている。例えば、特開２００１−４８５０公報には、光導波路材料に合わせて基板の線膨張係数を制御する技術が開示されている。このような技術を採用することにより、部品の歩留まりや信頼性を向上することが期待される。
【０００３】
導光路と基板の固定方法には種々の方法を用いることができるが、例えば、導光路に設けられた位置決め部を基板の基準面に突き当てる方法、または導光路を基板に埋め込む方法などを採ることができる。このような導光路及び基板は、例えば、プラスチック材料を切削研磨して、または射出成形により形成することができる。例えば、光伝達部と光入出射部からなる形態を有する導光路において、光伝達部に設けられた基準面から先端の入出射部（中央部）までの距離（長さ方向）がＬｍｍで、線膨張係数がそれぞれ、導光路：Ｍ×１０−５／℃、基板：Ｎ×１０−５／℃とした場合、温度がＴ℃変化すると、基準面から先端の入出射部までは、Ｌ×（Ｍ−Ｎ）×１０−５×Ｔ（ｍｍ）の長さの差が生じる。この長さの差が、導光路の光入出射部とそれに対応して基板に配置された受発光素子の位置ずれとなる。この位置ずれは導光路の光入出射部と受発光素子の光結合に大きな損失をもたらすおそれがある。そこで、このような位置ずれを防ぐために、導光路と基板の線膨張係数を合わせて材料を選択する手段がとられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導光路と基板の線膨張係数がほぼ同等である材料を選択した場合であっても、導光路の光入出射部と受発光素子の光結合に大きな損失が生ずることがあった。このような光結合の損失は装置全体の光利用効率を低下させるので改善する必要がある。
【０００５】
従って本発明の目的は、導光路と光素子の光結合損失を改善し、光利用効率の大きい光伝送装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、導光路と基板の線膨張係数がほぼ同等である材料を選択した場合であっても、導光路の光入出射部と受発光素子の光結合に大きな損失が生ずることがある点に注目し、その原因解明のために鋭意検討を行ってきた。そして、その原因が導光路と基板の材料の吸水特性にあることを見出し、本発明に至ったものである。すなわち、導光路と基板の材料の吸水特性が異なると、導光路と基板に長さの差が生じ、導光路の光入出射部と受発光素子の間に位置ずれが発生する。本発明はこの点を改善するものである。
【０００７】
上記目的は、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数および吸水による寸法変化率がほぼ同等である光伝送装置により、達成される。また、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数および吸水率がほぼ同等である光伝送装置により、達成される。さらに、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の吸水による寸法変化率の違いによって生ずる光入出射部と光素子の位置ずれ量が３００μｍ以内である光伝送装置により、達成される。
【０００８】
本発明に係る光伝送装置は、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数がほぼ同等であり、吸水による寸法変化率の差が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
とされる。
【０００９】
また、本発明に係る光伝送装置は、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、基板と導光路の線膨張による寸法変化率の差と吸水による寸法変化率の差の合計が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
とされる。
【００１０】
さらに、本発明に係る光伝送装置は、光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の関係が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、線膨張係数の差が３００％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．６％以下、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１５０％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．３％以下、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１００％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．１５％以下、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、線膨張係数の差が８０％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．１％以下、
