JP2004279587A - Embedded optical component - Google Patents

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JP2004279587A
JP2004279587A JP2003068622A JP2003068622A JP2004279587A JP 2004279587 A JP2004279587 A JP 2004279587A JP 2003068622 A JP2003068622 A JP 2003068622A JP 2003068622 A JP2003068622 A JP 2003068622A JP 2004279587 A JP2004279587 A JP 2004279587A
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optical
embedded
waveguide
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optical waveguide
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Reio Mochida
励雄 持田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an embedded optical component which has excellent optical coupling efficiency with respect to the embedded optical component used for optical communication or the like. <P>SOLUTION: The embedded optical component is composed of an outgoing side optical waveguide 10 and an incident side optical waveguide 11 which are embedded in a substrate 12, a groove 13 formed by cutting the interval between the outgoing side optical waveguide 10 and the incident side optical waveguide 11 and an optical element 1 which is inserted into the groove 13 and has a micro lens 8. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等で使用される埋込型光部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板に光ファイバを埋め込んで導波路を形成し、当該導波路を切断する溝を形成して溝内に種々の光学素子を挿入した埋込型光部品が知られている。例えば、特許文献1や特許文献2には、光学素子として光アイソレータを溝内に挿入した埋込型光部品が開示されている。埋込型光部品は製造が簡単で、小型化や低コスト化が可能であるという利点を有している。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−110412号公報
【特許文献2】
特開平4−307512号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような埋込型光部品では、射出側光導波路から溝内に射出する光は光射出端で発散し、また光学素子で回折するため、光学素子を通過して入射側導波路に入射する光量が減少して結合損失が生じてしまうという問題を有している。
【0005】
また、複数の導波路が並列した多端子導波路を備えた埋込型光部品では、溝部において、ある射出側導波路端で発散した射出光の一部が隣接する導波路の光入射側端部に入射してクロストークが生じてしまう可能性を有している。
【0006】
本発明の目的は、光結合効率の優れた埋込型光部品を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基板に埋め込まれて形成された射出側光導波路及び入射側光導波路と、前記射出側光導波路と前記入射側光導波路との間を切断して形成された溝と、前記溝内に挿入され、マイクロレンズを備えた光学素子とを有することを特徴とする埋込型光部品によって達成される。
【0008】
本発明の埋込型光部品において、前記マイクロレンズは、光学基板上に形成され、前記光学基板の屈折率と異なる屈折率を有していることを特徴とする。また、本発明の埋込型光部品において、前記光学基板と前記マイクロレンズとの間に波長選択フィルタが形成されていることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の埋込型光部品において、前記光学基板は、偏光子であることを特徴とする。さらに、前記光学素子は、ファラデー回転子と、前記ファラデー回転子の光入射面に配置された第1の偏光子と、前記ファラデー回転子の光射出面に配置された第2の偏光子とを備え、前記第1の偏光子の光入射面上及び前記第2の偏光子の光射出面上に前記マイクロレンズが形成されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態による埋込型光部品について図1及び図2を用いて説明する。図1は本実施の形態による埋込型光部品9の概略構成を示す斜視図である。埋込型光部品9は、例えばガラスを主成分とする基板12に光ファイバを埋め込んで形成され光軸が一致した射出側光導波路10と入射側光導波路11とを有している。射出側光導波路10と入射側光導波路11との間には当該導波路10、11を切断して溝13が形成されている。溝13内には光学素子1が挿入されている。