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、線膨張係数の差が５０％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０８％以下、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、線膨張係数の差が４０％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０６％以下、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、、線膨張係数の差が３０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０５％以下、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、線膨張係数の差が２５％以下、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０４％以下、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、線膨張係数の差が１５％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０３％以下であること、
とされる。
【００１１】
ここで、光素子は、例えば受光素子、発光素子、光ファイバ等を含むものであり、パッケージに保持させて基板に配置することができる。パッケージは光コネクタまたは光プラグの形態とすることができる。導光路、基板およびパッケージの少なくとも２つが同じ材料で形成されることが好ましい。導光路は、一端に複数の階段状の段差部を有し、他端に垂直面を有しており、他端の垂直面に光信号の反射部または反射拡散部を備えたものを用いることができる。また、導光路は、一端に複数の階段状の段差部を有し、他端に垂直面を有しており、一端及び他端に光信号の方向を変える傾斜部を備えたものを用いることができる。
このように構成することにより、導光路と光素子の光結合損失を改善し、光利用効率の大きい光伝送装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。本実施例では、図示のように、６ビット分の導光路１１が基板１２に固定されている。導光路１１は、光入出射部が形成された複数の段差部を有している。基板１２に対する導光路１１の位置決めは、基板に形成した凹部に埋め込む方法、または、後述するように、導光路に設けた三角形状の位置合せ用突起部を用いて行うことができる。また基板１２は、図のように開口部を有しており、その部分に複数の光コネクタ１３が挿入される。各光コネクタ１３にはそれぞれ受光素子１４および発光素子１５が配置されており、各受発光素子１４，１５はボード１６上に配置された電子回路に接続されている。このようにして、導光路１１に形成された複数の段差部の光入出射部が光コネクタ１３の受発光素子１４，１５と光学的に結合可能とされる。
【００１３】
本実施例では、導光路１１と基板１２の線膨張係数および吸水による寸法変化率（または吸水率）がほぼ同等とされている。これにより、温度および湿度変化に伴う導光路１１と基板１２の寸法変化がほぼ同等となるため、導光路１１と受発光素子１４，１５の光結合損失が低減され、光利用効率の大きい光伝送装置を得ることができる。以下、この点について詳細に説明するが、その前に導光路の構成例について説明する。
【００１４】
図２は図１に示す導光路の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。導光路１１は、光伝達部２１と複数の光入出射部２２とを有する。各光入出射部２２は階段状の段差部に形成され、各段差部はそれぞれ４５°の角度の斜め面を有する。光伝達部２１には三角形状の位置合せ用突起部２３が設けられており、これを基準面とすることができる。導光路１１における光信号の伝播経路は、次に説明する図３の導光路の例と同様である。
【００１５】
図３（ａ）は、４つの光入出射部を有する導光路の一例を示す図である。図のように、本例の導光路３１は、直方体形状の一端に階段状の段差部３２が形成されており、他端に反射層３３を有する。段差部３２は、斜め４５°に切断された形状の光入出射部３４１、３４２、３４３、３４４を有する。この光入出射部より、光信号は導光路３１の上面方向に入出射される。
【００１６】
図３（ｂ）は、光信号の伝播（分岐）経路の一例を説明するための図である。本例では、光信号は入出射部３４１より入射し、光入出射部３４１、３４２、３４３、３４４より出射する。すなわち、光入出射部３４１より入射した光信号は、その斜め４５°の端面で反射され、導光路３１内を図中左側に伝播し、反射層３３に到達して反射される。反射された光信号は、再び導光路３１内を伝播し、光入出射部３４１、３４２、３４３、３４４へと導かれ、それらの斜め４５°の端面で反射されて、上面方向へ出射される。ここで、光入出射部の数は、これに限定されることなく、これより多くまたは少なく形成することが可能である。
【００１７】
次に図１および図２の説明に戻る。導光路１１は、８分岐（８つの段差部）を有し、全長４５０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、基準面から先端の入出射部（中央部）までの長さ３５７．５ｍｍであり、材料として、シクロオレフィンポリマー、商品名：ＺＥＯＮＥＸ ４８０Ｒ（日本ゼオン製）が用いられる。この場合、線膨張係数は、６×１０−５／℃で、吸水率は＜０．０１（ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）：Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）である。
【００１８】
一方、基板１２は、例えばＡＢＳ（スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体）、商品名：トヨラック ５０１（東レ製）が用いられる。この場合、線膨張係数は、７×１０−５／℃、吸水率は０．３（ＡＳＴＭ）（吸水による寸法変化率：０．０４％（２３℃／９５％ＲＨ））である。