【0011】
本実施の形態の光学素子1は、ガラス基板上に誘電体多層膜で形成した光フィルタ4と、光フィルタ4上に形成したマイクロレンズ8とを有している。溝13内において光学素子1は、射出側光導波路10側から入射側光導波路11側に向って光フィルタ4及びマイクロレンズ8の順に配置されている。光フィルタ4及びマイクロレンズ8の光軸は射出側光導波路10及び入射側光導波路11の光軸に一致している。光フィルタ4は透過光/反射光の波長選択フィルタとして機能し、マイクロレンズ8は透過光を集光する集光光学素子として機能するようになっている。
【0012】
次に、本実施の形態による埋込型光部品9の製造方法について説明する。まず、光学素子1の製造方法について図2を用いて説明する。図2(a)に示すように、光学研磨された直径3インチのガラス基板2上に光フィルタ素子として誘電体多層膜3を蒸着して光フィルタ4を作製する。次に、プラズマCVD装置を用いて、図2(b)に示すように、誘電体多層膜3上にGe(ゲルマニウム)がドープされた厚さ5μmの光学薄膜であるGeドープガラス薄膜(屈折率制御膜)5を成膜する。屈折率制御膜5は、ガラス基板2とは異なる屈折率を有している。
【0013】
次に、屈折率制御膜5上にスピンコート法を用いてフォトレジストを塗布して厚さ1.5μmのフォトレジスト層を形成する。次いで、フォトリソグラフィ法を用いて当該フォトレジスト層をパターニングし、図2(c)に示すように、直径5μm〜20μmの柱状の樹脂層6を形成する。
【0014】
次に、屈折率制御膜5及び樹脂層6が積層されたガラス基板2をホットプレート上に載置して150℃、5分間の加熱処理を施し、図2(d)に示すように、各樹脂層6を流動させてそれぞれ外表面が曲面状(例えばレンズ形状のような半球状等)の樹脂層7を形成する。
【0015】
次に、樹脂層7をエッチングマスクとして用いてRIE(反応性イオンエッチング)等の異方性エッチングにより屈折率制御膜5をエッチングする。このエッチングの際、エッチングマスクの樹脂層7も周辺部から徐々にエッチング除去され、これにより図2(e)に示すように、誘電体多層膜3上部にはエッチング前の樹脂層7の3次元形状と同様の外表面が曲面状のマイクロレンズ8が形成される。次に、ガラス基板2を所定寸法に切り出して、光フィルタ4上にマイクロレンズ8が形成された光学素子1が完成する。
【0016】
一方、基板12に光ファイバを埋め込んで導波路を形成し、溝13を形成して当該導波路を切断し、光軸が一致した射出側光導波路10と入射側光導波路11とを形成する。次いで、溝13内に光学素子1を挿入して埋込型光部品9が完成する。
【0017】
次に、本実施の形態による埋込型光部品9の動作について説明する。射出側光導波路10内を伝送する光は射出側光導波路10の射出端から溝13内に射出される。射出光は角度成分を有する発散光となって光学素子1の光フィルタ4に入射して所定波長の光が選択的に透過する。光フィルタ4を透過した透過光はマイクロレンズ8に入射して集光されて入射側光導波路11に入射する。マイクロレンズ8の集光作用により、入射側光導波路11側の光結合損失を十分低減させることができる。
【0018】
このように本実施の形態による埋込型光部品9によれば、溝13内で発散/回折した光を集光して入射側光導波路11に入射させることができるので光結合損失を十分低減させることができるようになる。
【0019】
次に、本発明の第2の実施の形態による埋込型光部品について図3及び図4を用いて説明する。図3は本実施の形態による埋込型光部品19の概略構成であって基板面に垂直方向に切断した断面を示している。埋込型光部品19は、ガラスを主成分とする基板24に光ファイバを埋め込んで形成され光軸が一致した射出側光導波路22と入射側光導波路23とを有している。射出側光導波路22と入射側光導波路23との間には当該導波路22、23を切断して溝13が形成されている。溝13内には光学素子21が挿入されている。
【0020】
本実施の形態の光学素子21はマイクロレンズ付光アイソレータとして機能する。光学素子21は中央にファラデー回転子20が配置されている。ファラデー回転子20の光入射面側(射出側光導波路22側)には偏光子14aが配置され、光射出面側(入射側光導波路23側)には偏光子14aの光学軸に対して45°傾いた光学軸を有する偏光子14bが配置されている。偏光子14a、14bは、ルチル等の複屈折板や偏光ガラスを用いることができる。偏光子14aの光入射面側にはマイクロレンズ18aが形成されている。偏光子14bの光射出面側にはマイクロレンズ18bが形成されている。光学素子21のマイクロレンズ18aからマイクロレンズ18bまでの光軸は射出側光導波路22及び入射側光導波路23の光軸に一致している。ファラデー回転子20及びその両側の偏光子14a、14b及びファラデー回転子20に磁界を印加する不図示の磁石とで光アイソレータが構成されている。マイクロレンズ18aは射出側光導波路22からの射出光の発散波面をほぼ平行波面に整形するコリメートレンズとして機能し、マイクロレンズ18bは、光アイソレータからの射出光を集光する集光光学素子として機能するようになっている。
【0021】
次に、本実施の形態による埋込型光部品19の製造方法について説明する。まず、光学素子21の製造方法について図4を用いて説明する。プラズマCVD装置を用いて、図4(a)に示すように、偏光子30上にGe(ゲルマニウム)がドープされた厚さ3μmの光学薄膜であるGeドープガラス薄膜(屈折率制御膜)15を成膜する。屈折率制御膜15は、偏光子30とは異なる屈折率を有している。屈折率制御膜15の成膜後、図4(b)〜(d)の工程を経ることにより、偏光子30上部に、エッチング前の樹脂層17の3次元形状と同様の外表面が曲面状のマイクロレンズ18が形成される。次に、偏光子30を所定寸法に切り出して、マイクロレンズ18aが上部に形成された偏光子14aを作製する。同様にしてマイクロレンズ18bが上部に形成された偏光子14bを作製する。ファラデー回転子20の両側に偏光子14a、14bの光学軸を所定方位にそれぞれ合わせて例えば光学接着剤で固定して、マイクロレンズ18が両側に形成された光アイソレータの光学素子21が完成する。なお、図4(b)〜(d)の製造工程は図2(c)〜(e)の製造工程と実質的に同一なのでその説明は省略する。
【0022】
一方、基板24に光ファイバを埋め込んで導波路を形成し、溝13を形成して当該導波路を切断し、光軸が一致した射出側光導波路22と入射側光導波路23とを形成する。次いで、溝13内に光学素子21を挿入して埋込型光部品19が完成する。
【0023】
次に、本実施の形態による埋込型光部品19の動作について説明する。射出側光導波路22内を伝送する光は射出側光導波路22の射出端から溝13内に射出される。射出光は角度成分を有する発散光となって光学素子21に入射し、マイクロレンズ18aでほぼ平行な波面に整形されて光アイソレータに入射する。光アイソレータで偏光方位が所定量回転して射出した光はマイクロレンズ18bに入射して集光され、入射側光導波路23に入射する。マイクロレンズ18bの集光作用により、入射側光導波路23での光結合損失を大幅に減らすことができる。また、例えば入射側光導波路23の入射端面で反射した光は光学素子21の光アイソレータ機能により遮断されるため当該反射光が射出側光導波路22に結合することはない。
【0024】
このように本実施の形態による埋込型光部品19によれば、溝13内で発散/回折した光を整形して入射側光導波路23に入射させることができるので光結合効率を一層向上させることができるようになる。さらに、入射側光導波路23側から射出側光導波路22方向へ逆方向に伝搬する光はマイクロレンズ付光アイソレータである光学素子21で遮断され射出側光導波路22に結合することがないので、光源に使用するレーザダイオード(不図示)の発振の不安定を防止することができ、埋込型光部品19を使用するシステム全体の安定性を向上することができる。
【0025】
次に、本発明の第3の実施の形態による埋込型光部品について図5を用いて説明する。本実施の形態の埋込型光部品は、複数組の光射出用導波路及び光入射用導波路と、それらの間にマイクロレンズアレイを有する光アイソレータを備えている点に特徴を有している。図5は本実施の形態による埋込型光部品25の概略構成であって基板面法線方向に見た状態を示している。なお、本実施の形態による埋込型光部品25の製造方法は第1及び第2の実施の形態の埋込型光部品1、21と同様なのでその説明は省略する。
【0026】
埋込型光部品25は、ガラスを主成分とする基板12に例えば4本の光ファイバを埋め込んで形成され光軸がそれぞれ一致した4組の射出側光導波路27と入射側光導波路28とを有している。各組の射出側光導波路27と入射側光導波路28との間には当該導波路27、28を切断して溝13が形成されている。溝13内には光学素子26が挿入されている。
【0027】
本実施の形態の光学素子26はマイクロレンズアレイ付光アイソレータとして機能する。光学素子26は中央にファラデー回転子20が配置されている。ファラデー回転子20の光入射面側(射出側光導波路27側)には偏光子14aが配置され、光射出面側(入射側光導波路27側)には偏光子14aの光学軸に対して45°傾いた光学軸を有する偏光子14bが配置されている。偏光子14aの光入射面側には各射出側光導波路27の光軸に一致してそれぞれマイクロレンズ18aが形成されている。偏光子14bの光射出面側には各入射側光導波路28の光軸に一致してそれぞれマイクロレンズ18bが形成されている。各組の射出側光導波路27と入射側光導波路28に対応したそれぞれのマイクロレンズ18aとマイクロレンズ18bの光軸は各組の射出側光導波路22及び入射側光導波路23の光軸に一致している。ファラデー回転子20及びその両側の偏光子14a、14b及びファラデー回転子20に磁界を印加する不図示の磁石とで光アイソレータが構成されている。各マイクロレンズ18aは各射出側光導波路27からの射出光の波面を整形するコリメートレンズとして機能し、各マイクロレンズ18bは、光アイソレータからの射出光を集光する集光光学素子として機能するようになっている。
【0028】
次に、本実施の形態による埋込型光部品25の動作について説明する。各組の射出側光導波路27と入射側光導波路28、及び光学素子26の動作は第2の実施の形態の埋込型光部品19と同様である。従って、ある射出側光導波路27から射出した発散光はマイクロレンズ18a、18bの作用により波面整形後集光されるため、マイクロレンズ18bを射出した光は隣接する入射側光導波路28に入射しない。このため、隣り合う光導波路間で生じるクロストークを大幅に減らすことができる。
【0029】
このように本実施の形態による埋込型光部品25によれば、溝13内で発散/回折した光を整形して所定の入射側光導波路28に入射させることができるので光結合効率を一層向上させることができるようになる。さらに、入射側光導波路28側から射出側光導波路27方向へ逆方向に伝搬する光はマイクロレンズ付光アイソレータである光学素子26で遮断され各射出側光導波路27に結合することがないので、光源に使用するレーザダイオード(不図示)の発振の不安定を防止することができ、埋込型光部品25を使用するシステム全体の安定性を向上することができる。またさらに、複数の光導波路がアレイ状に形成されていても隣り合う光導波路間で生じるクロストークを十分に減少させることができる。