【００１９】
この組み合わせの場合、温度変化による長さの変化の差（基準面（三角形状の位置合せ用突起部２３）から先端の入出射部（中央部）までの基板と導光路の長さの変化の差）は、３５７．５ｍｍ×（７−６）×１０−５／℃×３０℃＝１０７μｍ（３０℃温度変化があった場合）となる。ＺＥＯＮＥＸの吸水による寸法変化は、無視できるほど小さいとして、ＡＢＳの吸水による寸法変化率は、吸水による寸法変化率０．０４％であることから、基準面（三角形状の位置合せ用突起部２３）から先端の入出射部（中央部）までの基板と導光路の長さの差は、３５７．５ｍｍ×０．０００４＝１４３μｍである。
【００２０】
図４は、導光路の光入出射部と光素子の位置ずれと損失の関係を示すグラフである。本例は、導光路の光入出射部（入出射エリア）を１ｍｍ×１ｍｍとし、受光素子として受光エリアがφ：０．８ｍｍのフォトダイオード（ＰＤ）を用いた場合のシミュレーションを表している。導光路の出射エリアとフォトダイオードの寸法等で損失と位置ずれ量の関係は当然変化するが、例えば、損失０．５ｄＢをシステムの許容範囲とした場合、位置ずれの許容範囲は３００μｍとなる。上述の組み合わせの場合は、基板と導光路の長さの差が１４３μｍであるので許容範囲といえる。
【００２１】
また、上記実施例と同様の導光路を用いた場合、基板として、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、商品名：ザイロン ５００Ｖ（旭化成製）、線膨張係数７×１０−５／℃、吸水率０．１、または、フッ素樹脂、例えばダイキン工業製、ネオフロンＥＴＦＥやネオフロンＣＴＥＦ等を使用することができる。その他、吸水率の小さい基板材料としては、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等が挙げられる。このような材料は、導光路の線膨張係数に合わせて選択することができる。
【００２２】
これに対して、例えば、ＡＢＳ材料に商品名：トヨラックパレル ＴＰ１０（東レ製）を用いると、吸水による寸法変化率が０．１７％（２３℃／９５％ＲＨ）となり、基準面から先端の入出射部までの基板と導光路の長さの差は、３５７．５ｍｍ×０．００１７＝６０８μｍとなる。この場合、その差が許容範囲３００μｍを越えるので、結合損失が非常に大きくなり、使用不可である。
【００２３】
また、導光路の材料として、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、商品名：アクリライトＬ（三菱レイヨン製）を用いた場合、線膨張係数は、７×１０−５／℃で吸水率は０．３（ＡＳＴＭ）である。同様に、基板に、ＡＢＳ（スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体）商品名：トヨラック ５０１（東レ製）を用いた場合、線膨張係数は７×１０−５／℃、吸水率は０．５（吸水による寸法変化率：０．０４％（２３℃／９５％ＲＨ））である。この組み合わせの場合、温度変化による長さの変化の差は、無視できる。しかしながら、アクリライトＬの吸水による寸法変化（相対湿度が５０〜９０％に変化した場合：カタログ（アクリライト営業品目）ｐ１７記載のグラフより）は、３５７．５ｍｍ×（０．２８−０．１２）×０．０１＝５７２μｍとなる。この値は上述の許容範囲３００μｍを越えるので、導光路と受発光素子の位置ずれが大きくなり、伝送に不具合が生じる。ＰＭＭＡのように、吸水による寸法変化が大きい材料を導光路として使用した場合は、基板材料としても同様にＰＭＭＡを選択することが望ましい。
【００２４】
図５は本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本実施例では、図示のように、上部基板５１と下部基板５２の間に５ビット分の導光路５３が固定されている。同図（ａ）では上部基板５１を省略している。導光路５３の位置決めおよび固定は、導光路５３を下部基板５２に埋め込む方法で行われる。導光路５３は複数の段差部を有し、各段差部にはそれぞれ光入出射部が形成されている。導光路の各光入出射部に対応した上部基板５１の部分には開口部が設けられており、その部分に光プラグ５４が挿入される。各光プラグ５４には光ファイバ５５が配置されている。このようにして、導光路５３に形成された複数の段差部の光入出射部が光プラグ５４に保持された光ファイバ５５と光学的に結合可能とされる。
【００２５】
本実施例では、導光路５３と上部および下部基板５１、５２の線膨張係数および吸水による寸法変化率（または吸水率）がほぼ同等とされている。これにより、温度および湿度変化に伴う導光路５３と基板の寸法変化がほぼ同等となるため、導光路５３と光ファイバ５５の光結合損失が低減され、光利用効率の大きい光伝送装置を得ることができる。以下、ここで用いられる導光路の構成について説明する。
【００２６】
図６は、図５に示す導光路の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。導光路５３は、光伝達部６１と複数の光入出射部６２とを有する。各光入出射部６２は階段状の段差部と光伝達部６１の端面６３の一部に形成され、それぞれ４５°の角度の斜め面を有する。光伝達部６１の端面にはまた、導光路長手方向の基準面６４（位置決め部）が設けられている。導光路６１における光信号の伝播経路は、階段状の段差部に形成された複数の入出射部６２からの入力信号は、光伝達部６１の端面６３の一部に形成され入出射部６２から出力され、光伝達部６１の端面６３の一部に形成され入出射部６２からの入力信号は、階段状の段差部に形成された複数の入出射部６２から出力されるものである。
【００２７】