【0030】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態のマイクロレンズ8、18a、18bは屈折率が膜厚方向に一定であるが、本発明はこれに限られない。例えば、屈折率が膜厚方向に連続的あるいはステップ状に変化する屈折率制御膜を用いてマイクロレンズ8、18a、18bを形成してももちろんよく、収差の小さいマイクロレンズを実現することができる。
【0031】
また、上記実施の形態では、マイクロレンズ8、18a、18bの外表面は基板面に対して凸の曲面状に形成しているが、本発明はこれに限られない。基板面に対して屈折率制御膜の一部が凹の曲面状のマイクロレンズ8、18a、18bを形成して、基板からマイクロレンズ8、18a、18bを透過した光が発散光線束となるようにしてももちろんよい。
【0032】
また、上記実施の形態では、基板12、24に光ファイバを埋め込んで光導波路を形成した埋込型光部品9、19、25を例にとって説明したが、本発明はこれに限られない。埋込型光部品9、19、25に代えて光ファイバ間や平面光導波路中に光学素子1、21、26を用いることももちろん可能である。
【0033】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、光結合効率の優れた埋込型光部品を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による埋込型光部品の概略構成を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態による光学素子1の製造方法を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態による埋込型光部品の概略構成であって基板面に垂直方向に切断した断面を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態による光学素子21の製造方法を示す図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態による埋込型光部品の概略構成であって基板面法線方向に見た状態を示す図である。
【符号の説明】
1、21、26 光学素子
2 ガラス基板
3 誘電体多層膜
4 光フィルタ
5、15 屈折率制御膜
6、7、16、17 樹脂層
8、18a、18b マイクロレンズ
9、19、25 埋込型光部品
10、22、27、27a 射出側光導波路
11、23、28、28a 入射側光導波路
12、24 基板
13 溝
14a、14b、30 偏光子
20 ファラデー回転子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an embedded optical component used in optical communication and the like.
[0002]
[Prior art]
There is known an embedded optical component in which a waveguide is formed by embedding an optical fiber in a substrate, a groove for cutting the waveguide is formed, and various optical elements are inserted into the groove. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose embedded optical components in which an optical isolator is inserted into a groove as an optical element. The embedded optical component has the advantages that it is easy to manufacture, and can be reduced in size and cost.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-110412 [Patent Document 2]
JP-A-4-307512
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a buried optical component, the light emitted from the emission side optical waveguide into the groove diverges at the light emission end and is diffracted by the optical element. There is a problem that the amount of incident light is reduced to cause a coupling loss.
[0005]
In a buried optical component having a multi-terminal waveguide in which a plurality of waveguides are arranged in parallel, in the groove, a part of the emission light diverged at a certain exit side waveguide end is adjacent to the light incident side end of the adjacent waveguide. There is a possibility that the light may enter the portion and cause crosstalk.
[0006]
An object of the present invention is to provide a buried optical component having excellent optical coupling efficiency.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The object is to provide an emission-side optical waveguide and an incidence-side optical waveguide embedded in a substrate, a groove formed by cutting between the emission-side optical waveguide and the incidence-side optical waveguide, And an optical element provided with a microlens.
[0008]
In the embedded optical component of the present invention, the microlens is formed on an optical substrate, and has a refractive index different from that of the optical substrate. Further, in the embedded optical component of the present invention, a wavelength selection filter is formed between the optical substrate and the microlens.
[0009]
Further, in the embedded optical component of the present invention, the optical substrate is a polarizer. Further, the optical element includes a Faraday rotator, a first polarizer disposed on a light incident surface of the Faraday rotator, and a second polarizer disposed on a light exit surface of the Faraday rotator. Wherein the microlens is formed on a light incident surface of the first polarizer and on a light exit surface of the second polarizer.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A buried optical component according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embedded optical component 9 according to the present embodiment. The embedded optical component 9 has, for example, an emission-side optical waveguide 10 and an incidence-side optical waveguide 11 formed by embedding an optical fiber in a substrate 12 mainly composed of glass and having the same optical axis. A groove 13 is formed between the emission-side optical waveguide 10 and the incidence-side optical waveguide 11 by cutting the waveguides 10 and 11. The optical element 1 is inserted into the groove 13.
[0011]
The optical element 1 of the present embodiment has an optical filter 4 formed of a dielectric multilayer film on a glass substrate, and a micro lens 8 formed on the optical filter 4. In the groove 13, the optical element 1 is arranged in the order of the optical filter 4 and the microlens 8 from the emission side optical waveguide 10 side to the incident side optical waveguide 11 side. The optical axes of the optical filter 4 and the microlens 8 coincide with the optical axes of the emission-side optical waveguide 10 and the incidence-side optical waveguide 11. The optical filter 4 functions as a wavelength selection filter for transmitted light / reflected light, and the microlens 8 functions as a condensing optical element for condensing transmitted light.
[0012]
Next, a method of manufacturing the embedded optical component 9 according to the present embodiment will be described. First, a method for manufacturing the optical element 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, an optical filter 4 is manufactured by depositing a dielectric multilayer film 3 as an optical filter element on an optically polished glass substrate 2 having a diameter of 3 inches. Next, using a plasma CVD apparatus, as shown in FIG. 2B, a Ge-doped glass thin film (refractive index), which is a 5 μm-thick optical thin film doped with Ge (germanium) on the dielectric multilayer film 3, A control film 5 is formed. The refractive index control film 5 has a different refractive index from the glass substrate 2.
[0013]
Next, a photoresist is applied on the refractive index control film 5 by a spin coating method to form a photoresist layer having a thickness of 1.5 μm. Next, the photoresist layer is patterned using a photolithography method to form a columnar resin layer 6 having a diameter of 5 μm to 20 μm as shown in FIG.
[0014]
Next, the glass substrate 2 on which the refractive index control film 5 and the resin layer 6 are laminated is placed on a hot plate and subjected to a heat treatment at 150 ° C. for 5 minutes, as shown in FIG. The resin layer 6 is caused to flow to form a resin layer 7 having a curved outer surface (for example, a hemispherical shape such as a lens shape).
[0015]
Next, the refractive index control film 5 is etched by anisotropic etching such as RIE (reactive ion etching) using the resin layer 7 as an etching mask. At the time of this etching, the resin layer 7 of the etching mask is also gradually etched away from the peripheral portion, so that the three-dimensional resin layer 7 before etching is formed on the dielectric multilayer film 3 as shown in FIG. A microlens 8 having a curved outer surface similar to the shape is formed. Next, the glass substrate 2 is cut into a predetermined size, and the optical element 1 in which the micro lens 8 is formed on the optical filter 4 is completed.
[0016]
On the other hand, an optical fiber is buried in the substrate 12, a waveguide is formed, a groove 13 is formed, and the waveguide is cut, thereby forming the exit-side optical waveguide 10 and the entrance-side optical waveguide 11 whose optical axes match. Next, the optical element 1 is inserted into the groove 13 to complete the embedded optical component 9.
[0017]
Next, the operation of the embedded optical component 9 according to the present embodiment will be described. Light transmitted through the emission-side optical waveguide 10 is emitted into the groove 13 from the emission end of the emission-side optical waveguide 10. The emitted light becomes divergent light having an angle component, enters the optical filter 4 of the optical element 1, and selectively transmits light of a predetermined wavelength. The transmitted light that has passed through the optical filter 4 enters the microlens 8, is condensed, and enters the incident-side optical waveguide 11. The light coupling loss of the microlens 8 can sufficiently reduce the optical coupling loss on the incident side optical waveguide 11 side.