本実施例の導光路は、３分岐（３つの段差部）を有し、全長６２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、基準面から先端の入出射部（中央部）までの長さ６１．７５ｍｍであり、材料として、シクロオレフィンポリマー、商品名：ＺＥＯＮＥＸ ４８０Ｒ（日本ゼオン製）が用いられる。一方、上部および下部基板５１、５２は、ＡＢＳ（スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体）、商品名：トヨラック５０１（東レ製）が用いられる。この組み合わせの場合、温度変化による長さの変化の差は、６１．７５ｍｍ×（７−６）×１０−５／℃×３０℃＝１９μｍとなる（３０℃温度変化があった場合）。ＡＢＳの吸水による寸法変化率が０．０４％であることから、基準面から先端の入出射部までの基板と導光路の長さの差は、６１．７５ｍｍ×０．０００４＝２５μｍである。従って、この組み合わせの場合も許容範囲といえる。
【００２８】
上述のとおり、導光路の光入出射エリアや光素子の寸法等で損失と位置ずれ量の関係は当然変化するが、例えば図４で示した位置ずれと損失の関係より、０．５ｄＢ程度の損失をシステムの許容範囲とした場合には、３００μｍのずれが位置ずれの許容範囲となる。
【００２９】
図７は、基板と導光路の寸法変化率の差を変化させた場合の導光路長と位置ずれ量との関係を示す図である。位置ずれ量が０．３ｍｍ（３００μｍ）の位置に注目すると、導光路長が長くなればなるほど寸法変化率の差を小さくしなければならないことがわかる。また、図８は、基板と導光路の線膨張係数の差を変化させた場合の導光路長と位置ずれ量との関係を示す図である。位置ずれ量が０．３ｍｍ（３００μｍ）の位置に注目すると、この場合も導光路長が長くなればなるほど線膨張係数の差を小さくしなければならないことがわかる。なお図８では、導光路の線膨張係数が７．０×１０−５／℃、３０℃の温度変化があった場合を示している。
図７および図８のグラフから次のことがいえる。
【００３０】
（１）位置ずれ量を許容範囲とするためには、基板と導光路の線膨張係数がほぼ同等であり、吸水による寸法変化率の差が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
が必要である。
【００３１】
（２）位置ずれ量を許容範囲とするためには、基板と導光路の線膨張（温度変化）による寸法変化率の差と吸水による寸法変化率の差の合計が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
が必要である。
【００３２】
（３）位置ずれ量を許容範囲とするためには、基板と導光路の関係が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、線膨張係数の差が３００％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１５０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１００％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、線膨張係数の差が８０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．１％以下であること、
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、線膨張係数の差が５０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、線膨張係数の差が４０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、線膨張係数の差が３０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００ｍｍ以上の場合、線膨張係数の差が２５％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、線膨張係数の差が１５％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０３％以下であること、
が必要である。
【００３３】
以上の実施例では、導光路と導光路を固定する基板の線膨張係数および吸水による寸法変化率（または吸水率）について記載したが、受発光素子や光ファイバ等の光素子が配置されるパッケージ（光コネクタや光プラグ）の材料も同様な観点から選択することにより、光結合損失を更に低減することができる。
【００３４】
このように、導光路と基板、さらには光コネクタや光プラグなどの材料選定において、線膨張係数と材料の吸水特性に起因する寸法変化率の差を許容範囲に収めて光伝送装置を作製する事で、温湿度環境による導光路と光素子の位置ずれが小さく抑えられ、光利用効率の大きいシステムを構築することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、導光路と光素子の光結合損失が改善され、光利用効率の大きい光伝送装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１に示す導光路の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】（ａ）は４つの光入出射部を有する導光路の一例を示す図、（ｂ）は光信号の伝播（分岐）経路の一例を説明するための図である。