[0018]
As described above, according to the embedded optical component 9 of the present embodiment, the light diverged / diffracted in the groove 13 can be condensed and incident on the incident side optical waveguide 11, so that the optical coupling loss can be sufficiently reduced. Will be able to do that.
[0019]
Next, a buried optical component according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic configuration of the embedded optical component 19 according to the present embodiment, and shows a cross section cut in a direction perpendicular to the substrate surface. The embedded optical component 19 has an emission-side optical waveguide 22 and an incidence-side optical waveguide 23 formed by embedding an optical fiber in a substrate 24 mainly composed of glass and having the same optical axis. A groove 13 is formed between the emission-side optical waveguide 22 and the incidence-side optical waveguide 23 by cutting the waveguides 22 and 23. The optical element 21 is inserted into the groove 13.
[0020]
The optical element 21 according to the present embodiment functions as an optical isolator with microlenses. The optical element 21 has a Faraday rotator 20 disposed at the center. The polarizer 14a is arranged on the light incident surface side (the exit side optical waveguide 22 side) of the Faraday rotator 20, and 45 degrees with respect to the optical axis of the polarizer 14a on the light exit surface side (the incident side optical waveguide 23 side). A polarizer 14b having an optical axis inclined at an angle is disposed. As the polarizers 14a and 14b, a birefringent plate such as rutile or polarizing glass can be used. A micro lens 18a is formed on the light incident surface side of the polarizer 14a. A micro lens 18b is formed on the light exit surface side of the polarizer 14b. The optical axis from the micro lens 18a to the micro lens 18b of the optical element 21 coincides with the optical axis of the emission-side optical waveguide 22 and the incidence-side optical waveguide 23. An optical isolator is composed of the Faraday rotator 20, the polarizers 14a and 14b on both sides thereof, and a magnet (not shown) that applies a magnetic field to the Faraday rotator 20. The micro lens 18a functions as a collimating lens for shaping the divergent wavefront of the light emitted from the emission side optical waveguide 22 into a substantially parallel wavefront, and the micro lens 18b functions as a light collecting optical element for collecting light emitted from the optical isolator. It is supposed to.
[0021]
Next, a method of manufacturing the embedded optical component 19 according to the present embodiment will be described. First, a method for manufacturing the optical element 21 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, a Ge-doped glass thin film (refractive index control film) 15 which is a 3 μm-thick optical thin film doped with Ge (germanium) is formed on the polarizer 30 by using a plasma CVD apparatus. Form a film. The refractive index control film 15 has a different refractive index from the polarizer 30. After the refractive index control film 15 is formed, the outer surface similar to the three-dimensional shape of the resin layer 17 before the etching is formed on the polarizer 30 through the steps of FIGS. Are formed. Next, the polarizer 30 is cut out to a predetermined size, and the polarizer 14a on which the microlenses 18a are formed is manufactured. Similarly, a polarizer 14b having a microlens 18b formed thereon is manufactured. The optical axes of the polarizers 14a and 14b are aligned on a predetermined direction on both sides of the Faraday rotator 20 and fixed with, for example, an optical adhesive, thereby completing the optical element 21 of the optical isolator having the microlenses 18 formed on both sides. Note that the manufacturing steps of FIGS. 4B to 4D are substantially the same as the manufacturing steps of FIGS. 2C to 2E, and a description thereof will be omitted.
[0022]
On the other hand, a waveguide is formed by embedding an optical fiber in the substrate 24, the groove 13 is formed, and the waveguide is cut, so that the emission-side optical waveguide 22 and the incidence-side optical waveguide 23 whose optical axes coincide with each other are formed. Next, the optical element 21 is inserted into the groove 13 to complete the embedded optical component 19.
[0023]
Next, the operation of the embedded optical component 19 according to the present embodiment will be described. Light transmitted through the emission-side optical waveguide 22 is emitted into the groove 13 from the emission end of the emission-side optical waveguide 22. The emitted light becomes divergent light having an angular component and enters the optical element 21, is shaped into a substantially parallel wavefront by the microlens 18a, and enters the optical isolator. The light emitted by rotating the polarization direction by a predetermined amount by the optical isolator enters the microlens 18 b and is collected, and then enters the incident side optical waveguide 23. Due to the light condensing action of the micro lens 18b, the optical coupling loss in the incident side optical waveguide 23 can be greatly reduced. Further, for example, the light reflected on the incident end face of the incident-side optical waveguide 23 is blocked by the optical isolator function of the optical element 21, so that the reflected light is not coupled to the emission-side optical waveguide 22.
[0024]
As described above, according to the embedded optical component 19 of the present embodiment, the light diverged / diffracted in the groove 13 can be shaped and made incident on the incident side optical waveguide 23, so that the optical coupling efficiency is further improved. Will be able to do it. Further, light propagating in the opposite direction from the incident side optical waveguide 23 toward the emission side optical waveguide 22 is blocked by the optical element 21 which is an optical isolator with a microlens, and is not coupled to the emission side optical waveguide 22. Can prevent the oscillation of a laser diode (not shown) used in the system, and can improve the stability of the whole system using the embedded optical component 19.
[0025]
Next, a buried optical component according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The embedded optical component of the present embodiment is characterized in that a plurality of sets of light emitting waveguides and light incident waveguides and an optical isolator having a microlens array therebetween are provided. I have. FIG. 5 is a schematic configuration of the embedded optical component 25 according to the present embodiment, and shows a state viewed in the normal direction of the substrate surface. The method of manufacturing the embedded optical component 25 according to the present embodiment is the same as that of the embedded optical components 1 and 21 according to the first and second embodiments, and a description thereof will be omitted.
[0026]
The buried optical component 25 is formed by embedding, for example, four optical fibers in the substrate 12 mainly composed of glass, and includes four sets of the emission-side optical waveguides 27 and the incidence-side optical waveguides 28 whose optical axes coincide with each other. Have. The grooves 13 are formed by cutting the waveguides 27 and 28 between each pair of the exit side optical waveguide 27 and the entrance side optical waveguide 28. An optical element 26 is inserted into the groove 13.
[0027]
The optical element 26 of the present embodiment functions as an optical isolator with a microlens array. The optical element 26 has a Faraday rotator 20 disposed at the center. The polarizer 14a is disposed on the light incident surface side (the exit side optical waveguide 27 side) of the Faraday rotator 20, and 45 degrees with respect to the optical axis of the polarizer 14a on the light exit surface side (the incident side optical waveguide 27 side). A polarizer 14b having an optical axis inclined at an angle is disposed. Microlenses 18a are formed on the light incident surface side of the polarizer 14a so as to coincide with the optical axes of the respective exit-side optical waveguides 27. Microlenses 18b are formed on the light exit surface side of the polarizer 14b so as to coincide with the optical axes of the respective incident side optical waveguides 28. The optical axes of the microlenses 18a and the microlenses 18b corresponding to the exit-side optical waveguides 27 and the entrance-side optical waveguides 28 of the respective sets coincide with the optical axes of the exit-side optical waveguides 22 and the incident-side optical waveguides 23 of the respective sets. ing. An optical isolator is composed of the Faraday rotator 20, the polarizers 14a and 14b on both sides thereof, and a magnet (not shown) that applies a magnetic field to the Faraday rotator 20. Each micro lens 18a functions as a collimating lens for shaping the wavefront of the light emitted from each emission side optical waveguide 27, and each micro lens 18b functions as a condensing optical element for condensing light emitted from the optical isolator. It has become.
[0028]
Next, the operation of the embedded optical component 25 according to the present embodiment will be described. The operations of the emission-side optical waveguide 27, the incidence-side optical waveguide 28, and the optical element 26 of each set are the same as those of the embedded optical component 19 of the second embodiment. Therefore, since the divergent light emitted from a certain emission-side optical waveguide 27 is condensed after wavefront shaping by the action of the microlenses 18a and 18b, the light emitted from the microlens 18b does not enter the adjacent incident-side optical waveguide 28. Therefore, crosstalk generated between adjacent optical waveguides can be significantly reduced.
[0029]
As described above, according to the embedded optical component 25 of the present embodiment, the light diverged / diffracted in the groove 13 can be shaped and made incident on the predetermined optical waveguide on the incident side 28, so that the optical coupling efficiency is further improved. Can be improved. Further, light propagating in the opposite direction from the incident side optical waveguide 28 to the emission side optical waveguide 27 is blocked by the optical element 26 which is an optical isolator with a microlens, and is not coupled to each emission side optical waveguide 27. Instability of oscillation of a laser diode (not shown) used as a light source can be prevented, and stability of the whole system using the embedded optical component 25 can be improved. Further, even when a plurality of optical waveguides are formed in an array, crosstalk generated between adjacent optical waveguides can be sufficiently reduced.