【図４】導光路の光入出射部と受光素子の位置ずれと損失の関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】図５に示す導光路の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】基板と導光路の寸法変化率の差を変化させた場合の導光路長と位置ずれ量との関係を示す図である。
【図８】基板と導光路の線膨張係数の差を変化させた場合の導光路長と位置ずれ量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１ 導光路
１２ 基板
１３ 光コネクタ
１４ 受光素子
１５ 発光素子
１６ ボード
Claims (11)
- 光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数および吸水による寸法変化率がほぼ同等であることを特徴とする光伝送装置。
- 光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数および吸水率がほぼ同等であることを特徴とする光伝送装置。
- 光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の吸水による寸法変化率の違いによって生ずる光入出射部と光素子の位置ずれ量が３００μｍ以内であることを特徴とする光伝送装置。
- 光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の線膨張係数がほぼ同等であり、吸水による寸法変化率の差が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること、
を特徴とする光伝送装置。 - 光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、基板と導光路の線膨張による寸法変化率の差と吸水による寸法変化率の差の合計が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、０．１％以下であること
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍの場合、０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、０．０３％以下であること
を特徴とする光伝送装置。 - 光入出射部を有する導光路と、導光路を固定する基板と、導光路の光入出射部に対応して基板に配置された光素子とを備えた光伝送装置であって、導光路と基板の関係が、
導光路の寸法が５０ｍｍ以下の場合、線膨張係数の差が３００％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．６％以下であること、
導光路の寸法が５０〜１００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１５０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．３％以下であること、
導光路の寸法が１００〜２００ｍｍの場合、線膨張係数の差が１００％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．１５％以下であること、
導光路の寸法が２００〜３００ｍｍの場合、線膨張係数の差が８０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．１％以下であること、
導光路の寸法が３００〜４００ｍｍの場合、線膨張係数の差が５０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０８％以下であること、
導光路の寸法が４００〜５００ｍｍの場合、線膨張係数の差が４０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０６％以下であること、
導光路の寸法が５００〜６００ｍｍの場合、、線膨張係数の差が３０％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０５％以下であること、
導光路の寸法が６００〜８００ｍｍ以上の場合、線膨張係数の差が２５％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０４％以下であること、
導光路の寸法が８００〜１０００ｍｍ以上の場合、線膨張係数の差が１５％以下であり、且つ吸水による寸法変化率の差が０．０３％以下であること、
を特徴とする光伝送装置。 - 光素子がパッケージに保持されて基板に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光伝送装置。
- パッケージが光コネクタまたは光プラグの形態であることを特徴とする請求項７記載の光伝送装置。
- 導光路、基板およびパッケージの少なくとも２つが同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項７または８記載の光伝送装置。
- 導光路が、一端に複数の階段状の段差部を有し、他端に垂直面を有しており、他端の垂直面に光信号の反射部または反射拡散部を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光伝送装置。
- 導光路が、一端に複数の階段状の段差部を有し、他端に垂直面を有しており、一端及び他端に光信号の方向を変える傾斜部を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光伝送装置。
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