[0030]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
For example, the refractive index of the microlenses 8, 18a, 18b in the above embodiment is constant in the film thickness direction, but the present invention is not limited to this. For example, the microlenses 8, 18a, 18b may be formed using a refractive index control film whose refractive index changes continuously or stepwise in the film thickness direction, and a microlens with small aberration can be realized. .
[0031]
Further, in the above embodiment, the outer surfaces of the microlenses 8, 18a, and 18b are formed in a curved shape that is convex with respect to the substrate surface, but the present invention is not limited to this. A microlens 8, 18a, 18b having a curved surface with a part of the refractive index control film concave with respect to the substrate surface is formed so that light transmitted from the substrate through the microlenses 8, 18a, 18b becomes a divergent light beam. Of course you can.
[0032]
Further, in the above-described embodiment, the embedded optical components 9, 19, and 25 in which optical fibers are embedded in the substrates 12, 24 have been described as examples, but the present invention is not limited to this. Of course, it is also possible to use the optical elements 1, 21, 26 between optical fibers or in a plane optical waveguide instead of the embedded optical components 9, 19, 25.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a buried optical component having excellent optical coupling efficiency can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embedded optical component according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing the optical element 1 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a schematic configuration of a buried optical component according to a second embodiment of the present invention, showing a cross section cut in a direction perpendicular to a substrate surface.
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing an optical element 21 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a buried optical component according to a third embodiment of the present invention, as viewed in a direction normal to a substrate surface.
[Explanation of symbols]
1, 21, 26 Optical element 2 Glass substrate 3 Dielectric multilayer film 4 Optical filter 5, 15 Refractive index control film 6, 7, 16, 17 Resin layer 8, 18a, 18b Microlens 9, 19, 25 Embedded light Components 10, 22, 27, 27a Emission-side optical waveguides 11, 23, 28, 28a Incident-side optical waveguides 12, 24 Substrate 13 Grooves 14a, 14b, 30 Polarizer 20 Faraday rotator

Claims (5)

基板に埋め込まれて形成された射出側光導波路及び入射側光導波路と、
前記射出側光導波路と前記入射側光導波路との間を切断して形成された溝と、
前記溝内に挿入され、マイクロレンズを備えた光学素子と
を有することを特徴とする埋込型光部品。
An emission-side optical waveguide and an incidence-side optical waveguide formed by being embedded in a substrate,
A groove formed by cutting between the emission-side optical waveguide and the incidence-side optical waveguide,
And an optical element having a microlens inserted in the groove.
請求項1記載の埋込型光部品において、
前記マイクロレンズは、光学基板上に形成され、前記光学基板の屈折率と異なる屈折率を有していること
を特徴とする埋込型光部品。
The embedded optical component according to claim 1,
The embedded optical component, wherein the microlens is formed on an optical substrate and has a refractive index different from a refractive index of the optical substrate.
請求項2記載の埋込型光部品において、
前記光学基板と前記マイクロレンズとの間に波長選択フィルタが形成されていること
を特徴とする埋込型光部品。
The embedded optical component according to claim 2,
An embedded optical component, wherein a wavelength selection filter is formed between the optical substrate and the microlens.
請求項2又は3に記載の埋込型光部品において、
前記光学基板は、偏光子であること
を特徴とする埋込型光部品。
The embedded optical component according to claim 2 or 3,
The embedded optical component, wherein the optical substrate is a polarizer.
請求項1又は請求項4記載の埋込型光部品において、
前記光学素子は、
ファラデー回転子と、
前記ファラデー回転子の光入射面に配置された第1の偏光子と、
前記ファラデー回転子の光射出面に配置された第2の偏光子と
を備え、
前記第1の偏光子の光入射面上及び前記第2の偏光子の光射出面上に前記マイクロレンズが形成されていること
を特徴とする埋込型光部品。
The embedded optical component according to claim 1 or 4,
The optical element,
A Faraday rotator,
A first polarizer disposed on a light incident surface of the Faraday rotator;
A second polarizer disposed on the light exit surface of the Faraday rotator,
The embedded optical component, wherein the microlens is formed on a light incident surface of the first polarizer and a light exit surface of the second polarizer.
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